Signaalomvormers: typen, werkingsprincipe en doel

In de industrie en in het dagelijks leven is gebruikelijktoepassing van verschillende soorten signaalomzetters. Deze apparaten kunnen worden weergegeven in de breedste reeks van aanpassingen, aangepast aan het oplossen van problemen in verschillende gebieden van de economie. Welke soorten signaalomvormers kunnen worden toegeschreven aan de meest voorkomende? Wat kunnen de kenmerken van hun werking zijn?

Wat is het doel van signaalomzetters?

Signaalconverters zijn apparaten diekan echt worden vertegenwoordigd in de meest uiteenlopende oplossingen. Deze term is eigenlijk collectief en kan gerelateerd zijn aan apparatuur die wordt gebruikt in verschillende segmenten van de economie en wordt ingedeeld op basis van geheel andere criteria. De belangrijkste soorten signalen die de betreffende apparaten kunnen converteren zijn:

- elektrisch;

- geluid;

- temperatuur;

- technologische aard.

Afhankelijk van de taken die worden geconfronteerdDoor de gebruiker van de signaalomvormer kunnen modules die verschillende soorten gegevens verwerken worden gecombineerd in de structuur van het overeenkomstige apparaat. Conversie kan dus worden uitgevoerd binnen één type signaal (bijvoorbeeld van de ene frequentie naar de andere) of het kan een mechanisme zijn dat vertaling tussen verschillende categorieën van signalen omvat. Bijvoorbeeld elektrisch geluid.

De meest voorkomende apparaten zijn onder meeromzetter van analoge signalen in digitaal (en vice versa, indien voorzien door de structuur van de interne modules van het apparaat). Overweeg de kenmerken van zijn werk.

Analoog-naar-digitaal omzetter

Het apparaat in kwestie is bedoeldom elk analoog signaal - bijvoorbeeld vertegenwoordigd door spanningsindicatoren - om te zetten in een digitale vorm (waardoor bijvoorbeeld het corresponderende signaal in een bestand kan worden opgenomen).

Een van de belangrijkste criteria voor de effectiviteit van het apparaat in kwestie is de cijfercapaciteit van de uitvoergegevens. De waarde bepaalt het niveau van de signaal-ruisverhouding.

Een andere belangrijke parameter die kenmerktde kwaliteit van het werk van een dergelijk apparaat als een analoge omzetter is de snelheid waarmee het uitgangssignaal wordt gevormd. Onder deze apparaten die optimale prestaties leveren, zijn die apparaten die tot het parallelle type behoren. Ze zijn de vorming van grote streams van signalen met behulp van het vereiste aantal conclusies. Deze eigenschap van de werking van de inrichting bepaalt in vele gevallen de vrijgave van de overeenkomstige omzetters, gekenmerkt door grote afmetingen. Bovendien kunnen analoge signaalomvormers een vrij hoog stroomverbruik hebben. Gezien de prestaties van deze apparaten worden hun kenmerken echter vaak niet als tekortkomingen beschouwd.

Conversie van signalen van analoog naar digitaalparallelle apparaten zeer snel uitgevoerd. Het is mogelijk om een ​​nog hogere werksnelheid van het overeenkomstige type apparaten te bieden door meerdere apparaten aan te sluiten, waardoor ze beurtelings signaalstromen kunnen verwerken.

Een alternatief voor parallelle oplossingen kan zijnseriële signaalomvormers. Ze zijn meestal minder productief, maar energiezuiniger. Het gebruik hiervan kan het gevolg zijn van gevallen waarin er een vraag is over het leveren van uitzendsignalen binnen de infrastructuur met een laag stroomverbruik, of als een hogere conversieratio dan die van opeenvolgende apparaten niet vereist is.

Er kan worden opgemerkt dat er apparaten zijngemengd type, waarbij de functies van seriële en parallelle converters worden gecombineerd. In veel gevallen zijn ze de beste oplossingen om te voldoen aan de criteria efficiëntie en productiviteit.

Hierboven hebben we opgemerkt dat analoog-digitaalConverters kunnen modules bevatten waarmee digitale signalen naar analoog worden omgezet. Er is een aparte categorie apparaten van het juiste type. We bestuderen hun kenmerken.

D / A-converters

In het geval als de gebruiker heeftAls bijvoorbeeld een televisie voor een analoog signaal zich bevindt, is de werking ervan mogelijk wanneer een overeenkomstige antenne is aangesloten. Of, afhankelijk van de transformatie van de originele signalen naar analoog, die deze tv kan herkennen. Hun bron kan op zijn beurt een digitale antenne zijn. Of, als alternatief, het signaal dat wordt ontvangen via internet.

Beschouwd apparaat is dusconverteert een signaal dat een digitale code bevat naar stroom, spanning of lading, die wordt verzonden voor verwerking naar analoge modules. De specifieke mechanismen van deze transformatie zijn afhankelijk van het type brongegevens. Als we het bijvoorbeeld over geluid hebben, wordt het aan de ingang meestal weergegeven in pulscodemodulatie. Als het bronbestand is gecomprimeerd, kunnen speciale softwarecodecs worden gebruikt om de signalen om te zetten. Op zijn beurt verzendt een digitale antenne gewoonlijk een signaal dat door hardware moet worden verwerkt.

Apparaten die omvattenoverwogen omzetters kunnen voor verschillende doeleinden worden aangevuld met modules. Wanneer bijvoorbeeld de reproductie van een televisie-uitzending wordt gewaarborgd, kan een videosignaalversterker worden gebruikt naast de modules die worden gebruikt door de omzetter. In veel gevallen is het noodzakelijk om een ​​hoge beeldkwaliteit te garanderen bij het transformeren van een analoog signaal naar een digitaal signaal. Ook wordt een videosignaalversterker gebruikt als u een afbeelding over een aanzienlijke afstand moet overbrengen.

Televisie is niet de enige sfeer van actieftoepassingen van de apparaten in kwestie. Corresponderende converters zijn bijvoorbeeld inbegrepen in CD-spelers die ook een digitaal signaal omzetten in een analoog exemplaar.

Ultrasone transducers

De volgende gemeenschappelijke categorie apparaten isultrasone transducer. Opgemerkt kan worden dat dit kan worden weergegeven door apparaten met het grootste bereik aan toepassingen, evenals werkingsprincipes. Een van de gangbare typen ultrasone transducers is een immersie-eenheid die is ontworpen om ultrageluid in een bepaalde frequentie in water of een ander vloeibaar medium uit te zenden. Dit apparaat kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het uitvoeren van het reinigen van verschillende objecten tegen verontreiniging - als onderdeel van baden die worden gebruikt voor ultrasone reiniging.

Er zijn andere toepassingen overwogenapparaten. De ultrasone transducer kan worden gebruikt om de integriteit van bepaalde structuren, verbindingen, controle van verschillende objecten op schade te controleren.

Lineaire en pulsconverters

Gezien de kenmerken van de applicatieconverters, zal het nuttig zijn om aandacht te schenken aan de classificatie, volgens welke ze zijn onderverdeeld in lineair en gepulseerd. In feite weerspiegelen deze criteria de twee belangrijkste operationele principes van converters.

Degenen die lineair zijn, kunnen werkenhet principe van analoog circuitontwerp, waarbij converteerbare signalen in een vloeiend tempo worden gegenereerd. Een pulsomvormer impliceert een meer actieve weergave van signalen, zowel aan de uitgang als tijdens de interne verwerking. Als deze bewerking echter alleen in de interne fase van de signaalverwerking wordt uitgevoerd, kan de overeenkomstige inrichting feitelijk dezelfde parameters vormen als in het geval waarin de lineaire omzetter is geactiveerd. Aldus kan het concept van lineaire of impulsverwerking alleen worden beschouwd in de context van het werkingsprincipe van de belangrijkste hardwarecomponenten van de inrichting van het overeenkomstige type.

Impulsomzetters hoofdzakelijkze worden gebruikt in gevallen waarin de verwerking van signalen met hoog vermogen wordt verondersteld als onderdeel van de gebruikte infrastructuur. Dit is te wijten aan het feit dat de efficiëntie van de overeenkomstige apparaten in dergelijke gevallen veel hoger is dan wanneer ze worden gebruikt om signalen met een lager vermogen te verwerken. Een andere factor bij de keuze van deze oplossingen is het gebruik van transformator- of condensatorinrichtingen als onderdeel van de gebruikte infrastructuur waarmee pulsomzetters een optimale compatibiliteit hebben.

Op zijn beurt is de lineaire transducer dateen apparaat dat wordt gebruikt in het kader van de infrastructuur waarin de verwerking van signalen van laag vermogen plaatsvindt. Of als het nodig is om de interferentie die het gevolg is van de werking van de omzetter te verminderen. Het is vermeldenswaard dat de efficiëntie van de oplossingen die worden overwogen in een infrastructuur met hoog vermogen niet de meest opvallende is, daarom produceren deze apparaten vaak meer warmte dan pulsomzetters. Bovendien zijn hun gewicht en afmetingen ook aanzienlijk groter.

Maar, op de een of andere manier, in de praktijk het functionerende transducer door impulsprincipe kan de overdracht van zijn functie aannemen in een lineaire vorm. Voordat we geschikte signaalomzetters in de infrastructuur introduceren, moet daarom rekening worden gehouden met hun interne structuur met betrekking tot het gebruikte signaalverwerkingsschema.

Transducers meten

Een andere veel voorkomende categorie oplossingen -transducers meten. Wat zijn hun kenmerken? Een meettransducer is een apparaat dat ook in een groot aantal variëteiten kan worden weergegeven. Combineert deze apparaten aanpassingsvermogen wat betreft de meting, en de transformatie van bepaalde hoeveelheden.

Common kan als schema worden beschouwdwerking van meettoestellen van het juiste type, waarbij het signaal in verschillende fasen wordt verwerkt. Eerst neemt de transducer deze over, zet deze vervolgens om naar de waarde die kan worden gemeten en transformeert deze vervolgens in een bruikbare energie. Als bijvoorbeeld een analoge stroomtransducer wordt gebruikt, wordt de transformatie van elektrische energie in mechanische energie uitgevoerd.

Natuurlijk, specifieke toepassingsmechanismenrelevante oplossingen kunnen in een zeer breed bereik worden gepresenteerd. Het is gebruikelijk om meettransformaties voor wetenschappelijke doeleinden te gebruiken als onderdeel van de infrastructuur voor het uitvoeren van experimenten en onderzoek. De meeste meetomvormers zijn verenigd door hun geschiktheid, allereerst om te werken met het gebruik van gestandaardiseerde karakteristieken tijdens signaalverwerking of transformatie. Opgemerkt kan worden dat deze kenmerken niet altijd bedoeld zijn voor de eindgebruiker van de omzetter. Hun betrokkenheid in veel gevallen wordt uitgevoerd in de verborgen modus. Een persoon, die geschikte signaalomzetters gebruikt, ontvangt alleen het vereiste signaal, aangepast voor gebruik in bepaalde doeleinden, aan de uitgang.

Dus deze oplossingen zijn meestal nietworden gebruikt als onafhankelijke soorten infrastructuur. Ze maken deel uit van meer complexe apparaten - bijvoorbeeld meetautomatiseringssystemen in de productie. Het meten van transducers wordt meestal ingedeeld in 2 hoofdgroepen - primair en intermediair. Het is handig om de bijzonderheden van die en anderen te bekijken.

Classificatie van transducers: primaire en intermediaire oplossingen

Hulpmiddelen die behoren tot de categorie primaire,In de regel worden ze gebruikt als sensoren. Dat wil zeggen, het zijn converters waarop een of andere gemeten waarde direct werkt. De overige apparaten zijn geclassificeerd als gemiddeld. Ze worden onmiddellijk na de eerste in de meetinfrastructuur geplaatst en zijn mogelijk verantwoordelijk voor een groot aantal bewerkingen die aan de transformatie zijn gekoppeld. Welke specifieke bewerkingen kunnen de signaalniveau-omzetter van het juiste type uitvoeren? Deze worden meestal toegeschreven aan:

- meting van fysieke indicatoren op de een of andere manier;

- verschillende schaaltransformaties;

- transformatie van digitale signalen naar analoog en omgekeerd;

- functionele transformaties.

Merk op dat een dergelijke classificatie kan worden overwogenvoorwaardelijk. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat verschillende primaire transducers in hetzelfde meetinstrument kunnen worden geplaatst. Een andere reden om bovenstaande classificatie in aanmerking te nemen is afhankelijk van het feit dat in verschillende soorten infrastructuur metingen kunnen worden uitgevoerd volgens ongelijke principes.

Elektron-optische converters

Een andere populaire in verschillende gebieden van de economieapparaattype - elektro-optische omzetter. Net als de andere soorten apparaten die hierboven zijn besproken, kan het worden weergegeven in een breed scala aan ontwerpen. Het algemene werkingsprincipe combineert elektro-optische converters: het omvat de transformatie van een onzichtbaar object - bijvoorbeeld verlicht door infrarood, ultraviolet of, bijvoorbeeld, röntgenstralen, in het zichtbare spectrum.

In dit geval moet de bijbehorende bewerking in de regeluitgevoerd in 2 fasen. In de eerste, onzichtbare straling wordt ontvangen op een fotokathode, waarna het wordt omgezet in elektronische signalen. Die zich al in de tweede fase bevinden, worden omgezet in een zichtbaar beeld en weergegeven op het scherm. In het geval dat het een computermonitor is, kan het signaal vooraf worden omgezet in een digitale code.

Elektron-optische converters - oplossingen,die traditioneel worden geclassificeerd voor verschillende generaties. Apparaten die verband houden met de eerste, zijn samengesteld uit een glazen vacuümfles. Het bevat de fotokathode en anode. Er wordt een potentiaalverschil tussen hen gevormd. Wanneer een optimale spanning op de omzetter wordt toegepast, wordt er een elektronenlens in gevormd die in staat is om elektronenstromen te focusseren.

Transducers van de tweede generatie zijn aanwezig.elektronenversnellingsmodules, resulterend in verbeterde beeldhelderheid. De derde generatie apparaten gebruiken materialen die de gevoeligheid van de fotokathode als een hoofdcomponent van een elektron-optische converter meer dan 3 keer kunnen verhogen.

Resistieve transducenteigenschappen

Een ander veel voorkomend type apparaat - resistieve converters. Overweeg hun functies in meer detail.

Deze converters zijn aangepast om te verandereneigen elektrische weerstand bij blootstelling aan een bepaalde meetbare hoeveelheid. Ze kunnen ook de hoekige en lineaire beweging aanpassen. Meestal zijn deze converters opgenomen in automatiseringssystemen met druksensoren, temperatuur, lichtniveau, waarmee de intensiteit van verschillende soorten straling wordt gemeten. De belangrijkste voordelen van resistieve transducers:

- Betrouwbaarheid;

- geen afhankelijkheid tussen de nauwkeurigheid van de metingen en de stabiliteit van de voedingsspanning.

Er zijn een groot aantal soorten relevante apparaten. Een van de meest populaire zijn temperatuursensoren. We bestuderen hun kenmerken.

Resistieve temperatuursensoren

Deze signaalomzetters hebbencomponenten die gevoelig zijn voor veranderingen in de omgevingstemperatuur. Als het opkomt, kan hun weerstand toenemen. Deze apparaten worden voornamelijk gekenmerkt door een zeer hoge nauwkeurigheid. In sommige gevallen maken ze het mogelijk om de temperatuur te veranderen met een nauwkeurigheid van de orde van 0,026 graden Celsius. Deze apparaten bevatten elementen gemaakt van platina - in dit geval is de weerstandscoëfficiënt lager of koper.

Het gebruik van resistieve sensoren wordt gekenmerkt doordichtbij nuances. Er dient dus te worden opgemerkt dat hogere snelheden van excitatiestroom toegepast op de sensor zijn temperatuurgevoeligheid verhogen, maar op hetzelfde moment opwarmen zij de elementen van de overeenkomstige transducer. Dit veroorzaakt in veel gevallen een vermindering van de nauwkeurigheid. Daarom wordt aanbevolen om een ​​optimale prestatie van de bekrachtigingsstroom te garanderen, rekening houdend met de specifieke meetomstandigheden. Er kan bijvoorbeeld rekening worden gehouden met de thermische geleidbaarheid van het medium waarin de sensor wordt gebruikt - lucht of water. In de regel worden de aanbevolen waarden voor veldstromen vastgesteld door fabrikanten van sensoren van het juiste type. Ze kunnen echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van de metalen die worden gebruikt in het ontwerp van het apparaat. Bovendien moet bij gebruik van de betreffende sensoren rekening worden gehouden met een dergelijke indicator als de grenswaarde van de bedrijfsstroom. Meestal wordt het ook bepaald door de fabrikant.

Weerstandssensoren behoren tot de meestenveel voorkomende typen converters in de economie. Dit komt grotendeels door de aanzienlijke technologische voordelen van veel van hun variëteiten. Als we het bijvoorbeeld hebben over thermistors, worden ze gekenmerkt door een hoge gevoeligheid, compactheid, laag gewicht. Geschikte sensoren kunnen worden gebruikt om de luchttemperatuur onder verschillende omstandigheden te meten. Hun productie brengt vaak geen aanzienlijke kosten met zich mee. Zeker, er zijn thermistors en nadelen - ten eerste is dit een hoge mate van niet-lineariteit, waardoor ze in de praktijk kunnen worden gebruikt in vrij smalle temperatuurbereiken.

Geschikte type signaalomzetters(hun types en doel kunnen worden bepaald op basis van verschillende classificatiecriteria) worden veel gebruikt in het dagelijks leven. Het is bijvoorbeeld gebruikelijk om temperatuursensoren op te nemen die platina- en koperelementen bevatten in hun samenstelling:

- verwarmingsinfrastructuur - om indicatoren te meten van de temperatuur van het koelmiddel in bepaalde delen van de apparatuur, evenals in een verwarmde ruimte;

- wasmachines - om de temperatuur van het water en de aanpassing ervan aan verschillende wasprogramma's te meten;

- strijkijzers - eveneens om een ​​optimale strijktemperatuur te waarborgen in het kader van een bepaalde werkingsmodus;

- elektrische fornuizen, evenals andere soorten apparatuur voor het bereiden van voedsel - ook om hun werking te garanderen bij het activeren van bepaalde gebruikersmodi.

Rheostat-converters

Een ander populair type resistief apparaat -reostaatomzetters. Hun werkingsprincipe is gebaseerd op het meten van de elektrische weerstand van een geleider onder invloed van een invoerverplaatsing. In de praktijk bevat deze transducer elementen die zijn aangepast om te bewegen vanwege de impact van de gemeten waarde. Meestal zijn de apparaten in kwestie opgenomen in de spanningsdelers of worden ze gebruikt als onderdeel van het meten van bruggen.

Als we het hebben over de voordelen die kenmerkend zijn voor de reostatische transducers, dan zijn deze:

- geen reactieve effecten op mobiele componenten;

- hoge efficiëntie;

- klein formaat, de mogelijkheid om de infrastructuur te gebruiken, werkend op zowel directe als wisselstroom.

Tegelijkertijd zijn resistieve transducers van het juiste type niet altijd betrouwbaar en vereisen ze in veel gevallen aanzienlijke kosten voor de onderneming om de functionaliteit te behouden.