Sinyal dönüştürücüler: tipleri, çalışma prensipleri ve amacı

Endüstride ve gündelik hayatta, çeşitli sinyal dönüştürücülerin kullanımı yaygın bir yöntemdir. Bu cihazlar, ekonominin farklı alanlarındaki sorunları çözmek için uyarlanmış en geniş modifikasyon serisinde temsil edilebilir. En yaygın kullanılan hangi sinyal dönüştürücülerine atfedilebilir? İşlemlerinin özellikleri nelerdir?

Sinyal dönüştürücülerin amacı nedir?

Sinyal dönüştürücüleri, en geniş çözüm yelpazesinde gerçekten temsil edilebilen cihazlardır. Bu terim aslında kolektif ve ekonominin farklı kesimlerinde kullanılan ve kesinlikle farklı kriterlere göre sınıflandırılan ekipmanlarla ilgili olabilir. Söz konusu cihazları dönüştürebilen temel sinyal türleri:

- Elektrik;

- ses;

- sıcaklık;

- Teknolojik doğa.

Sinyal dönüştürücü kullanıcısının karşılaştığı görevlere bağlı olarak, birkaç farklı veri tipini işleyen modüller, ilgili cihazın yapısında birleştirilebilir. Dönüşüm, bu nedenle, aynı sinyal türünün içinde (örneğin, bir frekanstan diğerine) gerçekleştirilebilir veya farklı sinyal kategorileri arasında çeviriyi içeren bir mekanizma olabilir. Örneğin, elektrikli bir ses.

En yaygın cihazlar analog sinyallerinin dijital haline dönüştürücüsünü (ve cihazın dahili modüllerinin yapısı tarafından sağlanıyorsa bunun tam tersini) içerir. Onun eserinin özelliklerini düşünelim.

Analog-dijital dönüştürücü

Söz konusu cihaz, örneğin, gerilim indisleri ile temsil edilen herhangi bir analog sinyali dijital bir forma (örneğin, ilgili sinyali bir dosyaya kaydetmeye izin vererek) dönüştürmek için tasarlanmıştır.

Söz konusu cihazın etkinliğinin ana ölçütlerinden biri çıkıştaki verinin bit hızıdır. Değeri, sinyal-gürültü oranının seviyesini belirler.

Bir analog dönüştürücü gibi bir cihazın çalışma kalitesini karakterize eden bir başka önemli parametre çıktı sinyali üretim oranıdır. En iyi performansı sağlayan cihazlar arasında paralel tip olanlar bulunur. Gerekli pin sayısını kullanarak büyük sinyal akışları üretirler. Çoğu durumda cihazın bu özelliği, geniş boyutlara sahip ilgili dönüştürücülerin serbest bırakılmasını önceden belirler. Buna ek olarak, analog sinyal dönüştürücüleri oldukça yüksek bir güç tüketebilirler. Bununla birlikte, bu cihazların etkinliğini dikkate alarak, bu özelliklerin çoğu dezavantaj olarak değerlendirilmemektedir.

Sinyallerin analogdan dijital paralel cihazlara dönüştürülmesi çok hızlıdır. Karşılık gelen sinyal akışlarını sırayla işleyebilmek için çeşitli cihazların bağlanması yoluyla olabilecek ilgili cihaz türünün daha hızlı performans sunun.

Paralel çözümlerin alternatifleri seri sinyal dönüştürücü olabilir. Genellikle daha az üretken, ancak daha fazla enerji verimli. Düşük güçteki bir altyapı çerçevesinde sinyaller gönderilmesini sağlamak veya ardışık cihazlar tarafından sağlanandan daha yüksek bir dönüşüm hızına ihtiyaç duyulmadığı durumlarda, bu durumlarda şartlandırmaları uygulanabilir.

Seri ve paralel konvertörlerin işlevlerini birleştiren karışık bir cihazın bulunduğuna dikkat edilmelidir. Çoğu durumda, ekonomi ve verimlilik kriterlerine uyum açısından en uygun çözümlerdir.

Yukarıda, analogdan dijitale çeviricilerin, dijital sinyallerden analog sinyallere dönüştüğü modülleri içerebileceğini kaydetti. Uygun tipteki cihazların ayrı bir kategorisi de vardır. Onların özelliklerini inceleyelim.

Dijital - analog dönüştürücüler

Kullanıcı örneğin analog bir sinyal için bir televizyona sahipse, ilgili anteni bağlarken çalışması mümkün olacaktır. Ya da kaynak sinyalleri, TV'nin tanıdığı analog sinyallere dönüştürülürse. Kaynakları sırayla bir dijital anten olabilir. Ya da, isteğe bağlı olarak, İnternet üzerinden alınan bir sinyal.

Söz konusu cihaz, dijital kodu içeren sinyali bir akım, voltaj veya işleme tabi tutmak için analog modüllere iletilen bir şarj haline dönüştürür. Bu dönüşümün spesifik mekanizmaları girdi verisinin türüne bağlıdır. Örneğin, eğer ses hakkında konuşuyorsak, girişte genellikle darbeli kod modülasyonunda temsil edilir. Kaynak dosya sıkıştırılmışsa, sinyalleri dönüştürmek için özel yazılım codec bileşenleri kullanılabilir. Buna karşılık, bir dijital anten genelde donanım yöntemleri ile işleme tabi tutulacak bir sinyal iletir.

Dikkate değer dönüştürücüler içeren cihazlar, farklı amaçlar için modüller ile desteklenebilir. Örneğin, bir televizyon yayınını sunarken, dönüştürücü tarafından kullanılan modüllerin yanı sıra bir video sinyal amplifikatörü de kullanılabilir. Birçok durumda, analog sinyal dijital hale dönüştürüldüğünde yüksek kalitede resim sağlamak için gereklidir. Ayrıca, bir görüntüyü önemli bir mesafeye aktarmak istiyorsanız bir video sinyal amplifikatörü de kullanılır.

Söz konusu cihazların etkin kullanımı sadece televizyon değil. Karşılık gelen dönüştürücüler, örneğin dijital sinyali analoga çeviren CD çalarların bileşiminde bulunur.

Ultrasonik transdüserler

Cihazların bir sonraki ortak kategorisi bir ultrasonik dönüştürücüdür. En geniş uygulama yelpazesine sahip olan cihazlar ile çalışma prensipleri ile temsil edilebileceğini belirtmek gerekir. Ultrasonik transdüktörlerin yaygın çeşitleri arasında, belirli bir frekansta ultrason yoluyla suya veya diğer sıvı ortama iletilmek üzere tasarlanmış bir dalgıç birim bulunur. Bu cihaz, örneğin, çeşitli nesneleri kirlilikten arındırmak için kullanılabilir - ultrasonik temizleme için kullanılan banyolarda.

Söz konusu cihazların diğer uygulama alanları da var. Ultrasonik dönüştürücü, bazı yapıların, bağlantıların bütünlüğünü izlemek ve bazı nesneleri hasar açısından kontrol etmek için kullanılabilir.

Doğrusal ve darbe çeviriciler

Dönüştürücüleri kullanmanın özelliklerini göz önüne alırsak, doğrusal ve itkiye bölünmüş oldukları sınıflandırmaya dikkat etmek yararlı olacaktır. Aslında, bu kriterler dönüştürücü işlemenin en önemli iki ilkesini yansıtmaktadır.

Doğrusal olanlar, dönüştürülen sinyallerin düzgün bir tempoda şekillendiği analog devre prensibi üzerinde çalışabilirler. Darbe dönüştürücü hem çıktıda hem de dahili işleme ait sinyallerin daha aktif bir şekilde temsil edilmesini varsayar. Bununla birlikte, bu işlem sadece sinyal işlemenin dahili aşamasında gerçekleştirilirse, ilgili cihaz doğrusal bir konverterin söz konusu olduğu durumda olduğu gibi aynı parametreleri oluşturabilir. Dolayısıyla, doğrusal veya dürtüsel işlem kavramı, sadece ilgili türün cihazının temel donanım bileşenlerinin çalışması ilkesi bağlamında düşünülebilir.

Darbe transdüserleri, kullanılan altyapının yapısı yüksek güç sinyallerinin işlenmesini gerektirdiğinde ağırlıklı olarak kullanılır. Bunun nedeni, ilgili cihazların bu gibi durumlarda verimliliğinin, daha düşük güçteki sinyalleri işlemek için kullandıklarından çok daha yüksek olması gerçeğidir. Bu çözümlerin seçiminde diğer bir faktör de, kullanılan altyapı yapısında trafo veya kapasitör cihazlarının kullanılması ve bununla dürtü dönüştürücülerin en uygun uyumluluğa sahip olmalarıdır.

Doğrusal dönüştürücü, alçak-güç sinyallerinin işlendiği bir altyapıda kullanılan bir cihazdır. Ya da dönüştürücünün çalışmasından kaynaklanan paraziti azaltmak için bir ihtiyaç varsa. Yüksek güç altyapısında göz önüne alınan çözümlerin verimliliğinin en göze çarpanı olmadığını belirtmek gerekir; bu nedenle bu cihazlar sıklıkla darbeli dönüştürücülerden daha fazla ısı tahsis etmektedir. Buna ek olarak, ağırlıkları ve boyutları da önemli ölçüde daha büyüktür.

Ancak, pratikte, bir şekilde, impuls prensibi ile transdüserin çalışması, onun transfer fonksiyonunun oluşumunu lineer bir biçimde varsayabilir. Bu nedenle, altyapıda uygun sinyal dönüştürücüleri uygulamadan önce, uygulanan sinyal işleme şeması için iç yapılarını düşünmelisiniz.

Ölçme detektörleri

Çözümlerin diğer bir yaygın kategorisi, ölçme dönüştürücüleridir. Özellikleri nelerdir? Ölçüm dönüştürücü, çok sayıda çeşitte de temsil edilebilen bir cihazdır. Bu cihazları, belirli miktardaki ölçümleri ve dönüşümü ölçme yeteneğiyle birleştirir.

Karşılık gelen tipteki ölçüm cihazlarının işleyişi şeması, sinyalin çeşitli aşamalarda işlendiği yaygın olarak kullanılabilecektir. Önce dönüştürücü onu alır, daha sonra ölçülebilen değere dönüştürür ve sonra bazı yararlı enerjiye dönüştürür. Örneğin, bir analog akım dönüştürücü kullanılırsa, elektrik enerjisi mekanik bir enerjiye dönüştürülür.

Elbette, ilgili çözümlerin uygulanması için özel mekanizmalar son derece geniş bir aralıkta sunulabilir. Deneyler ve araştırmalar yürütmek için altyapıların bir parçası olarak bilimsel amaçlar için ölçüm dönüşümleri kullanmak çok yaygındır. Özellikle sinyali işlerken veya dönüştürürken normalleştirilmiş karakteristiklerin uygulanmasıyla çalışmak için ölçme dönüştürücülerin çoğunu kendi uyarlanabilirlikleri ile birleştirir. Bu özelliklerin her zaman dönüştürücünün son kullanıcısı için tasarlanamayacağına dikkat edilmelidir. Birçok durumda katılımları örtülü bir tarzda yürütülür. Adam, uygun sinyal dönüştürücüleri kullanarak, yalnızca çeşitli amaçlarla kullanılmak üzere çıkışta uyarlanmış istenen sinyali alır.

Bu nedenle, bu çözümler, kural olarak bağımsız altyapı türleri olarak kullanılmaz. Bunlar daha karmaşık aygıtların bir parçasıdır - örneğin, üretim ölçümlerini otomatikleştiren bir sistem. Ölçme transdüserleri, çoğunlukla birincil ve ara olmak üzere 2 ana gruba ayrılır. Her ikisinin özelliklerini de göz önüne almakta fayda var.

Ölçme transdüserlerinin sınıflandırılması: Birincil ve ara çözümler

Birincil kategoriye ait cihazlar genellikle sensörler olarak kullanılır. Diğer bir deyişle, belirli bir ölçülen miktar doğrudan hareket eden transdüserlerdir. Diğer cihazlar ara kategoriye aittir. İlk alındıktan hemen sonra ölçme altyapısına yerleştirilir ve dönüşümle ilgili çok sayıda operasyondan sorumlu olabilirler. Uygun tipteki bir sinyal dönüştürücüsü hangi özel işlemleri yapar? Bunlara şunları eklemek normaldir:

- çeşitli değerler için fiziksel göstergelerin ölçümü;

- Çeşitli ölçek dönüşümleri;

- dijital sinyallerin analog sinyallere dönüşümü ve tersi;

Fonksiyonel dönüşümler.

Bu sınıflandırmanın koşullu kabul edilebilir olduğunu unutmayın. Bunun nedeni, birincil transdüktörlerin aynı ölçüm aletinde bulunabilmesidir. Yukarıdaki koşullu sınıflandırmayı göz önüne almamızın bir diğer nedeni, farklı altyapı tiplerinde, ölçümlerin benzersiz ilkelere göre gerçekleştirilebilmesidir.

Elektron optik dönüştürücüler

Ekonominin çeşitli alanlarında popüler olan bir başka cihaz tipi bir elektron-optik dönüştürücüdür. Yukarıda tartışılan diğer cihaz türleri gibi, geniş bir tasarım yelpazesinde temsil edilebilir. Ortak çalışma prensibi, elektron-optik dönüştürücüleri birleştirir: görünmez bir nesnenin - örneğin kızılötesi, ultraviyole veya örneğin X ışınları ile aydınlatılmış olan görünür spektruma dönüştürülmesini içerir.

Karşılık gelen işlem, kural olarak, 2 aşamada gerçekleştirilir. Birincisinde, görünmeyen radyasyon fotokatoda alınır ve bundan sonra elektronik sinyallere dönüştürülür. Zaten ikinci aşamada olanları görünür bir resme dönüştürüp ekranda görüntülenir. Bunun bilgisayar monitörü olması durumunda, sinyal dijital bir koda önceden dönüştürülebilir.

Elektron-optik dönüştürücüler geleneksel olarak birkaç nesil için sınıflandırılmış çözümlerdir. İlki olan cihazlar bir cam vakum şişesine sahiptir. Fotokatot ve anot, içinde bulunur. Aralarında potansiyel bir fark oluşmuştur. Dönüştürücüye optimum bir voltaj uygulandığında, elektron akılarını odaklama yapabilen bir elektron lensi dönüştürücüde oluşturulur.

İkinci nesil dönüştürücülerde, elektron ivmelenme modülleri mevcut, böylece görüntünün parlaklığı artar. Üçüncü neslin cihazlarında, elektron-optik dönüştürücünün önemli bir bileşenini oluşturan fotokatodun hassasiyetini 3 kattan fazla arttıran malzemeler kullanılır.

Dirençli transdüserlerin özellikleri

Diğer yaygın bir cihaz türü - dirençli dönüştürücüler. Onların özelliklerini daha ayrıntılı olarak düşünelim.

Bu dönüştürücüler, belirli bir ölçülen değere maruz kaldıklarında kendi elektrik direncini değiştirmek üzere uyarlanmıştır. Ayrıca açısal ve doğrusal yer değiştirmeyi de ayarlayabilirler. Çoğu zaman bu dönüştürücüler, çeşitli radyasyon yoğunluğunu ölçen basınç, sıcaklık, aydınlatma seviyesi sensörleri bulunan otomasyon sistemlerine dahil edilir. Dirençli transdüktörlerin başlıca avantajları şunlardır:

- Güvenilirlik;

- Ölçümlerin doğruluğu ile besleme voltajının kararlılığı arasında bir ilişkinin bulunmaması.

Karşılık gelen cihazlarda çok sayıda varyasyon var. En popüler sıcaklık sensörleri arasındadır. Onların özelliklerini inceleyelim.

Dirençli sıcaklık sensörleri

Bu sinyal dönüştürücüler, ortam sıcaklığındaki değişikliklere duyarlı bileşenlere sahiptir. Eğer yükselirse direnci artabilir. Bu cihazlar öncelikle çok yüksek doğrulukla karakterize edilir. Bazı durumlarda, sıcaklıkları 0,026 ° C hassasiyetle değiştirmeyi mümkün kılarlar. Bu cihazların bir parçası olarak platinlerden yapılmış elementler var - bu durumda direnç katsayısı daha düşük veya bakır olacaktır.

dirençli sensör uygulanması çeşitli nüanslar ile karakterize edilir. Bu nedenle, daha yüksek uyarım akımı emarelerin sıcaklık duyarlılığı artırmak, sensör beslenir akılda tutulmalıdır, ama aynı zamanda, karşılık gelen güç çevirici elemanları ısıtın. Birçok durumda bu doğruluğu bir azalmaya neden olur. Nedenle belirli ölçüm koşullarına uyarım akımının optimum performans sağlamak için önerilir. Hesaplama, örneğin alınabilir, ortamın ısı iletkenliği olan geçerli sensör - hava veya su. Tipik olarak, uyarım akımlar için tavsiye edilen parametreler, ilgili tür sensörlerin üreticileri tarafından ayarlanır. Böylece cihaz yapısına uygulanan metale bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. söz konusu sensörler kullanılıyorsa Dahası, çalışma akımının sınırlandırıcı değeri olarak hesap, parametre dikkate almak gereklidir. Genellikle, aynı zamanda üreticisini tanımlar.

Dirençli sensörler - ekonomide dönüştürücüler en yaygın türleri arasında. Bu çoğu çeşitlerinin önemli teknolojik avantajlar nedeniyle büyük ölçüde. Örneğin, Termistörler söz - eğer yüksek hassasiyet, kompaktlık, düşük ağırlık ile karakterize edilen. Karşılık gelen tip sensörler farklı koşullar altında sıcaklığı ölçmek için kullanılabilir. Onların üretim genellikle önemli maliyetler içermez. Bununla birlikte, termistör dezavantajlara sahiptir - bu bir sıcaklık oldukça dar bir aralık içinde pratikte uygulanabilir, böylece öncelikle, doğrusal yüksek derecesidir.

Uygun tip dönüştürücüler sinyalleri (tipleri yaygın olarak günlük yaşamda kullanılan ve amaçları sınıflandırma için farklı kriterlere dayalı olabilir). Örneğin, dağıtılmış dahil sıcaklık sensörleri, yapısında bileşim içinde platin ve bakır bileşenleri içeren:

- Isıtma alt - çeşitli ekipman parçaları soğutucu sıcaklık göstergeleri ölçmek amacıyla, hem de ısıtılmış bir odada;

- çamaşır makineleri - su sıcaklığı ve farklı yıkama programlarına ayarlanmasına ölçmek için;

- Demir - Benzer bir türde içinde optimum ütü sıcaklığı için;

- electrotiles yanı sıra yemek pişirmek için başka ekipman türleri - belirli kullanıcı modları aktivasyonu ile çalışmalarını sağlamak için.

reostası dönüştürücüler

direnç dönüştürücü - rezistif cihazların bir diğer popüler türü. operasyon Bunların prensibi dayanan elektrik ölçme giriş yerinden etkisi altında bir iletkenin direnci. Uygulamada, bu dönüştürücü bağlı ölçülen etkisiyle yer değiştirme için uyarlanmış elemanları içerir. Çoğu zaman, söz konusu cihaz gerilim bölücülerin dahil veya ölçme köprüsünün bir bileşeni olarak kullanılabilir.

Biz reostat dönüştürücüleri karakterize erdemleri hakkında konuşmak, o zaman, bunlar şunlardır:

- hareketli parçaları üzerinde reaktif bir etkisinin olmaması;

- Yüksek verimlilik;

- sabit bir çok ve alternatif akım olarak faaliyet gösteren küçük boyutu, alt kullanımı.

ilgili türün rezistif dönüştürücüler her zaman güvenilir değildir, aynı zamanda ve birçok durumda işlevselliğini korumak için şirket önemli kaynak gerektirir.