Në industri dhe në jetën e përditshme, përdorimi i llojeve të ndryshme të konvertuesve të sinjalit është i zakonshëm. Këto pajisje mund të paraqiten në gamën më të gjerë të modifikimeve të përshtatura për zgjidhjen e problemeve në fusha të ndryshme të ekonomisë. Cilat lloje të konvertuesve të sinjalit mund t'i atribuohen më të zakonshmeve? Cilat mund të jenë veçoritë e funksionimit të tyre?
Cili është qëllimi i konvertuesve të sinjalit?
Konvertuesit e sinjalit janë pajisje që vërtet mund të paraqiten në gamën më të gjerë të zgjidhjeve. Ky term në fakt është kolektiv dhe mund t'i referohet pajisjeve të përdorura në segmente të ndryshme të ekonomisë dhe të klasifikuara sipas kritereve krejtësisht të ndryshme. Llojet kryesore të sinjaleve që pajisjet në fjalë mund të konvertojnë janë:
- elektrike;
- tingull;
- temperatura;
- natyra teknologjike.
Në varësi të detyrave me të cilat përballet përdoruesi i konvertuesit të sinjalit, struktura e pajisjes përkatëse mund të kombinojë module që përpunojnë disa lloje të ndryshme të dhënash. Konvertimi, pra, mund të kryhet brenda kornizës së një lloji sinjali (për shembull, nga një frekuencë në tjetrën) ose të jetë një mekanizëm që përfshin përkthimin midis kategorive të ndryshme të sinjaleve. Për shembull, elektrike në zë.
Pajisjet më të zakonshme përfshijnë një konvertues të sinjaleve analoge në dixhital (dhe anasjelltas, nëse parashikohet nga struktura e moduleve të brendshme të pajisjes). Merrni parasysh veçoritë e punës së tij.
Konvertuesi A/D
Pajisja në fjalë është projektuar për të kthyer çdo sinjal analog - për shembull, të përfaqësuar nga treguesit e tensionit, në formë dixhitale (duke lejuar, për shembull, të shkruajë sinjalin përkatës në një skedar).
Një nga kriteret kryesore për efikasitetin e pajisjes në shqyrtim është kapaciteti i të dhënave dalëse. Vlera e tij përcakton raportin sinjal-zhurmë.
Një tjetër parametër i rëndësishëm që karakterizon cilësinë e funksionimit të një pajisjeje të tillë si një konvertues analog është shpejtësia e formimit të sinjalit të daljes. Ndër ato pajisje që sigurojnë performancën e tij optimale janë ato që janë të tipit paralel. Ata formojnë rrjedha të mëdha sinjalesh duke përdorur numrin e kërkuar të kunjave. Kjo veçori e funksionimit të pajisjes në shumë raste paracakton lëshimin e konvertuesve përkatës, të karakterizuar nga dimensione të mëdha. Për më tepër, konvertuesit e sinjalit analog mund të kenë një nivel mjaft të lartë të konsumit të energjisë. Megjithatë, duke pasur parasysh efektivitetinfunksionimi i këtyre pajisjeve, tiparet e tyre të shënuara shpesh nuk konsiderohen si mangësi.
Konvertimi i sinjaleve nga pajisjet paralele analoge në dixhitale është shumë i shpejtë. Për të siguruar shpejtësi edhe më të lartë për llojin përkatës të pajisjeve, mund të lidhni disa pajisje, në mënyrë që ato të mund të përpunojnë rrjedhat e sinjalit me radhë.
Një alternativë ndaj zgjidhjeve paralele mund të jenë konvertuesit e sinjalit të tipit serik. Ata priren të jenë më pak produktivë, por më efikas në energji. Përdorimi i tyre mund të kushtëzohet në rastet kur bëhet fjalë për sigurimin e transmetimit të sinjaleve brenda një infrastrukture me kapacitet të ulët, ose në rast se nuk kërkohet një normë konvertimi më e lartë se ajo e ofruar nga pajisjet serike.
Mund të vërehet se ka pajisje të tipit të përzier që kombinojnë funksionet e konvertuesve serialë dhe paralelë. Në shumë raste, ato janë zgjidhja më e mirë për sa i përket përmbushjes së kritereve të kostos dhe performancës.
Kemi vënë në dukje më lart se konvertuesit analog në dixhital mund të përfshijnë module që konvertojnë sinjalet dixhitale në ato analoge. Ekziston gjithashtu një kategori e veçantë e pajisjeve të llojit përkatës. Le të studiojmë veçoritë e tyre.
Konvertues nga dixhital në analog
Nëse përdoruesi ka, për shembull, një televizor për një sinjal analog, atëherë aifunksionimi do të jetë i mundur kur të lidhet një antenë e përshtatshme. Ose i nënshtrohet transformimit të sinjaleve origjinale në analoge, të cilat ky televizor mund t'i njohë. Burimi i tyre, nga ana tjetër, mund të jetë një antenë dixhitale. Ose, përndryshe, një sinjal i marrë nëpërmjet internetit.
Prandaj, pajisja në fjalë konverton një sinjal që përmban një kod dixhital në rrymë, tension ose ngarkesë, i cili transferohet në modulet analoge për përpunim. Mekanizmat specifikë të këtij transformimi varen nga lloji i të dhënave fillestare. Për shembull, nëse po flasim për tingullin, atëherë në hyrje zakonisht paraqitet në modulimin e kodit të pulsit. Nëse skedari burim është i ngjeshur, atëherë mund të përdoren kodekë të posaçëm softuerësh për të kthyer sinjalet. Nga ana tjetër, antena dixhitale zakonisht transmeton sinjalin për përpunim me metoda harduerike.
Pajisjet që përfshijnë konvertuesit në fjalë mund të plotësohen me module për qëllime të ndryshme. Për shembull, kur siguroni riprodhimin e një transmetimi televiziv, një përforcues i sinjalit video mund të përdoret përveç atyre moduleve që përdoren nga konverteri. Në shumë raste, është e nevojshme për të siguruar cilësi të lartë të figurës kur konvertohet një sinjal analog në dixhital. Gjithashtu, një përforcues i sinjalit video përdoret nëse keni nevojë të transferoni fotografi në një distancë të konsiderueshme.
Televizioni nuk është fusha e vetme e aplikimit aktiv të pajisjeve në fjalë. Konvertuesit përkatës përfshihen, për shembull, në CD player,të cilat gjithashtu konvertojnë sinjalin dixhital në analog.
transformatorë tejzanor
Kategoria tjetër e zakonshme e pajisjeve është dhënës tejzanor. Mund të vërehet se mund të përfaqësohet nga pajisje që kanë gamën më të gjerë të aplikacioneve, si dhe parimet e funksionimit. Ndër varietetet e zakonshme të transduktorëve tejzanor është një njësi zhytëse, e cila është krijuar për të transmetuar ultratinguj në një frekuencë të caktuar në ujë ose në një mjet tjetër të lëngshëm. Kjo pajisje mund të përdoret, për shembull, për të pastruar objekte të ndryshme nga ndotësit - si pjesë e banjove që përdoren për pastrimin me ultratinguj.
Ka fusha të tjera të aplikimit të pajisjeve të konsideruara. Një transduktor tejzanor mund të përdoret për të kontrolluar integritetin e strukturave të caktuara, lidhjeve, për të kontrolluar disa objekte për dëmtime.
Konvertuesit linearë dhe impuls
Duke marrë parasysh veçoritë e përdorimit të konvertuesve, do të jetë e dobishme t'i kushtohet vëmendje klasifikimit sipas të cilit ato ndahen në lineare dhe pulsore. Në fakt, këto kritere pasqyrojnë dy parimet më të rëndësishme për funksionimin e konvertuesve.
Ato që janë lineare mund të punojnë në parimin e qarkut analog, në të cilin sinjalet e konvertuara formohen me një ritëm të qetë. Konvertuesi i pulsit supozon një paraqitje më aktive të sinjaleve si në dalje ashtu edhe gjatë përpunimit të tyre të brendshëm. Megjithatë, në rast seky operacion kryhet vetëm në fazën e brendshme të përpunimit të sinjalit, pajisja përkatëse mund të gjenerojë praktikisht të njëjtët tregues si në rastin kur përdoret një konvertues linear. Kështu, koncepti i përpunimit linear ose puls mund të konsiderohet vetëm në kontekstin e parimit të funksionimit të komponentëve kryesorë harduerikë të një pajisjeje të tipit përkatës.
Konvertuesit e pulsit përdoren kryesisht në rastet kur infrastruktura e përdorur pritet të përpunojë sinjale me fuqi të lartë. Kjo për faktin se efikasiteti i pajisjeve përkatëse në raste të tilla është shumë më i lartë sesa kur ato përdoren për të përpunuar sinjale me fuqi më të ulët. Një faktor tjetër në zgjedhjen e këtyre zgjidhjeve është përdorimi i pajisjeve të transformatorëve ose kondensatorëve si pjesë e infrastrukturës së përdorur, me të cilat konvertuesit e pulsit kanë përputhshmëri optimale.
Nga ana tjetër, një konvertues linear është një pajisje që përdoret brenda kornizës së një infrastrukture në të cilën kryhet përpunimi i sinjalit me fuqi të ulët. Ose nëse ka nevojë për të reduktuar zhurmën e krijuar për shkak të funksionimit të konvertuesit. Vlen të përmendet se efikasiteti i zgjidhjeve në shqyrtim në një infrastrukturë me fuqi të lartë nuk është më i shquari, prandaj, këto pajisje më shpesh lëshojnë një sasi më të madhe nxehtësie sesa konvertuesit e pulsit. Përveç kësaj, pesha dhe dimensionet e tyre janë gjithashtu dukshëm më të mëdha.
Por, në një mënyrë apo tjetër, në praktikë, funksionimi i konvertuesit sipas parimit të pulsit mund të përfshijëformimi i funksionit të transferimit të tij në formë lineare. Prandaj, përpara se të zbatohen kondicionerët e duhur të sinjalit në infrastrukturë, struktura e tyre e brendshme duhet të merret parasysh për skemën e përpunimit të sinjalit të aplikuar.
Transdukatorët matës
Një kategori tjetër e zakonshme zgjidhjesh janë transduktorët. Cilat janë veçoritë e tyre? Një transduktor matës është një pajisje që mund të paraqitet gjithashtu në një numër të madh varietetesh. Ajo që i bashkon këto pajisje është aftësia e tyre për të matur dhe transformuar sasi të caktuara.
Është e zakonshme të merret në konsideratë skema e funksionimit të pajisjeve matëse të llojit përkatës, në të cilën sinjali përpunohet në disa faza. Së pari, konverteri e merr atë, më pas e shndërron atë në një vlerë që mund të matet, pastaj e shndërron atë në një energji të dobishme. Për shembull, nëse përdoret një dhënës analog matës i rrymës, atëherë energjia elektrike shndërrohet në energji mekanike.
Sigurisht, mekanizmat specifikë për aplikimin e zgjidhjeve të përshtatshme mund të paraqiten në një gamë jashtëzakonisht të gjerë. Përdorimi i transformimeve matëse për qëllime shkencore si pjesë e infrastrukturës për kryerjen e eksperimenteve dhe kërkimeve është i përhapur. Ajo që bashkon shumicën e transduktorëve matës është përshtatshmëria e tyre, para së gjithash, për të punuar me përdorimin e karakteristikave të normalizuara gjatë përpunimit ose transformimit të një sinjali. MundVini re se këto specifikime mund të mos jenë gjithmonë të destinuara për përdoruesin përfundimtar të inverterit. Aktivizimi i tyre në shumë raste kryhet në mënyrë të fshehtë. Një person, duke përdorur konvertuesit e duhur të sinjalit, merr vetëm sinjalin e kërkuar, të përshtatur për përdorim në qëllime të ndryshme, në dalje.
Kështu, këto zgjidhje, si rregull, nuk përdoren si lloje të pavarura të infrastrukturës. Ato janë pjesë e pajisjeve më komplekse - për shembull, sistemet e automatizimit të matjes në prodhim. Transduktorët matës më së shpeshti klasifikohen në 2 grupe kryesore - parësore dhe të ndërmjetme. Do të jetë e dobishme të merren parasysh specifikat e të dyjave.
Klasifikimi i transduktorëve matës: zgjidhje primare dhe të ndërmjetme
Pajisjet që i përkasin kategorisë së parësore, si rregull, përdoren si sensorë. Kjo do të thotë, ata janë konvertues mbi të cilët vepron drejtpërdrejt një vlerë e matur. Pajisjet e mbetura klasifikohen si të ndërmjetme. Ato vendosen në infrastrukturën e matjes menjëherë pas të parave dhe mund të jenë përgjegjës për një numër të madh operacionesh që lidhen me transformimin. Cilat operacione specifike mund të kryhen nga një konvertues i nivelit të sinjalit të llojit përkatës? Këto zakonisht quhen:
- matja e treguesve fizikë për sasi të ndryshme;
- transformime të ndryshme në shkallë;
- transformimi i sinjaleve dixhitale në analoge dhe anasjelltas;
- transformime funksionale.
Vini re se një e ngjashmeklasifikimi mund të konsiderohet i kushtëzuar. Kjo është kryesisht për shkak të faktit se disa dhënës primar mund të vendosen në të njëjtin instrument matës. Një arsye tjetër për ta konsideruar klasifikimin e diskutuar më sipër të kushtëzuar është se në lloje të ndryshme të infrastrukturës, matjet mund të kryhen sipas parimeve të ndryshme.
Tuba intensifikues
Një tjetër lloj pajisjeje e njohur në sektorë të ndryshëm të ekonomisë është një tub përforcues imazhi. Ai, si llojet e tjera të pajisjeve të diskutuara më sipër, mund të paraqitet në një gamë të gjerë dizajnesh. Konvertuesit elektro-optikë janë të bashkuar nga një parim i përbashkët funksionimi: ai përfshin shndërrimin e një objekti të padukshëm - për shembull, të ndriçuar nga rrezet infra të kuqe, ultravjollcë ose, për shembull, rrezet x, në spektrin e dukshëm.
Në këtë rast, operacioni përkatës, si rregull, kryhet në 2 faza. Në fazën e parë, rrezatimi i padukshëm merret nga një fotokatodë, pas së cilës shndërrohet në sinjale elektronike. Të cilat tashmë janë në fazën e dytë janë konvertuar në një imazh të dukshëm dhe shfaqen në ekran. Nëse është një monitor kompjuteri, atëherë sinjali mund të konvertohet paraprakisht në një kod dixhital.
Tubacionet intensifikuese janë zgjidhje që tradicionalisht klasifikohen në disa gjenerata. Pajisjet që lidhen me të parën përfshijnë një balonë qelqi vakum. Ai përmban një fotokatodë dhe një anodë. Mes tyre krijohet një ndryshim potencial. Kur aplikoni përNjë konvertues optimal i tensionit brenda tij formon një lente elektronike të aftë për të fokusuar rrjedhat e elektroneve.
Transdukatorët e gjeneratës së dytë kanë module të përshpejtimit të elektroneve, duke rezultuar në ndriçim të përmirësuar të imazhit. Pajisjet e gjeneratës së tretë përdorin materiale që lejojnë rritjen e ndjeshmërisë së fotokatodës si një komponent kyç i konvertuesit elektron-optik me më shumë se 3 herë.
Veçoritë e transduktorëve rezistues
Një lloj tjetër i zakonshëm i pajisjes janë transduktorët rezistues. Konsideroni veçoritë e tyre në më shumë detaje.
Këta dhënës janë përshtatur për të ndryshuar rezistencën e tyre elektrike nën ndikimin e një ose një sasie tjetër të matur. Ata gjithashtu mund të korrigjojnë lëvizjen këndore dhe lineare. Më shpesh, këta konvertues përfshihen në sistemet e automatizimit me sensorë për presionin, temperaturën, nivelin e ndriçimit dhe matjen e intensitetit të llojeve të ndryshme të rrezatimit. Përparësitë kryesore të dhënësve rezistues:
- besueshmëri;
- nuk ka lidhje midis saktësisë së matjeve dhe qëndrueshmërisë së tensionit të furnizimit.
Ka një numër të madh të llojeve të pajisjeve të lidhura. Ndër më të njohurit janë sensorët e temperaturës. Le të studiojmë veçoritë e tyre.
Sensorë rezistues të temperaturës
Këta konvertues sinjalesh kanë komponentë që janë të ndjeshëm ndaj ndryshimeve në temperaturën e ambientit. Nëse rritet, atëherë rezistenca e tyre mund të rritet. Këto pajisje karakterizohen kryesisht nga saktësi shumë e lartë. Në disa raste, ato bëjnë të mundur ndryshimin e temperaturës me një saktësi prej rreth 0,026 gradë Celsius. Këto pajisje përmbajnë elementë prej platini - në këtë rast, koeficienti i rezistencës do të jetë më i ulët, ose bakri.
Përdorimi i sensorëve rezistues karakterizohet nga një sërë nuancash. Pra, duhet të merret parasysh se vlerat më të larta të rrymës së ngacmimit të furnizuar me sensor rrisin ndjeshmërinë e tij ndaj temperaturës, por, në të njëjtën kohë, ngrohin elementët e konvertuesit përkatës. Kjo në shumë raste shkakton ulje të saktësisë së tij. Prandaj, rekomandohet të sigurohet performanca optimale e rrymës së ngacmimit, duke marrë parasysh kushtet specifike të matjes. Llogaritja mund të marrë, për shembull, përçueshmërinë termike të mediumit në të cilin përdoret sensori - ajri ose uji. Si rregull, treguesit e rekomanduar për rrymat e ngacmimit përcaktohen nga prodhuesit e sensorëve të llojit përkatës. Sidoqoftë, ato mund të ndryshojnë ndjeshëm në varësi të metaleve të përdorura në hartimin e pajisjeve. Përveç kësaj, kur përdorni sensorët në fjalë, është e nevojshme të merret parasysh një tregues i tillë si vlera kufizuese për rrymën e funksionimit. Zakonisht përcaktohet edhe nga prodhuesi.
Sensorët rezistues janë ndër llojet më të zakonshme të transduktorëve në familje. Kjo është kryesisht për shkak të avantazheve të rëndësishme teknologjike të shumë prej varieteteve të tyre. Për shembull, nëseflasim për termistorët - ato karakterizohen nga ndjeshmëria e lartë, kompaktësia, pesha e ulët. Lloji i duhur i sensorëve mund të përdoret për të matur temperaturën e ajrit në kushte të ndryshme. Prodhimi i tyre më shpesh nuk përfshin kosto të konsiderueshme. Vërtetë, termistorët gjithashtu kanë disavantazhe - para së gjithash, kjo është një shkallë e lartë jolineariteti, si rezultat i së cilës ato mund të përdoren në praktikë në intervale mjaft të ngushta të temperaturës.
Lloji përkatës i konvertuesve të sinjalit (llojet dhe qëllimi i tyre mund të përcaktohen në bazë të kritereve të ndryshme të klasifikimit) përdoren gjerësisht në jetën e përditshme. Për shembull, është e zakonshme të përfshihen sensorë të temperaturës që përmbajnë elementë platini dhe bakri në përbërjen e tyre:
- infrastruktura e ngrohjes - për të matur temperaturën e ftohësit në pjesë të caktuara të pajisjes, si dhe në dhomën me ngrohje;
- makina larëse - për të matur temperaturën e ujit dhe për ta rregulluar atë në programe të ndryshme larëse;
- hekura - në mënyrë të ngjashme për të siguruar temperaturën optimale të hekurosjes brenda një regjimi të caktuar funksionimi;
- soba elektrike, si dhe lloje të tjera pajisjesh për gatim - gjithashtu për të siguruar funksionimin e tyre kur aktivizohen mënyra të caktuara përdoruesi.
Konvertuesit reostat
Një tjetër lloj i njohur i pajisjeve rezistente janë konvertuesit reostat. Parimi i funksionimit të tyre bazohet në matjen e rezistencës elektrikei një ose një përcjellësi tjetër nën ndikimin e zhvendosjes së hyrjes. Në praktikë, ky transduktor përfshin elementë që janë përshtatur për të lëvizur për shkak të ndikimit të vlerës së matur. Më shpesh, pajisjet në fjalë përfshihen në ndarës të tensionit ose përdoren si element integral i urave matëse.
Nëse flasim për avantazhet që karakterizojnë konvertuesit reostat, atëherë këto përfshijnë:
- nuk ka efekt reaktiv në komponentët lëvizës;
- efikasitet i lartë;
- dimensione të vogla, aftësia për t'u përdorur në infrastrukturë që funksionon me rrymë direkte dhe alternative.
Në të njëjtën kohë, konvertuesit rezistues të llojit përkatës nuk janë gjithmonë të besueshëm dhe në shumë raste kërkojnë burime të konsiderueshme nga ndërmarrja për të ruajtur funksionalitetin.
