In de industrie en in het dagelijks leven is het gebruik van verschillende soorten signaalomvormers gebruikelijk. Deze apparaten kunnen worden gepresenteerd in een breed scala aan aanpassingen die zijn aangepast om problemen op verschillende gebieden van de economie op te lossen. Aan welke soorten signaalomvormers kunnen de meest voorkomende worden toegeschreven? Wat zouden de kenmerken van hun werking kunnen zijn?
Wat is het doel van signaalomvormers?
Signaalconverters zijn apparaten die echt in de meest uiteenlopende oplossingen kunnen worden gepresenteerd. Deze term is eigenlijk een collectieve term en kan verwijzen naar apparatuur die in verschillende segmenten van de economie wordt gebruikt en volgens totaal verschillende criteria is geclassificeerd. De belangrijkste soorten signalen die de betreffende apparaten kunnen omzetten zijn:
- elektrisch;
- geluid;
- temperatuur;
- technologische aard.
Afhankelijk van de taken waarmee de gebruiker van de signaalomvormer wordt geconfronteerd, kan de structuur van het bijbehorende apparaat modules combineren die verschillende soorten gegevens verwerken. Conversie kan daarom worden uitgevoerd in het kader van één type signaal (bijvoorbeeld van de ene frequentie naar de andere) of een mechanisme zijn dat vertaling tussen verschillende categorieën signalen omvat. Bijvoorbeeld elektrisch om te klinken.
De meest voorkomende apparaten zijn een omzetter van analoge signalen naar digitaal (en vice versa, als de structuur van de interne modules van het apparaat hierin voorziet). Overweeg de kenmerken van zijn werk.
A/D-omzetter
Het apparaat in kwestie is ontworpen om elk analoog signaal - bijvoorbeeld weergegeven door spanningsindicatoren - om te zetten in digitale vorm (waardoor bijvoorbeeld het corresponderende signaal naar een bestand kan worden geschreven).
Een van de belangrijkste criteria voor de efficiëntie van het apparaat in kwestie is de capaciteit van de uitvoergegevens. De waarde ervan bepa alt de signaal-ruisverhouding.
Een andere belangrijke parameter die de kwaliteit van de werking van een dergelijk apparaat als een analoge converter kenmerkt, is de snelheid van de vorming van het uitgangssignaal. Onder de apparaten die optimale prestaties leveren, zijn apparaten van het parallelle type. Ze vormen grote signaalstromen met het vereiste aantal pinnen. Dit kenmerk van de werking van het apparaat bepa alt in veel gevallen de release van de bijbehorende converters, gekenmerkt door grote afmetingen. Bovendien kunnen analoge signaalomvormers een vrij hoog stroomverbruik hebben. Echter, gezien de effectiviteitwerking van deze apparaten, worden de genoemde kenmerken vaak niet als tekortkomingen beschouwd.
Conversie van signalen van analoge naar digitale parallelle apparaten is erg snel. Om een nog hogere snelheid voor het overeenkomstige type apparaten te bieden, kunt u meerdere apparaten aansluiten, zodat ze achtereenvolgens signaalstromen kunnen verwerken.
Een alternatief voor parallelle oplossingen kunnen seriële signaalomvormers zijn. Ze zijn doorgaans minder productief, maar energiezuiniger. Het gebruik ervan kan worden geconditioneerd in gevallen waarin de overdracht van signalen binnen een infrastructuur met lage capaciteit moet worden gegarandeerd, of in het geval dat een hogere conversieratio dan die van seriële apparaten niet vereist is.
Er kan worden opgemerkt dat er apparaten van het gemengde type zijn die de functies van seriële en parallelle converters combineren. In veel gevallen zijn ze de beste oplossing wat betreft kosten en prestatiecriteria.
We hebben hierboven opgemerkt dat analoog-naar-digitaal-omzetters modules kunnen bevatten die digitale signalen naar analoge omzetten. Er is ook een aparte categorie apparaten van het overeenkomstige type. Laten we hun kenmerken bestuderen.
Digitaal-naar-analoog converters
Als de gebruiker bijvoorbeeld een tv heeft voor een analoog signaal, dan is zijnbediening is mogelijk wanneer een geschikte antenne is aangesloten. Of onder voorbehoud van de transformatie van de originele signalen naar analoog, wat deze tv kan herkennen. Hun bron kan op zijn beurt een digitale antenne zijn. Of, als alternatief, een signaal ontvangen via internet.
Het apparaat in kwestie zet daarom een signaal met een digitale code om in stroom, spanning of lading, die wordt overgedragen aan analoge modules voor verwerking. Specifieke mechanismen van deze transformatie zijn afhankelijk van het type initiële gegevens. Als we het bijvoorbeeld over geluid hebben, dan wordt het aan de ingang meestal gepresenteerd in pulscodemodulatie. Als het bronbestand is gecomprimeerd, kunnen speciale softwarecodecs worden gebruikt om de signalen om te zetten. Op zijn beurt verzendt de digitale antenne meestal het signaal voor verwerking door hardwaremethoden.
Apparaten die de betreffende converters bevatten, kunnen voor verschillende doeleinden worden aangevuld met modules. Bij het afspelen van bijvoorbeeld een televisie-uitzending kan een videosignaalversterker worden gebruikt naast de modules die door de omzetter worden gebruikt. In veel gevallen is dit nodig om een hoge beeldkwaliteit te garanderen bij het omzetten van een analoog signaal naar digitaal. Er wordt ook een videosignaalversterker gebruikt als u beelden over een aanzienlijke afstand moet overbrengen.
Televisie is niet het enige gebied van actieve toepassing van de apparaten in kwestie. Overeenkomstige converters zijn bijvoorbeeld opgenomen in cd-spelers,die ook het digitale signaal naar analoog converteren.
Ultrasone transducers
De volgende veelvoorkomende categorie apparaten is de ultrasone transducer. Opgemerkt kan worden dat het kan worden weergegeven door apparaten met het breedste scala aan toepassingen, evenals werkingsprincipes. Een van de meest voorkomende varianten van ultrasone transducers is een onderwatereenheid, die is ontworpen om ultrageluid met een bepaalde frequentie in water of een ander vloeibaar medium te zenden. Dit apparaat kan bijvoorbeeld worden gebruikt om verschillende objecten te reinigen van verontreinigingen - als onderdeel van baden die worden gebruikt voor ultrasone reiniging.
Er zijn andere toepassingsgebieden van de overwogen apparaten. Een ultrasone transducer kan worden gebruikt om de integriteit van bepaalde structuren, verbindingen te controleren, om bepaalde objecten op schade te controleren.
Lineaire en pulsomvormers
Gezien de kenmerken van het gebruik van converters, is het handig om aandacht te besteden aan de classificatie volgens welke ze zijn onderverdeeld in lineair en puls. In feite weerspiegelen deze criteria de twee belangrijkste principes voor de werking van converters.
Degenen die lineair zijn, kunnen werken volgens het principe van analoge circuits, waarin de geconverteerde signalen in een soepel tempo worden gevormd. De pulsomvormer gaat uit van een actievere weergave van signalen, zowel aan de uitgang als tijdens hun interne verwerking. Echter, in het geval datdeze bewerking wordt alleen uitgevoerd in de interne fase van signaalverwerking, het overeenkomstige apparaat kan vrijwel dezelfde indicatoren genereren als in het geval dat een lineaire omzetter wordt gebruikt. Het concept van lineaire of pulsverwerking kan dus alleen worden beschouwd in de context van het werkingsprincipe van de belangrijkste hardwarecomponenten van een apparaat van het overeenkomstige type.
Pulsomvormers worden voornamelijk gebruikt in gevallen waar de gebruikte infrastructuur naar verwachting signalen met een hoog vermogen zal verwerken. Dit komt door 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 het kiezen van deze oplossingen is het gebruik van transformator- of condensatorapparaten als onderdeel van de gebruikte infrastructuur, waarmee de pulsomvormers optimaal compatibel zijn.
Een lineaire converter is op zijn beurt een apparaat dat wordt gebruikt in het kader van een infrastructuur waarin signaalverwerking met laag vermogen wordt uitgevoerd. Of als het nodig is om het geluid dat wordt gegenereerd door de werking van de converter te verminderen. Het is vermeldenswaard dat de efficiëntie van de overwogen oplossingen in een high-power infrastructuur niet de meest opvallende is, daarom stoten deze apparaten meestal een grotere hoeveelheid warmte uit dan pulsomvormers. Bovendien zijn hun gewicht en afmetingen ook aanzienlijk groter.
Maar op de een of andere manier kan de werking van de omzetter volgens het pulsprincipe in de praktijk inhouden:de vorming van zijn overdrachtsfunctie in een lineaire vorm. Daarom moet, voordat de juiste signaalconditioners in de infrastructuur worden geïmplementeerd, hun interne structuur worden overwogen voor het toegepaste signaalverwerkingsschema.
Meettransducers
Een andere veelvoorkomende categorie van oplossingen zijn transducers. Wat zijn hun kenmerken? Een meetopnemer is een apparaat dat ook in een groot aantal varianten kan worden gepresenteerd. Wat deze apparaten verenigt, is hun vermogen om bepaalde grootheden zowel te meten als om te zetten.
Het is gebruikelijk om het bedieningsschema van meetapparatuur van het overeenkomstige type te overwegen, waarbij het signaal in verschillende fasen wordt verwerkt. Eerst ontvangt de omzetter het, zet het vervolgens om in een meetbare waarde en zet het vervolgens om in bruikbare energie. Als bijvoorbeeld een analoge meetstroomopnemer wordt gebruikt, wordt elektrische energie omgezet in mechanische energie.
Natuurlijk kunnen specifieke mechanismen voor de toepassing van geschikte oplossingen in een zeer breed scala worden gepresenteerd. Het gebruik van meettransformaties voor wetenschappelijke doeleinden als onderdeel van de infrastructuur voor het uitvoeren van experimenten en onderzoek is wijdverbreid. Wat de meeste meetomvormers verenigt, is hun aanpassingsvermogen, in de eerste plaats om te werken met het gebruik van genormaliseerde kenmerken bij het verwerken of transformeren van een signaal. KanHoud er rekening mee dat deze specificaties niet altijd bedoeld zijn voor de eindgebruiker van de omvormer. Hun activering wordt in veel gevallen in een verborgen modus uitgevoerd. Een persoon, die geschikte signaalomvormers gebruikt, ontvangt alleen het vereiste signaal, aangepast voor gebruik in verschillende doeleinden, aan de uitgang.
Deze oplossingen worden dus in de regel niet gebruikt als onafhankelijke typen infrastructuur. Ze maken deel uit van complexere apparaten - bijvoorbeeld meetautomatiseringssystemen in de productie. Meettransducers worden meestal ingedeeld in 2 hoofdgroepen - primair en intermediair. Het is nuttig om de bijzonderheden van beide te overwegen.
Classificatie van meetomvormers: primaire en tussenoplossingen
Apparaten die tot de categorie primair behoren, worden in de regel als sensoren gebruikt. Dat wil zeggen, het zijn omvormers waarop een of andere meetwaarde direct inwerkt. De overige apparaten zijn geclassificeerd als intermediair. Ze worden direct na de eerste in de meetinfrastructuur geplaatst en kunnen verantwoordelijk zijn voor een groot aantal operaties gerelateerd aan de transformatie. Welke specifieke bewerkingen kunnen worden uitgevoerd door een signaalniveau-omzetter van het overeenkomstige type? Deze worden gewoonlijk aangeduid als:
- meting van fysieke indicatoren voor verschillende hoeveelheden;
- verschillende scha altransformaties;
- transformatie van digitale signalen naar analoog en vice versa;
- functionele transformaties.
Merk op dat een soortgelijkeclassificatie kan als voorwaardelijk worden beschouwd. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat er meerdere primaire transducers in hetzelfde meetinstrument kunnen worden geplaatst. Een andere reden om de hierboven besproken classificatie als voorwaardelijk te beschouwen, is dat in verschillende soorten infrastructuur metingen kunnen worden uitgevoerd volgens verschillende principes.
Versterkingsbuizen
Een ander type apparaat dat populair is in verschillende sectoren van de economie, is een beeldversterkerbuis. Het kan, net als andere soorten apparaten die hierboven zijn besproken, in een breed scala aan ontwerpen worden gepresenteerd. Elektron-optische converters zijn verenigd door een gemeenschappelijk werkingsprincipe: het omvat de omzetting van een onzichtbaar object - bijvoorbeeld verlicht door infrarood, ultraviolet of bijvoorbeeld röntgenstralen, in het zichtbare spectrum.
In dit geval wordt de bijbehorende bewerking in de regel in 2 fasen uitgevoerd. In de eerste fase wordt onzichtbare straling opgevangen door een fotokathode, waarna deze wordt omgezet in elektronische signalen. Die al in de tweede fase worden omgezet in een zichtbaar beeld en op het scherm worden weergegeven. Als het een computermonitor is, kan het signaal vooraf worden omgezet in een digitale code.
Versterkingsbuizen zijn oplossingen die traditioneel worden ingedeeld in verschillende generaties. Apparaten die verband houden met de eerste omvatten een glazen vacuümfles. Het bevat een fotokathode en een anode. Daartussen ontstaat een potentiaalverschil. Bij het aanvragen vanEen optimale spanningsomzetter erin vormt een elektronische lens die elektronenstromen kan focussen.
De tweede generatie transducers hebben elektronenversnellingsmodules, wat resulteert in een verbeterde beeldhelderheid. De apparaten van de derde generatie maken gebruik van materialen die het mogelijk maken de gevoeligheid van de fotokathode als een belangrijk onderdeel van de elektronen-optische omzetter met meer dan 3 keer te vergroten.
Kenmerken van resistieve transducers
Een ander veelvoorkomend type apparaat zijn resistieve transducers. Overweeg hun functies in meer detail.
Deze transducers zijn aangepast om hun eigen elektrische weerstand te veranderen onder invloed van een of andere gemeten grootheid. Ze kunnen ook hoekige en lineaire bewegingen corrigeren. Meestal worden deze converters opgenomen in automatiseringssystemen met sensoren voor druk, temperatuur, verlichtingsniveau en het meten van de intensiteit van verschillende soorten straling. Belangrijkste voordelen van resistieve omvormers:
- betrouwbaarheid;
- geen relatie tussen de nauwkeurigheid van metingen en de stabiliteit van de voedingsspanning.
Er is een groot aantal soorten gerelateerde apparaten. Een van de meest populaire zijn temperatuursensoren. Laten we hun kenmerken bestuderen.
Resistive temperatuursensoren
Deze signaalomvormers hebben componenten die gevoelig zijn voor veranderingen in de omgevingstemperatuur. Als het stijgt, 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 wijzigen met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,026 graden Celsius. Deze apparaten bevatten elementen gemaakt van platina - in dit geval zal de weerstandscoëfficiënt lager zijn, of koper.
Het gebruik van resistieve sensoren wordt gekenmerkt door een aantal nuances. Er moet dus rekening mee worden gehouden dat hogere waarden van de bekrachtigingsstroom die aan de sensor wordt geleverd, de temperatuurgevoeligheid verhogen, maar tegelijkertijd de elementen van de bijbehorende omzetter opwarmen. Dit veroorzaakt in veel gevallen een afname van de nauwkeurigheid. Daarom wordt aanbevolen om optimale prestaties van de bekrachtigingsstroom te garanderen, rekening houdend met specifieke meetomstandigheden. De berekening kan bijvoorbeeld de thermische geleidbaarheid nemen van het medium waarin de sensor wordt gebruikt - lucht of water. In de regel worden de aanbevolen indicatoren voor bekrachtigingsstromen ingesteld door fabrikanten van sensoren van het overeenkomstige type. Ze kunnen echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van de metalen die bij het ontwerp van de apparaten zijn gebruikt. Bovendien moet bij het gebruik van de betreffende sensoren rekening worden gehouden met een dergelijke indicator als de grenswaarde voor de bedrijfsstroom. Meestal wordt het ook bepaald door de fabrikant.
Resistieve sensoren behoren tot de meest voorkomende typen transducers in het huishouden. Dit is grotendeels te danken aan de aanzienlijke technologische voordelen van veel van hun variëteiten. Bijvoorbeeld, alspraten over thermistoren - ze worden gekenmerkt door hoge gevoeligheid, compactheid, laag gewicht. Het juiste type sensoren kan worden gebruikt om de luchttemperatuur in verschillende omstandigheden te meten. De productie ervan brengt meestal geen aanzienlijke kosten met zich mee. Toegegeven, thermistoren hebben ook nadelen - ten eerste is dit een hoge mate van niet-lineariteit, waardoor ze in de praktijk in vrij smalle temperatuurbereiken kunnen worden gebruikt.
Het overeenkomstige type signaalomvormers (hun type en doel kunnen worden bepaald op basis van verschillende classificatiecriteria) worden veel gebruikt in het dagelijks leven. Het is bijvoorbeeld gebruikelijk om temperatuursensoren met platina- en koperelementen in hun samenstelling op te nemen:
- verwarmingsinfrastructuur - om de temperatuur van de koelvloeistof te meten in bepaalde delen van de apparatuur, evenals in de verwarmde ruimte;
- wasmachines - om de watertemperatuur te meten en aan te passen aan verschillende wasprogramma's;
- strijkijzers - op dezelfde manier om de optimale strijktemperatuur te garanderen binnen een bepaalde gebruiksmodus;
- elektrische fornuizen, evenals andere soorten apparatuur om te koken - ook om ervoor te zorgen dat ze werken wanneer bepaalde gebruikersmodi zijn geactiveerd.
Rheostat-converters
Een ander populair type resistieve apparaten zijn rheostaat-converters. Hun werkingsprincipe is gebaseerd op het meten van elektrische weerstandvan een of andere geleider onder invloed van ingangsverplaatsing. In de praktijk bevat deze transducer elementen die aangepast zijn om te bewegen onder invloed van de gemeten waarde. Meestal zijn de apparaten in kwestie opgenomen in spanningsdeler of worden ze gebruikt als een integraal onderdeel van meetbruggen.
Als we het hebben over de voordelen die reostaatconverters kenmerken, dan zijn deze:
- geen reactief effect op bewegende onderdelen;
- hoog rendement;
- kleine afmetingen, geschikt voor gebruik in infrastructuur die zowel op gelijkstroom als op wisselstroom werkt.
Tegelijkertijd zijn resistieve converters van het overeenkomstige type niet altijd betrouwbaar en vereisen ze in veel gevallen aanzienlijke middelen van de onderneming om de functionaliteit te behouden.
