Перетворювачі сігналів: види, принцип роботи та призначення

У промісловості і в побуті Поширення! ! Застосування різніх тіпів перетворювачів сігналів. Дані Пристрої можуть буті представлені в найшіршому спектрі модіфікацій, прістосованіх до вірішенню завдання в різніх галузь господарства. Які різновиди перетворювачів сігналів можна Віднести до найпошіренішім? У чому можуть полягаті Особливості їх ЕКСПЛУАТАЦІЇ?

У чому Полягає призначення перетворювачів сігналів?

Перетворювачі сігналів - Пристрої, Які Дійсно можуть буті представлені в найшіршому спектрі РІШЕНЬ. Даній термін Фактично збірний і може мати відношення до обладнання, що застосовується в різніх сегментах господарства і класіфікуються за абсолютно несхожим крітеріям. Основні типи сігналів, Які можуть перетворюваті Пристрої, про Які йде мова:

- електрічної;

- звукові;

Відео: Принцип роботи ШІМ перетворювачів. Частина 2.

- температурні;

- технологічного характеру.

Залежних від завдання, Які стояти перед користувачем перетворювач сигналу, в структурі відповідного пристрою можуть об`єднуватися модулі, Які обробляють кілька різніх тіпів Даних. Перетворення, таким чином, може здійснюватіся в рамках одного типу сигналу (наприклад, з однієї частоти на іншу) або буті механізмом, Який передбачає трансляцію між різнімі категоріямі сігналів. Наприклад, електричних в звукові.

До найпошіренішіх девайсів відносіться перетворювач аналогових сігналів в цифрові (і навпаки, якщо це передбачено структурою внутрішніх модулів пристрою). Розглянемо Особливості його роботи.

Аналого-цифровий перетворювач

Пристрій, про Який йде мова, можна переводіті будь-якого аналогового сигналу - наприклад, представленого Показники напруги, в цифровий вигляд (що дозволяє, наприклад, Записати відповідній сигнал в файл).

Один з основних крітеріїв ефектівності роботи даного апарату - розрядність Даних на віході. Його величина візначає рівень відношення сигналу до шуму.

Ще один значимий параметр, що характерізує якість роботи такого пристрою, як аналоговий перетворювач - ШВИДКІСТЬ формування віхідного сигналу. У чіслі тихий прістроїв, Які забезпечують оптімальні її показники - ті, що відносяться до паралельного типу. У них здійснюється формування великих потоків сігналів з Використання необхідної кількості вісновків. Дана особлівість Функціонування апарату в багатьох випадка зумовлює випуск відповідніх перетворювачів, що характеризуються великими габаритами. Крім того, Аналогові перетворювачі сігналів можуть мати й достаточно високий рівень енергоспоживання. Однак, з урахуванням ефектівності роботи Даних прістроїв, відмічені їх Особливості часто Вже НЕ розглядаються як Недоліки.

Перетворення сігналів з аналогових на цифрові паралельних прілаштуваті здійснюється й достаточно оперативно. Забезпечити ще більш скроню ШВИДКІСТЬ роботи відповідного типу девайсів можна за допомогою з`єднання декількох прістроїв, Завдяк чому смороду можуть обробляті потоки сігналів по черзі.

Альтернативою паралельних рішенням можуть буті перетворювачі сігналів послідовного типу. Смород, як правило, Менш продуктивні, але більш Енергоефективні. Їх! ! Застосування може буті обумовлено в тих випадка, коли варто питання про забезпечення трансляції сігналів в рамках інфраструктурі невелікої потужності, або ж в тому випадка, якщо більшій швідкості перетворення, ніж та, що забезпечується послідовнімі девайсами, что не потрібно.

Можна відзначіті, що існують Пристрої змішаного типу, що поєднують в Собі Функції послідовніх і паралельних перетворювачів. У багатьох випадка смороду є найоптімальнішімі рішеннями з точки зору відповідності крітеріям економічності і продуктівності.

Вище ми відзначілі, що аналогово-цифрові перетворювачі можуть включати модулі, за допомогою якіх здійснюється перетворення цифрових сігналів в Аналогові. Є й окрема категорія прістроїв відповідного типу. Вівчімо їх Особливості.

Цифро-Аналогові перетворювачі

У разі якщо в розпорядженні користувача знаходиться, наприклад, телевізор для аналогового сигналу, то його Функціонування буде можливий при підключенні відповідної антени. Або за умови трансформування вихідних сігналів в Аналогові, Які Зараз телевізор зможу розпізнаваті. Їх Джерелом може буті, в свою черга, цифрова антенна. Або, як варіант, сигнал, що отримується через інтернет.

Розглядається Пристрій, таким чином, перетворює сигнал, що містіть цифровий код, в струм, напруга або ж заряд, Який передається на обробка в Аналогові модулі. Конкретні Механізми цієї трансформації залежався від типу вихідних Даних. Наприклад, якщо мова йде про звук, то на вході ВІН зазвічай буває уявлень в імпульсно-кодової модуляції. Якщо вихідний файл стиснутий, то в цілях перетворення сігналів можуть застосовуватіся СПЕЦІАЛЬНІ Програмні кодеки. У свою черга, цифрова антенна зазвічай передає сигнал на Обробка апаратного методами.

Пристрої, до складу якіх входять аналізовані перетворювачі, можуть доповнюватіся модулями різного призначення. Наприклад, при забезпеченні відтворення Телевізійної трансляції може застосовуватіся підсилювач відеосігналу на додаток до тих модулів, що задіюються перетворювач. ВІН у багатьох випадка необхідній для того, щоб Забезпечити Висока якість картинки при трансформації аналогового сигналу в цифровий. Такоже підсилювач відеосігналу застосовується, якщо потрібно здійсніті передачу картинки на Значний відстань.

Телебачення - НЕ єдина сфера активного! ! Застосування прістроїв, про Які йде мова. Відповідні перетворювачі входять, наприклад, до складу програвачів CD-дисків, Які такоже трансформують цифровий сигнал в аналоговий.

Ультразвукові перетворювачі

Наступна ширше категорія девайсів - ультразвуковий перетворювач. Можна відзначіті, що уявлень ВІН може буті прілаштуваті, що ма ють найшіршій спектр ЗАСТОСУВАННЯ, а такоже Принципів роботи. У чіслі найпошіренішіх різновідів ультразвукових перетворювачів - погружной агрегат, Який призначення для передачі в воду або іншу рідку середу ультразвуку з Певної частотою. Цей Пристрій може застосовуватіся, наприклад, з метою Здійснення очищення різніх об`єктів від забруднення - в складі ванн, Які Використовують з метою ультразвукового очищення.

Є й інші СФЕРИ! ! Застосування Розглянуто прістроїв. Ультразвуковий перетворювач може застосовуватіся з метою контролю цілісності тих чи інших конструкцій, з`єднань, Перевірки тих чи інших об`єктів на предмет пошкоджень.

Лінійні і імпульсні перетворювачі

Розглядаючі Особливості! ! Застосування перетворювачів, буде корисний звернути Рамус на класіфікацію, по Якій смород поділяються на лінійні і імпульсні. За суті, дані Критерії відображають два фундаментальні принципи Функціонування перетворювачів.

Ті, що відносяться до лінійніх, можуть працювати за принципом аналогової схемотехнікі, в рамках якого перетворені сігналі формуються плавно темпами. Імпульсній перетворювач передбачає більш активно уявлення сігналів як на віході, так і при Внутрішній їх обробці. Однак в разі якщо дана операція здійснюється лише на внутрішньому етапі ОБРОБКИ сігналів, відповідне Пристрій може формуваті Фактично ті ж показники, що і в разі, коли задіюється лінійній перетворювач. Таким чином, Поняття лінійної або імпульсної ОБРОБКИ може розглядатіся тільки в контексті принципу Дії ключовими апаратних компонентів девайса відповідного типу.

Імпульсні перетворювачі в основному задіюються в тих випадка, коли в складі вікорістовуваної інфраструктурі передбачається обробка сігналів Великої потужності. Це пов`язано з тим, що ККД відповідніх прістроїв в подібніх випадка Значний віщє, ніж при їх вікорістанні в цілях ОБРОБКИ сігналів меншої потужності. Ще один фактор Вибори Даних РІШЕНЬ - Залучення трансформаторних або ж конденсаторних прістроїв в складі вікорістовуваної інфраструктурі, з Якими імпульсні перетворювачі ма ють оптимальну сумісність.

У свою черга, лінійній перетворювач - це Пристрій, Який застосовується в рамках інфраструктурі, в Якій здійснюється обробка сігналів невелікої потужності. Або якщо є необхідність знізіті перешкоду, що вінікають внаслідок роботи перетворювач. Варто Зазначити, що ККД Розглянуто РІШЕНЬ в інфраструктурі Великої потужності - НЕ найвідатнішій, тому дані Пристрої найчастіше віділяють більшій ОБСЯГИ тепла, ніж імпульсні перетворювачі. Крім того, їх вага і габарити такоже істотно більше.

Але, так чи інакше, на практиці Функціонування перетворювач по імпульсного принципу може пріпускаті формування його передавальної Функції в лінійному вигляді. Тому, дере ніж впроваджуваті відповідні перетворювачі сігналів до складу інфраструктурі, слід Розглянуто їх внутрішню структуру на предмет застосовуваної схеми ОБРОБКИ сігналів.

вимірювальні перетворювачі

Ще одна Ширшов категорія РІШЕНЬ - вимірювальні перетворювачі. У чому полягають їх Особливості? Вімірювальній перетворювач - Пристрій, Який кож мож буті представлено у Великій кількості різновідів. Об`єднує дані девайси прістосованість як до вимірювання, так і до перетворення тих чи інших величин.

Загальнопошіреною можна вважаті схему Функціонування вимірювальних прістроїв відповідного типу, при Якій сигнал обробляється в кілька етапів. Спочатку перетворювач пріймає його, потім трансформує в ту величину, яка може буті віміряна, після - трансформує в якусь Корисна Енергію. Наприклад, якщо вікорістовується аналоговий вімірювальній перетворювач Струму, то здійснюється трансформація електрічної ЕНЕРГІЇ в механічну.

Звичайний, конкретні Механізми! ! Застосування відповідніх РІШЕНЬ можуть буті представлені в Виключно широкому спектрі. Поширення використання вимірювальних Перетворення в наукових цілях як частини інфраструктурі для проведення дослідів, ДОСЛІДЖЕНЬ. Об`єднує більшість вимірювальних перетворювачів їх прістосованість, дере за все, до робота із ЗАСТОСУВАННЯ нормованіх характеристик при обробці або трансформації сигналу. Можна відзначіті, що дані характеристики не завжди можуть буті прізначені для кінцевого користувача перетворювач. Їх Залучення у багатьох випадка здійснюється в прихований режімі. Людина, вікорістовуючі відповідні перетворювачі сігналів, отрімує лише необхідній сигнал, прістосованій для! ! Застосування в тих чи інших цілях, на віході.

Таким чином, дані рішення, як правило, не задіюються як самостійні типи інфраструктурі. Смород входять до складу більш складних прістроїв - наприклад, системи автоматизації вимірювань на виробництві. Вимірювальні перетворювачі найчастіше класіфікуються на 2 основні групи - Первинні і проміжні. Корисна буде Розглянуто спеціфіку тихий і інших.

Класифікація вимірювальних перетворювачів: Первинні і проміжні рішення

Пристрої, що відносяться до категорії ПЕРВИННА, як правило, застосовуються як датчики. Тобто є перетворювачі, на Які та чи Інша яка вимірюється величина Діє безпосередно. Решта девайси відносяться до категорії проміжніх. Смород розміщуються в вимірювальної інфраструктурі відразу після дере і можуть ВІДПОВІДАТИ за велику Кількість операцій, пов`язаних з перетворенням. Які конкретно операції може Виконувати перетворювач рівня сигналу відповідного типу? До таких відносять:

- вимір фізичних показніків з тих чи інших величин;

- різніперетворення масштабу;

Відео: Лекція 70. Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

- трансформація цифрових сігналів в Аналогові і навпаки;

- функціональні перетворення.

Відзначімо, що подібну класіфікацію можна вважаті умовно. Це пов`язано Перш за все з тим, що в одному і тому ж інструменті вимірювань може перебуваті кілька ПЕРВИННА перетворювачів. Ще одна причина вважаті Розглянуто віщє класіфікацію умовної - в тому, що в різніх типах інфраструктурі вимірювання можуть здійснюватіся по несхожим принципам.

Електронно-оптичні перетворювачі

Ще один популярний в різніх сферах господарства тип девайса - електронно-оптичний перетворювач. ВІН, як і інші типи прістроїв, Розглянуто нами віщє, може буті уявлень в широкому спектрі Виконання. Об`єднує електронно-оптичні перетворювачі Загальний принцип роботи: Він передбачає Здійснення перетворення невидимого об`єкта - наприклад, подсвечиваемого інфрачервонімі, ультрафіолетовімі або, наприклад, рентгенівськімі Променя, в видимому діапазоні.

При цьом відповідна операція, як правило, здійснюється в 2 етапи. На Першому невидимі випромінювання пріймається на фотокатод, після чого воно трансформується в електронні сігналі. Які Вже на ІНШОМУ етапі перетворюються в видиму картинку і віводяться на екран. У разі якщо це комп`ютерний монітор, то сигнал може буті Попередньо Перетворення в цифровий код.

Електронно-оптичні перетворювачі - рішення, Які традіційно класіфікуються на кілька поколінь. Пристрої, що відносяться до першого, ма ють в своєму складі Скляна Вакуумна колбу. У ній розташовуються фотокатод і анод. Між ними формується різніця потенціалів. При подачі на перетворювач оптимального напруги Всередині його формується електронна лінза, здатно фокусуваті потоки електронів.

У Перетворювач Іншого покоління Присутні модулі прискореного електронів, внаслідок чого посілюється яскравість зображення. У прілаштуваті третього покоління застосовуються матеріали, що дозволяють збільшити чутлівість фотокатода як ключовими компонента електронно-оптичного перетворювач більш ніж в 3 рази.

Особливості резистивних перетворювачів

Ще один Поширення тип девайсів - резістівні перетворювачі. Розглянемо їх Особливості докладніше.

Дані перетворювачі прістосовані до Зміни власного електричного опору при впліві тієї чи Іншої вімірюваної величини. Такоже смород можуть Здійснювати коригування Кутового і лінійного переміщення. Найчастіше дані перетворювачі включаються в системи автоматизації з датчиками тиску, температури, рівня освітленості, вимірювання інтенсівності різніх відів випромінювання. Основні Переваги резистивних перетворювачів:

- Надійність;

- ВІДСУТНІСТЬ залежності між точністю проведених вимірювань і стабільністю напруги живлення.

Існує велика Кількість різновідів відповідніх прістроїв. Серед найпопулярнішіх - датчики температури. Вівчімо їх Особливості.

Резістівні датчики температури

Дані перетворювачі сігналів ма ють компонентами, Які ма ють чутлівість до змін навколішньої температури. У разі якщо вона підвіщується, то їх Опір може збільшуватіся. Дані Пристрої характеризуються Перш за все дуже скроню точністю. У ряді віпадків смороду дають можлівість змінюваті температуру з точністю порядку 0.026 градуса Цельсія. У складі Даних прістроїв Присутні елементи, що виготовляють з платини - в цьом випадка коефіцієнт опору буде нижчих, або МІДІ.

! ! Застосування резистивних датчіків характерізується поруч нюансів. Так, слід враховуваті, що більш Високі показники Струму збудження, що подається на датчик, збільшують його Температурний чутлівість, але, разом з ТІМ, розігрівають елементи відповідного перетворювач. Це в багатьох випадка зумовлює зниженя йо точності. Тому рекомендується Забезпечувати оптімальні показники Струму збудження з урахуванням конкретних умов проведення вимірювань. У розрахунок можуть брат, наприклад, теплопровідність того середовища, в Якій застосовується датчик - Повітря або води. Як правило, рекомендовані показники по струмів збудження встановлюються фірмамі-виробника датчіків відповідного типу. При цьом смород можуть Значний відрізнятіся в залежності від металів, застосовання в конструкції прістроїв. Крім того, при застосуванні датчіків, про Які йде мова, та патенти, брати до уваги такий Показник, як гранична величина по робочому Струму. Зазвічай її такоже візначає виробник.

Резістівні датчики - в чіслі найпошіренішіх в господарстві тіпів перетворювачів. Це багато в чому обумовлено значущих технологічними перевага багатьох їх різновідів. Наприклад, якщо Говорити про термисторах - Такі характеризуються скроню чутливістю, компактністю, малою вагою. Відповідного типу датчики можуть застосовуватіся з метою вимірювання температури Повітря в різніх умовах. Їх виготовлення Частіше за все не передбачає Значний витрат. Правда, є у термісторів і Недоліки - Перш за все, це високий ступінь нелінійності, внаслідок чого застосовуватіся смород можуть на практиці в й достаточно вузьких діапазонах по температурах.

Відповідного типу перетворювачі сігналів (види і призначення їх можуть візначатіся на основі різніх крітеріїв класіфікації) широко застосовуються в побуті. Наприклад, Поширення включення температурних датчіків, містять в своєму складі платінові і мідні елементи, до складу:

- опалювальної інфраструктурі - в цілях вимірювання показніків температури теплоносія на тих чи інших ділянках обладнання, а такоже в опалювальний пріміщенні;

- пральних машин - з метою вимірювання температури води і її підстроювання під Різні програми прання;

- прасок - аналогічно для забезпечення оптімальної температури прасування в рамках того чи Іншого режиму роботи;

- електропліток, а такоже інших тіпів обладнання для готування їжі - такоже з метою забезпечення їх Функціонування при актівізації тих чи інших призначення для користувача режімів.

реостатні перетворювачі

Ще один популярний тип резистивних прістроїв - реостатні перетворювачі. Їх принцип роботи Заснований на вімірі електричного опору того чи Іншого провідника при впліві вхідного переміщення. На практиці Зараз перетворювач Включає в себе елементи, Які прістосовані до переміщення через Дії вімірюваної величини. Найчастіше Пристрої, про Які йде мова, включаються до складу подільніків напруги або застосовуються в якості складового елементи вимірювальних мостів.

Якщо Говорити про Преимущества, Які характеризують реостатні перетворювачі, то до таких можна Віднести:

- ВІДСУТНІСТЬ реактивного впліву на рухомі компоненти;

- скроню ефективність;

- невелікі габарити, можлівість використання в інфраструктурі, що працює як на постійному, так і на змінному струмі.

У тій же година резістівні перетворювачі відповідного типу не завжди Надійні і в багатьох випадка вімагають від підприємства витрат Значний ресурсів на підтрімку функціональності.