Transdutores de sinal: tipos, principios de funcionamento e finalidade

Na industria e na casa está espallada uso de varios tipos de conversores de sinal. Estes dispositivos poden ser representados nunha ampla gama de modificacións a medida para a resolución de problemas en diferentes áreas da economía. Que tipos de conversores de sinal pode ser atribuído a máis común? No que se pode as características da súa operación?

Cal é o propósito dos conversores de sinal?

conversores de sinal - dispositivos que poden, de feito, estar presentes nunha gran variedade de solucións. Este termo colectivo eficaz e poden estar relacionados co equipo utilizado nos diferentes segmentos da economía e clasificadas por criterios totalmente dispares. Os principais tipos de sinais que poden transformar o dispositivo en cuestión:

- poder;

- son;

- temperatura;

- Natureza tecnolóxica.

Dependendo das tarefas de fronte para o usuario do conversor de sinal na estrutura dos seus dispositivos poden ser combinados módulos de procesamento de varios tipos de datos. A transformación pode, así, ser aplicada dentro dun único tipo de sinal (por exemplo, a partir dunha frecuencia a outra) ou ser un mecanismo que implica a tradución entre diferentes categorías de sinais. Por exemplo, no son eléctrico.

O devaysa máis común refírese conversor de sinais analóxicos en dixitais (e viceversa, se se proporcionou os módulos de estrutura interna do dispositivo). Considere as características da súa obra.

Conversor analóxico-dixital

O dispositivo en cuestión, deseñado para converter calquera sinal analóxico - por exemplo, representados por tensións, en forma dixital (permitindo, por exemplo, para gravar un sinal que corresponde a un arquivo).

Un dos principais criterios para a eficacia do sistema de comunicación - saída de datos bit. O seu valor determina o nivel de relación sinal-ruído.

Outro parámetro importante que caracteriza a calidade dun dispositivo como conversor analóxico - sinal de saída de velocidade de formación. Entre os dispositivos que proporcionan o mellor o seu rendemento - as relativas ao tipo paralelo. Fixeron a formación de fluxos de sinal grandes usando un número necesario de billas. Esta característica do funcionamento do dispositivo, en moitos casos, determina a liberación dos transdutores relevantes, caracterizado por grandes dimensións. Ademais, a conversores de sinais analóxicos pode ter un nivel de potencia suficientemente alta. Con todo, dada a eficacia destes dispositivos son moitas veces marcadas coas súas características non son tratadas como faltas.

A conversión de sinais analóxicos para dixital dispositivos paralelos realízase moi rapidamente. Para proporcionar aínda máis elevada velocidade dos dispositivos do tipo correspondentes poden funcionar a través da conexión de distintos dispositivos, de xeito que pode xestionar fluxos de sinais, á súa vez.

solucións alternativas poden conversores paralelas sinais do tipo de serie. Tenden a ser menos produtivo, pero máis eficiente da enerxía. O seu uso pode ser debido, en casos en que hai unha cuestión de proporcionar sinais de transmisión dentro da infraestrutura dunha pequena capacidade, ou no caso de que unha taxa de conversión maior que a que é proporcionada polo dispositivo sucesivo, é necesaria.

Pódese notar que existe un dispositivo de tipo mixto, que combinan as funcións de serie e conversores paralelas. En moitos casos, son as mellores solucións en termos de cumprimento dos criterios de rendibilidade e produtividade.

Arriba notouse que os conversores analógico-para-dixital pode incluír módulos, por medio do cal a conversión de sinais dixitais en analóxicos. Hai tamén unha categoría separada do tipo apropiado de dispositivos. Imos estudar as súas características.

Conversores dixital-analóxico

No caso do usuario está dispoñible, por exemplo, a un sinal de televisión analóxico, a operación será posible conectar respectiva antena. Ou asunto para transformar o sinal orixinal en analóxico, que a televisión pode recoñecer. A súa fonte pode ser, á súa vez, unha antena dixital. Ou, alternativamente, o sinal recibido a través de Internet.

O dispositivo en cuestión, así, converte un sinal que contén o código dixital nunha corrente, tensión ou a carga que se transmite aos módulos de procesamento analóxicas. Os mecanismos específicos desta transformación dependen do tipo de datos de entrada. Por exemplo, cando se trata de son, entón é normalmente a entrada é presentado en PCM. Se o ficheiro de orixe é a presión, os códecs de software especial se pode usar para conversión de sinal. Pola súa banda, a antena dixital tipicamente transmite un sinal de métodos de procesamento de hardware.

Os dispositivos, que inclúen conversores viron pode suplementado por módulos distintos fins. Por exemplo, mentres asegurando a reprodución de programa de televisión amplificador de vídeo pode ser utilizada en adición a estes módulos que son utilizados conversor. En moitos casos é necesario para proporcionar imaxes de alta calidade do sinal analóxico en unha transformación dixital. Ademais, o amplificador de vídeo se usa cando quere transferir imaxes para unha distancia considerable.

TV - non é a única zona do uso activo dos dispositivos en cuestión. conversores apropiados inclúen, por exemplo, da unidade de CD-ROM xogadores, que tamén converter o sinal dixital para analóxico.

transdutores de ultrasóns

Seguinte categoría común de dispositivos - un transdutor de ultrasóns. Pode ser notado que pode ser representado por medio de dispositivos que teñen unha ampla gama de aplicacións, así como principios de funcionamento. Entre as variedades comúns de transdutores ultra-sônico - unidade submersível, que pretende transmitir en auga ou outro medio líquido de ultrasóns a unha frecuencia específica. Este dispositivo pode ser usado, por exemplo, para aplicar varios obxectos de limpeza de contaminación - en baños de composición utilizados na orde de limpeza de ultrasóns.

Hai tamén outros campos de aplicación das disposicións anteriores. O transdutor de ultrasóns pode ser usado para supervisar a integridade de certas estruturas, ligazóns, comprobar os ou outros obxectos para danos.

Lineal e Conversores

Tendo en conta as peculiaridades da aplicación de conversores será útil prestar atención á clasificación en que son subdivididos en lineal e pulso. En realidade, estes criterios reflectir dous principios fundamentais do funcionamento dos transdutores.

Aqueles que pertencen á liña, pode operar-se no principio de deseño de circuítos analóxicos, no cal os sinais convertidos fórmanse ritmo suave. Conmutación conversor require unha maior representación de sinal na saída, e cando o procesamento interno. Con todo, se a operación sexa concretada só para o paso de procesamento de sinal interior, un dispositivo axeitado pode formar practicamente o mesmo rendemento como no caso de que o transdutor lineal activado. Así, o tratamento de impulso lineal ou termo pode ser considerado só no contexto do principio de funcionamento dos compoñentes esenciais de hardware do tipo devaysa apropiado.

Conversores son utilizados principalmente en casos en que o procesamento de sinal de alta potencia é asumida como parte da infraestrutura utilizada. Isto é debido ao feito de que a eficiencia dos seus dispositivos en tales casos é moito maior que cando se usa-los en orde a reducir o procesamento do sinal de potencia. Outro factor na elección de datos decisións - activación de dispositivos de transformador ou condensadores na infraestrutura utilizados, que os conversores de impulsos teñen compatibilidade óptima.

Pola súa banda, o transdutor lineal - un dispositivo que se usa como parte da infraestrutura, na que o procesamento de sinal de baixa potencia. Ou se hai unha necesidade de reducir o ruído xerado pola operación do conversor. Nótese que a eficiencia das solucións a consideración dunha gran infraestrutura de enerxía - non o máis notable, así que estes dispositivos xeralmente emiten grandes cantidades de calor que os conversores de pulso. Ademais, o seu peso e dimensións tamén son significativamente máis altos.

Pero de calquera xeito, na práctica, o funcionamento do transdutor sobre o principio do impulso pode implicar a formación da súa función de transferencia dun xeito lineal. Polo tanto, antes de aplicar os conversores de sinal correspondentes na infraestrutura, débese considerar a súa estrutura interna usada para o circuíto de procesamento de sinal.

Transformadores de medida

Outra categoría común de solucións - transmisores. Cales son as súas características? Transmisor - un dispositivo que pode ser representado en un gran número de variedades. El combina a aptitude Sopa de datos como Dimension, e para a transformación de varias cantidades.

Un común pode ser considerado como funciona circuíto de dispositivos de medida do tipo, no que o sinal é procesado en varias fases correspondente. Primeiro conversor acepta iso, entón transformado no valor que se pode medir por tras - transfórmase algunha enerxía útil. Por exemplo, se o conversor de medida analóxico, a transformación é levada a cabo de enerxía eléctrica en enerxía mecánica.

Por suposto, o réxime específico de aplicación de solucións axeitadas poden ser presentados nun espectro moi amplo. Difundir o uso de medir transformacións para fins científicos como parte da infraestrutura para experimentos e investigación. El une maioría dos transmisores súa adecuación está especialmente preocupado co uso de características estandarizadas durante o procesamento ou transformación de sinal. Pode notarse que estas características non sempre poden ser utilizados para o transmisor do usuario final. Súa implicación de, en moitos casos, realizado en modo oculto. A persoa que utiliza os seus conversores de sinal, recibe un sinal desexado, adaptado para o seu uso en diversos fins na saída.

Así, estas solucións son xeralmente non sería usado como tipos de stand-alone de infraestrutura. Eles forman parte de dispositivos máis complexos - por exemplo, a automatización de medición en produción. Transformadores de medida xeralmente clasificadas en dous grandes grupos - base e intermedias. É útil considerar as particularidades de ambos.

A clasificación de transdutores: solucións primarias e intermediarios

Aparatos pertencentes á categoría de fondo, xeralmente usadas como sensores. É dicir, os transdutores son, por que un ou outro valor medida actúa directamente. O resto da sopa clasificados como intermediario. Son colocados na infraestrutura de medida inmediatamente despois do primeiro, e pode ser responsable por un gran número de operacións asociadas coa conversión. Que operación específica pode realizar sinal axeitado tipo de conversor de nivel? Para aqueles aceptados para:

- Medición das características físicas para varios valores;

- escala de conversión elevada;

- Transformación de sinais dixitais para analóxico e viceversa;

- transformacións funcionais.

Nótese que tal clasificación pode ser considerada arbitraria. Isto é principalmente debido ao feito de que nun único e mesmo instrumento de medida pode ser varios conversores primarios. Outra razón para considerar unha clasificación condicional discutido anterior - que, en diferentes tipos de medicións poden ser realizadas nos principios diferentes infraestruturas.

Os conversores electro-óptico

Outro popular en varios campos da economía tipo devaysa - conversor de electrón-óptica. El, así como outros tipos de dispositivos, temos discutido anterior, pode ser representado nunha ampla gama de performances. Liga conversores electro-óptico principio xeral de funcionamento: implica a execución da transformación do obxecto invisible - por exemplo, un iluminado por infravermellos, ultravioleta, ou, por exemplo, raios X, no espectro visible.

A operación correspondente adoita levada a cabo en dúas fases. No primeiro radiación invisible é recibido polo fotocátodo, tras o que é transformada en signos electrónicos. Que xa na segunda etapa é convertido nunha imaxe visible e exhibida na pantalla. Se é un monitor de ordenador, o sinal pode ser previamente convertidos nun código dixital.

Os conversores eléctricos-óptico - solucións que foron tradicionalmente clasificados en varias xeracións. Dispositivos relacionados para o primeiro, están compostas dun bote de baleiro de vidro. Nel atópanse o fotocátodo e ánodo. Entre eles está formada unha diferenza de potencial. Cando aplicado ao conversor no interior das súas lentes de electróns xerados óptima tensión capaces de concentrarse o fluxo de electróns.

Os conversores de segunda xeración de módulos de aceleración de electróns presente, polo que o brillo da imaxe é mellorada. En úsanse os dispositivos dos materiais de terceira xeración, que permite aumentar a sensibilidade do fotocátodo como un compoñente clave do conversor electro-óptico é máis que 3 veces.

Características resistiva transdutores

Outro tipo común de dispositivos - transdutores resistivos. Imos considera-los en detalle especial.

Estes transdutores están adaptadas para cambiar a súa propia resistencia eléctrica cando expostos a un mensuranda particular. Eles poden realizar o axuste do movemento angular e lineal. Na maioría dos casos, os conversores de datos incluído no sistema de automatización de sensor de presión, temperatura, nivel de iluminación, a medición da intensidade de varios tipos de radiación. As principais vantaxes dos transdutores resistivos

- fiabilidade;

- a ausencia de correlación entre a precisión das medicións e estabilidade da tensión de alimentación.

Existen moitas variedades de dispositivos adecuados. Entre os máis populares - os sensores de temperatura. Imos estudar as súas características.

Detector de temperatura de resistencia

Os conversores de sinal de datos ten compoñentes que son sensibles a cambios na temperatura ambiente. No caso de que aumenta a súa resistencia pode ser aumentado. Estes dispositivos caracterízanse principalmente por unha precisión moi elevada. Nalgúns casos, eles fan o posible para modificar a temperatura con precisión de 0,026 graos Celsius. Como parte destes dispositivos non son elementos fabricados a partir de platino - neste caso, a razón de resistencia é inferior ou cobre.

Aplicación de sensores resistivos caracterízase por varios matices. Así, hai que ter en conta que os indicadores canto maior sexa a corrente de excitación son enviados para o sensor, aumentando a súa sensibilidade á temperatura, pero, á vez, quentar os seus elementos transdutores. En moitos casos, isto provoca unha diminución da súa precisión. Por conseguinte, recoméndase para asegurar un óptimo rendemento da cadea de excitación para as condicións de medida específicos. O cálculo se pode facer, por exemplo, a condutividade térmica do medio en que o sensor aplicable - aire ou auga. Tipicamente, os parámetros recomendados para as cadeas de excitación son definidos polos fabricantes dos sensores do tipo correspondentes. Así, poden variar considerablemente dependendo do metal aplicado na estrutura do dispositivo. Ademais, cando se utiliza sensores en cuestión, é necesario ter en conta tales parámetros como o valor límite da cadea de operación. Normalmente, el tamén identifica o fabricante.

sensores resistivos - entre os tipos máis comúns de conversores na economía. Esta é en gran parte debido ás vantaxes tecnolóxicas significativas das moitas variedades de eles. Por exemplo, se falamos de termistores - aquelas caracterizadas por alta sensibilidade, compacidade, baixo peso. sensores do tipo correspondente pode ser usado para medir a temperatura en condicións diferentes. A súa produción moitas veces non implica custos significativos. Con todo, termistores teñen inconvenientes - principalmente é un alto grao de non-linearidade, de xeito que poden ser aplicados na práctica, nunha gama relativamente estreita de temperaturas.

conversores de tipo apropiados sinais (tipo e finalidade pode ser baseada en criterios diferentes para a clasificación) son amplamente utilizados na vida cotiá. Por exemplo, a inclusión de distribución de sensores de temperatura, comprendendo na súa estrutura os compoñentes de platino e cobre na composición:

- infraestrutura de calefacción - para medir os indicadores de temperatura do líquido de refrixeración en varias partes do equipo, así como nunha sala Calefacción;

- lavadoras - a fin de medir a temperatura da auga eo seu axuste para os distintos programas de lavado;

- ferro - semellante a engomar temperatura óptima dentro dun xeito particular;

- electrotiles, así como outros tipos de equipos para cociñar alimentos -, a fin de garantir o seu funcionamento tras a activación de determinados modos de usuario.

conversores reóstato

Outro tipo popular de dispositivos resistivas - transdutores de resistencia. O seu principio de funcionamento baséase na medición da eléctrico resistencia dun condutor baixo a influencia do desprazamento de entrada. Na práctica, este transdutor inclúe elementos que están adaptados para o seu traslado provocada polo impacto da grandeza medida. Na maioría das veces, o seu dispositivo en cuestión incluírse nas divisores de tensión ou utilizado como un compoñente da ponte de medida.

Se falamos sobre as virtudes que caracterizan os conversores reóstato, entón, eles inclúen:

- a ausencia de efectos reactivo sobre as pezas móbiles;

- elevada eficiencia;

- pequeno tamaño, o uso da infraestrutura, que operan como un, así e corrente alterna constante.

Ao mesmo tempo, os transdutores resistivos do tipo correspondente non é fiable e, en moitos casos, esixen recursos significativos da empresa para manter a funcionalidade.