Dalam industri dan dalam kehidupan seharian, penggunaan pelbagai jenis penukar isyarat adalah perkara biasa. Peranti ini boleh dipersembahkan dalam julat pengubahsuaian terluas yang disesuaikan untuk menyelesaikan masalah dalam pelbagai bidang ekonomi. Apakah jenis penukar isyarat yang boleh dikaitkan dengan yang paling biasa? Apakah ciri operasi mereka?
Apakah tujuan penukar isyarat?
Penukar isyarat ialah peranti yang benar-benar boleh dipersembahkan dalam rangkaian penyelesaian terluas. Istilah ini sebenarnya adalah istilah kolektif dan mungkin merujuk kepada peralatan yang digunakan dalam segmen ekonomi yang berbeza dan dikelaskan mengikut kriteria yang sama sekali berbeza. Jenis isyarat utama yang boleh ditukar oleh peranti berkenaan ialah:
- elektrik;
- bunyi;
- suhu;
- sifat teknologi.
Bergantung pada tugas yang dihadapi oleh pengguna penukar isyarat, struktur peranti yang sepadan boleh menggabungkan modul yang memproses beberapa jenis data yang berbeza. Oleh itu, penukaran boleh dilakukan dalam rangka kerja satu jenis isyarat (contohnya, dari satu frekuensi ke frekuensi yang lain) atau menjadi mekanisme yang melibatkan terjemahan antara kategori isyarat yang berbeza. Contohnya, elektrik ke bunyi.
Peranti yang paling biasa termasuk penukar isyarat analog kepada digital (dan sebaliknya, jika ia disediakan oleh struktur modul dalaman peranti). Pertimbangkan ciri kerjanya.
Penukar A/D
Peranti yang dimaksudkan direka untuk menukar sebarang isyarat analog - contohnya, diwakili oleh penunjuk voltan, ke dalam bentuk digital (membenarkan, sebagai contoh, untuk menulis isyarat yang sepadan pada fail).
Salah satu kriteria utama untuk kecekapan peranti yang sedang dipertimbangkan ialah kapasiti data output. Nilainya menentukan nisbah isyarat kepada hingar.
Parameter penting lain yang mencirikan kualiti pengendalian peranti sedemikian sebagai penukar analog ialah kelajuan pembentukan isyarat output. Antara peranti yang memberikan prestasi optimumnya ialah peranti dari jenis selari. Mereka membentuk aliran isyarat yang besar menggunakan bilangan pin yang diperlukan. Ciri fungsi peranti ini dalam banyak kes menentukan pembebasan penukar yang sepadan, dicirikan oleh dimensi yang besar. Di samping itu, penukar isyarat analog boleh mempunyai tahap penggunaan kuasa yang agak tinggi. Namun, memandangkan keberkesanannyapengendalian peranti ini, ciri mereka yang terkenal selalunya tidak dianggap sebagai kekurangan.
Penukaran isyarat daripada peranti selari analog kepada digital adalah sangat pantas. Untuk memberikan kelajuan yang lebih tinggi untuk jenis peranti yang sepadan, anda boleh menyambungkan beberapa peranti, supaya peranti itu boleh memproses aliran isyarat secara bergilir-gilir.
Alternatif kepada penyelesaian selari boleh menjadi penukar isyarat jenis bersiri. Mereka cenderung kurang produktif tetapi lebih cekap tenaga. Penggunaannya mungkin dikondisikan dalam kes di mana terdapat persoalan untuk memastikan penghantaran isyarat dalam infrastruktur berkapasiti rendah, atau sekiranya kadar penukaran yang lebih tinggi daripada yang disediakan oleh peranti bersiri tidak diperlukan.
Boleh diperhatikan bahawa terdapat peranti jenis campuran yang menggabungkan fungsi penukar bersiri dan selari. Dalam kebanyakan kes, ia adalah penyelesaian terbaik dari segi memenuhi kriteria kos dan prestasi.
Kami menyatakan di atas bahawa penukar analog-ke-digital mungkin termasuk modul yang menukar isyarat digital kepada isyarat analog. Terdapat juga kategori peranti yang berasingan daripada jenis yang sepadan. Mari kaji ciri-ciri mereka.
Penukar digital-ke-analog
Jika pengguna mempunyai, sebagai contoh, TV untuk isyarat analog, maka miliknyaoperasi akan dapat dilakukan apabila antena yang sesuai disambungkan. Atau tertakluk kepada perubahan isyarat asal kepada analog, yang boleh dikenali oleh TV ini. Sumber mereka boleh, seterusnya, menjadi antena digital. Atau, sebagai alternatif, isyarat yang diterima melalui Internet.
Oleh itu, peranti yang dimaksudkan menukar isyarat yang mengandungi kod digital kepada arus, voltan atau cas, yang dipindahkan ke modul analog untuk diproses. Mekanisme khusus transformasi ini bergantung pada jenis data awal. Sebagai contoh, jika kita bercakap tentang bunyi, maka pada input ia biasanya dibentangkan dalam modulasi kod nadi. Jika fail sumber dimampatkan, maka codec perisian khas boleh digunakan untuk menukar isyarat. Sebaliknya, antena digital biasanya menghantar isyarat untuk pemprosesan melalui kaedah perkakasan.
Peranti yang termasuk penukar yang dimaksudkan boleh ditambah dengan modul untuk pelbagai tujuan. Contohnya, apabila menyediakan main balik siaran televisyen, penguat isyarat video boleh digunakan sebagai tambahan kepada modul yang digunakan oleh penukar. Dalam kebanyakan kes, adalah perlu untuk memastikan kualiti gambar yang tinggi apabila menukar isyarat analog kepada digital. Selain itu, penguat isyarat video digunakan jika anda perlu memindahkan gambar pada jarak yang agak jauh.
Televisyen bukan satu-satunya kawasan aplikasi aktif bagi peranti berkenaan. Penukar yang sepadan disertakan, contohnya, dalam pemain CD,yang turut menukar isyarat digital kepada analog.
Transduser ultrasonik
Kategori peranti biasa seterusnya ialah transduser ultrasonik. Ia boleh diperhatikan bahawa ia boleh diwakili oleh peranti yang mempunyai julat aplikasi terluas, serta prinsip operasi. Antara jenis biasa transduser ultrasonik ialah unit tenggelam, yang direka untuk menghantar ultrasound pada frekuensi tertentu ke dalam air atau medium cecair lain. Peranti ini boleh digunakan, contohnya, untuk membersihkan pelbagai objek daripada bahan cemar - sebagai sebahagian daripada mandian yang digunakan untuk pembersihan ultrasonik.
Terdapat kawasan lain penggunaan peranti yang dipertimbangkan. Transduser ultrasonik boleh digunakan untuk mengawal integriti struktur tertentu, sambungan, untuk memeriksa objek tertentu untuk kerosakan.
Penukar linear dan nadi
Memandangkan ciri penggunaan penukar, adalah berguna untuk memberi perhatian kepada klasifikasi mengikut mana ia dibahagikan kepada linear dan nadi. Malah, kriteria ini mencerminkan dua prinsip terpenting untuk pengendalian penukar.
Mereka yang linear boleh bekerja pada prinsip litar analog, di mana isyarat yang ditukar terbentuk pada kadar yang lancar. Penukar nadi menganggap perwakilan isyarat yang lebih aktif pada output dan semasa pemprosesan dalaman mereka. Walau bagaimanapun, dalam kes jikaoperasi ini dijalankan hanya pada peringkat dalaman pemprosesan isyarat, peranti yang sepadan boleh menghasilkan penunjuk yang hampir sama seperti dalam kes apabila penukar linear digunakan. Oleh itu, konsep pemprosesan linear atau nadi hanya boleh dipertimbangkan dalam konteks prinsip pengendalian komponen perkakasan utama peranti daripada jenis yang sepadan.
Penukar nadi digunakan terutamanya dalam kes di mana infrastruktur yang digunakan dijangka memproses isyarat kuasa tinggi. Ini disebabkan oleh fakta bahawa kecekapan peranti yang sepadan dalam kes sedemikian jauh lebih tinggi daripada apabila ia digunakan untuk memproses isyarat kuasa yang lebih rendah. Faktor lain dalam memilih penyelesaian ini ialah penggunaan alat pengubah atau kapasitor sebagai sebahagian daripada infrastruktur yang digunakan, yang dengannya penukar nadi mempunyai keserasian optimum.
Sebaliknya, penukar linear ialah peranti yang digunakan dalam rangka kerja infrastruktur di mana pemprosesan isyarat kuasa rendah dijalankan. Atau jika terdapat keperluan untuk mengurangkan bunyi yang dijana disebabkan oleh operasi penukar. Perlu diingat bahawa kecekapan penyelesaian yang sedang dipertimbangkan dalam infrastruktur berkuasa tinggi bukanlah yang paling cemerlang, oleh itu, peranti ini paling kerap mengeluarkan jumlah haba yang lebih besar daripada penukar nadi. Selain itu, berat dan dimensinya juga jauh lebih besar.
Tetapi, satu cara atau yang lain, dalam praktiknya, pengendalian penukar mengikut prinsip nadi mungkin melibatkanpembentukan fungsi pemindahannya dalam bentuk linear. Oleh itu, sebelum melaksanakan perapi isyarat yang sesuai ke dalam infrastruktur, struktur dalaman mereka harus dipertimbangkan untuk skim pemprosesan isyarat yang digunakan.
Mengukur transduser
Satu lagi kategori penyelesaian biasa ialah transduser. Apakah ciri-ciri mereka? Transduser pengukur ialah peranti yang juga boleh dipersembahkan dalam sejumlah besar jenis. Apa yang menyatukan peranti ini ialah keupayaannya untuk mengukur dan mengubah kuantiti tertentu.
Ia adalah perkara biasa untuk mempertimbangkan skema operasi peranti pengukur jenis yang sepadan, di mana isyarat diproses dalam beberapa peringkat. Pertama, penukar menerimanya, kemudian mengubahnya menjadi nilai yang boleh diukur, kemudian mengubahnya menjadi beberapa tenaga berguna. Contohnya, jika transduser arus penyukat analog digunakan, maka tenaga elektrik ditukar kepada tenaga mekanikal.
Sudah tentu, mekanisme khusus untuk penggunaan penyelesaian yang sesuai boleh dibentangkan dalam julat yang sangat luas. Penggunaan transformasi ukuran untuk tujuan saintifik sebagai sebahagian daripada infrastruktur untuk menjalankan eksperimen dan penyelidikan adalah meluas. Apa yang menyatukan kebanyakan transduser pengukur ialah kebolehsuaian mereka, pertama sekali, untuk bekerja dengan penggunaan ciri ternormal apabila memproses atau mengubah isyarat. bolehAmbil perhatian bahawa spesifikasi ini mungkin tidak selalu ditujukan untuk pengguna akhir penyongsang. Pengaktifan mereka dalam banyak kes dijalankan dalam mod tersembunyi. Seseorang, menggunakan penukar isyarat yang sesuai, hanya menerima isyarat yang diperlukan, disesuaikan untuk digunakan dalam pelbagai tujuan, pada output.
Oleh itu, penyelesaian ini, sebagai peraturan, tidak digunakan sebagai jenis infrastruktur bebas. Ia adalah sebahagian daripada peranti yang lebih kompleks - contohnya, sistem automasi pengukuran dalam pengeluaran. Pengukur transduser paling kerap dikelaskan kepada 2 kumpulan utama - primer dan perantaraan. Adalah berguna untuk mempertimbangkan butiran kedua-duanya.
Klasifikasi transduser pengukur: penyelesaian primer dan perantaraan
Peranti yang tergolong dalam kategori utama, sebagai peraturan, digunakan sebagai penderia. Iaitu, ia adalah penukar yang mana satu atau satu lagi nilai terukur bertindak secara langsung. Peranti yang selebihnya dikelaskan sebagai perantaraan. Mereka diletakkan dalam infrastruktur pengukuran sejurus selepas yang pertama dan boleh bertanggungjawab untuk sejumlah besar operasi yang berkaitan dengan transformasi. Apakah operasi khusus yang boleh dilakukan oleh penukar aras isyarat daripada jenis yang sepadan? Ini biasanya dirujuk sebagai:
- pengukuran penunjuk fizikal untuk pelbagai kuantiti;
- pelbagai transformasi skala;
- transformasi isyarat digital kepada analog dan sebaliknya;
- transformasi berfungsi.
Perhatikan bahawa yang serupaklasifikasi boleh dianggap bersyarat. Ini disebabkan terutamanya oleh fakta bahawa beberapa transduser utama boleh ditempatkan dalam instrumen pengukuran yang sama. Satu lagi sebab untuk menganggap klasifikasi yang dibincangkan di atas bersyarat ialah dalam pelbagai jenis infrastruktur, pengukuran boleh dilakukan mengikut prinsip yang berbeza.
Tiub penguat
Satu lagi jenis peranti yang popular dalam pelbagai sektor ekonomi ialah tiub penguat imej. Ia, seperti jenis peranti lain yang dibincangkan di atas, boleh dibentangkan dalam pelbagai reka bentuk. Penukar elektron-optik disatukan oleh prinsip operasi yang sama: ia melibatkan penukaran objek yang tidak kelihatan - contohnya, diterangi oleh inframerah, ultraungu atau, sebagai contoh, sinar-x, ke dalam spektrum yang boleh dilihat.
Dalam kes ini, operasi yang sepadan, sebagai peraturan, dijalankan dalam 2 peringkat. Pada peringkat pertama, sinaran tidak kelihatan diterima oleh photocathode, selepas itu ia diubah menjadi isyarat elektronik. Yang sudah di peringkat kedua ditukarkan kepada imej yang boleh dilihat dan dipaparkan pada skrin. Jika ia adalah monitor komputer, maka isyarat boleh pra-tukar kepada kod digital.
Tiub penguat ialah penyelesaian yang secara tradisinya dikelaskan kepada beberapa generasi. Peranti yang berkaitan dengan yang pertama termasuk kelalang vakum kaca. Ia mengandungi fotokatod dan anod. Perbezaan potensi terbentuk di antara mereka. Apabila memohonPenukar voltan optimum di dalamnya membentuk kanta elektronik yang mampu memfokuskan aliran elektron.
Transduser generasi kedua mempunyai modul pecutan elektron, menghasilkan kecerahan imej yang dipertingkatkan. Peranti generasi ketiga menggunakan bahan yang membolehkan meningkatkan sensitiviti fotokatod sebagai komponen utama penukar elektron-optik sebanyak lebih daripada 3 kali ganda.
Ciri transduser perintang
Satu lagi jenis peranti biasa ialah transduser perintang. Pertimbangkan ciri mereka dengan lebih terperinci.
Transduser ini disesuaikan untuk menukar rintangan elektrik mereka sendiri di bawah pengaruh satu atau kuantiti terukur yang lain. Mereka juga boleh membetulkan pergerakan sudut dan linear. Selalunya, penukar ini disertakan dalam sistem automasi dengan penderia untuk tekanan, suhu, tahap pencahayaan dan mengukur keamatan pelbagai jenis sinaran. Kelebihan utama transduser perintang:
- kebolehpercayaan;
- tiada hubungan antara ketepatan ukuran dan kestabilan voltan bekalan.
Terdapat sejumlah besar jenis peranti berkaitan. Antara yang paling popular ialah sensor suhu. Mari kaji ciri-ciri mereka.
Penderia suhu rintangan
Penukar isyarat ini mempunyai komponen yang sensitif kepada perubahan suhu ambien. Jika ia meningkat, maka rintangan mereka mungkin meningkat. Peranti ini dicirikan terutamanya oleh ketepatan yang sangat tinggi. Dalam sesetengah kes, mereka memungkinkan untuk menukar suhu dengan ketepatan kira-kira 0.026 darjah Celsius. Peranti ini mengandungi unsur yang diperbuat daripada platinum - dalam kes ini, pekali rintangan akan menjadi lebih rendah, atau kuprum.
Penggunaan penderia perintang dicirikan oleh beberapa nuansa. Oleh itu, perlu diambil kira bahawa nilai arus pengujaan yang lebih tinggi yang dibekalkan kepada sensor meningkatkan kepekaan suhunya, tetapi, pada masa yang sama, memanaskan unsur-unsur penukar yang sepadan. Ini dalam banyak kes menyebabkan penurunan ketepatannya. Oleh itu, adalah disyorkan untuk memastikan prestasi semasa pengujaan yang optimum, dengan mengambil kira keadaan pengukuran tertentu. Pengiraan boleh mengambil, sebagai contoh, kekonduksian terma medium di mana sensor digunakan - udara atau air. Sebagai peraturan, penunjuk yang disyorkan untuk arus pengujaan ditetapkan oleh pengeluar sensor jenis yang sepadan. Walau bagaimanapun, ia boleh berbeza-beza dengan ketara bergantung pada logam yang digunakan dalam reka bentuk peranti. Di samping itu, apabila menggunakan sensor yang dipersoalkan, adalah perlu untuk mengambil kira penunjuk sedemikian sebagai nilai mengehadkan untuk arus operasi. Biasanya ia juga ditentukan oleh pengilang.
Penderia rintangan adalah antara jenis transduser yang paling biasa dalam isi rumah. Ini sebahagian besarnya disebabkan oleh kelebihan teknologi yang ketara dari banyak jenis mereka. Contohnya, jikabercakap tentang termistor - mereka dicirikan oleh kepekaan tinggi, kekompakan, berat rendah. Jenis sensor yang sesuai boleh digunakan untuk mengukur suhu udara dalam pelbagai keadaan. Pengeluaran mereka selalunya tidak melibatkan kos yang ketara. Benar, termistor juga mempunyai kelemahan - pertama sekali, ini ialah tahap ketaklinearan yang tinggi, akibatnya ia boleh digunakan dalam amalan dalam julat suhu yang agak sempit.
Jenis penukar isyarat yang sepadan (jenis dan tujuannya boleh ditentukan berdasarkan kriteria pengelasan yang berbeza) digunakan secara meluas dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, adalah perkara biasa untuk memasukkan penderia suhu yang mengandungi unsur platinum dan tembaga dalam komposisinya:
- infrastruktur pemanasan - untuk mengukur suhu penyejuk di bahagian tertentu peralatan, serta di dalam bilik yang dipanaskan;
- mesin basuh - untuk mengukur suhu air dan menyesuaikannya dengan pelbagai program pencucian;
- seterika - sama untuk memastikan suhu menyeterika optimum dalam mod operasi tertentu;
- dapur elektrik, serta jenis peralatan lain untuk memasak - juga untuk memastikan ia berfungsi apabila mod pengguna tertentu diaktifkan.
Penukar Rheostat
Satu lagi jenis peranti perintang yang popular ialah penukar rheostat. Prinsip operasi mereka adalah berdasarkan pengukuran rintangan elektriksatu atau konduktor lain di bawah pengaruh anjakan input. Dalam praktiknya, transduser ini termasuk elemen yang disesuaikan untuk bergerak kerana pengaruh nilai yang diukur. Selalunya, peranti yang dimaksudkan disertakan dalam pembahagi voltan atau digunakan sebagai elemen integral jambatan pengukur.
Jika kita bercakap tentang kelebihan yang mencirikan penukar rheostat, maka ini termasuk:
- tiada kesan reaktif pada komponen yang bergerak;
- kecekapan tinggi;
- dimensi kecil, keupayaan untuk digunakan dalam infrastruktur yang beroperasi pada kedua-dua arus terus dan ulang-alik.
Pada masa yang sama, penukar rintangan daripada jenis yang sepadan tidak selalu boleh dipercayai dan dalam kebanyakan kes memerlukan sumber yang ketara daripada perusahaan untuk mengekalkan kefungsian.
