Endüstride ve günlük yaşamda çeşitli tipte sinyal dönüştürücülerin kullanımı yaygındır. Bu cihazlar, ekonominin farklı alanlarındaki sorunları çözmek için uyarlanmış en geniş modifikasyon yelpazesinde sunulabilir. En yaygın olarak hangi tür sinyal dönüştürücülere atfedilebilir? İşlemlerinin özellikleri neler olabilir?
Sinyal dönüştürücülerin amacı nedir?
Sinyal dönüştürücüler, gerçekten en geniş çözüm yelpazesinde sunulabilen cihazlardır. Bu terim aslında toplu bir terimdir ve ekonominin farklı bölümlerinde kullanılan ve tamamen farklı kriterlere göre sınıflandırılan ekipmana atıfta bulunabilir. Söz konusu cihazların dönüştürebileceği başlıca sinyal türleri şunlardır:
- elektrik;
- ses;
- sıcaklık;
- teknolojik doğa.
Sinyal dönüştürücü kullanıcısının karşılaştığı görevlere bağlı olarak, ilgili cihazın yapısı birkaç farklı veri türünü işleyen modülleri birleştirebilir. Bu nedenle dönüştürme, bir tür sinyal çerçevesinde (örneğin, bir frekanstan diğerine) gerçekleştirilebilir veya farklı sinyal kategorileri arasında çeviriyi içeren bir mekanizma olabilir. Örneğin, elektrikten sese.
En yaygın cihazlar, analog sinyallerin dijitale dönüştürücüsünü içerir (ve bunun tersi, cihazın dahili modüllerinin yapısı tarafından sağlanıyorsa). Çalışmasının özelliklerini düşünün.
A/D Dönüştürücü
Söz konusu cihaz, örneğin voltaj göstergeleriyle temsil edilen herhangi bir analog sinyali dijital forma dönüştürmek için tasarlanmıştır (örneğin, ilgili sinyali bir dosyaya yazmaya olanak tanır).
İncelenen cihazın verimliliği için ana kriterlerden biri çıkış veri kapasitesidir. Değeri, sinyal-gürültü oranını belirler.
Analog dönüştürücü gibi bir cihazın çalışma kalitesini karakterize eden bir diğer önemli parametre, çıkış sinyali oluşum hızıdır. Optimum performansını sağlayan cihazlar arasında paralel tipte olanlar vardır. Gerekli sayıda pin kullanarak büyük sinyal akışları oluştururlar. Cihazın işleyişinin bu özelliği, çoğu durumda, büyük boyutlarla karakterize edilen ilgili dönüştürücülerin serbest bırakılmasını önceden belirler. Ek olarak, analog sinyal dönüştürücüler oldukça yüksek düzeyde güç tüketimine sahip olabilir. Ancak, etkinliği göz önüne alındığındabu cihazların çalışması, belirtilen özellikleri genellikle eksiklik olarak kabul edilmez.
Sinyallerin analogdan dijital paralel cihazlara dönüştürülmesi çok hızlıdır. Karşılık gelen cihaz türü için daha da yüksek hız sağlamak için, sırayla sinyal akışlarını işleyebilmeleri için birkaç cihazı bağlayabilirsiniz.
Paralel çözümlere bir alternatif, seri tip sinyal dönüştürücüler olabilir. Daha az üretken olma eğilimindedirler, ancak daha fazla enerji verimlidirler. Sinyallerin düşük kapasiteli bir altyapı içinde iletilmesini sağlama sorununun olduğu veya seri cihazların sağladığından daha yüksek bir dönüştürme hızının gerekli olmadığı durumlarda kullanımları şartlandırılabilir.
Seri ve paralel dönüştürücülerin işlevlerini birleştiren karma tip cihazlar olduğu belirtilebilir. Çoğu durumda, maliyet ve performans kriterlerini karşılama açısından en iyi çözümdür.
Analogdan dijitale dönüştürücülerin dijital sinyalleri analog sinyallere dönüştüren modüller içerebileceğini yukarıda belirtmiştik. İlgili tipte ayrı bir cihaz kategorisi de vardır. Özelliklerini inceleyelim.
Dijitalden analoğa dönüştürücüler
Kullanıcının örneğin analog sinyal için bir TV'si varsa,uygun bir anten bağlandığında çalışma mümkün olacaktır. Veya orijinal sinyallerin bu TV'nin tanıyabileceği analoga dönüştürülmesine tabidir. Kaynakları da dijital bir anten olabilir. Veya alternatif olarak İnternet üzerinden alınan bir sinyal.
Bu nedenle söz konusu cihaz, dijital kod içeren bir sinyali işlemek üzere analog modüllere aktarılan akıma, gerilime veya yüke dönüştürür. Bu dönüşümün belirli mekanizmaları, ilk verilerin türüne bağlıdır. Örneğin, sesten bahsediyorsak, girişte genellikle darbeli kod modülasyonunda sunulur. Kaynak dosya sıkıştırılmışsa, sinyalleri dönüştürmek için özel yazılım kodekleri kullanılabilir. Sırayla, dijital anten genellikle sinyali donanım yöntemleriyle işlemek üzere iletir.
Söz konusu dönüştürücüleri içeren cihazlar, çeşitli amaçlar için modüllerle desteklenebilir. Örneğin, bir televizyon yayınının oynatılması sağlanırken, dönüştürücü tarafından kullanılan modüllere ek olarak bir video sinyal yükseltici kullanılabilir. Çoğu durumda, bir analog sinyali dijitale dönüştürürken yüksek görüntü kalitesini sağlamak için gereklidir. Ayrıca, resimleri önemli bir mesafe üzerinden aktarmanız gerekiyorsa bir video sinyal amplifikatörü kullanılır.
Televizyon, söz konusu cihazların aktif olarak uygulandığı tek alan değil. Karşılık gelen dönüştürücüler, örneğin CD çalarlarda bulunur,bu da dijital sinyali analoğa dönüştürür.
Ultrasonik dönüştürücüler
Bir sonraki yaygın cihaz kategorisi ultrasonik dönüştürücüdür. Çalışma prensiplerinin yanı sıra en geniş uygulama yelpazesine sahip cihazlarla temsil edilebileceği belirtilebilir. Ultrasonik dönüştürücülerin yaygın çeşitleri arasında, ultrasonu belirli bir frekansta suya veya diğer sıvı ortama iletmek için tasarlanmış bir dalgıç ünite bulunur. Bu cihaz örneğin çeşitli nesneleri kirleticilerden temizlemek için kullanılabilir - ultrasonik temizlik için kullanılan banyoların bir parçası olarak.
Değerlendirilen cihazların başka uygulama alanları da vardır. Belirli yapıların, bağlantıların bütünlüğünü kontrol etmek, belirli nesnelerde hasar olup olmadığını kontrol etmek için bir ultrasonik dönüştürücü kullanılabilir.
Doğrusal ve darbe dönüştürücüler
Dönüştürücülerin kullanım özellikleri göz önüne alındığında lineer ve darbeli olarak ayrıldıklarına göre sınıflandırmaya dikkat etmek faydalı olacaktır. Aslında, bu kriterler dönüştürücülerin çalışması için en önemli iki ilkeyi yansıtır.
Doğrusal olanlar, dönüştürülen sinyallerin düzgün bir hızda oluşturulduğu analog devre ilkesi üzerinde çalışabilir. Darbe dönüştürücü, hem çıkışta hem de dahili işleme sırasında sinyallerin daha aktif bir temsilini varsayar. Ancak, eğer durumdabu işlem yalnızca sinyal işlemenin dahili aşamasında gerçekleştirilir, ilgili cihaz, doğrusal bir dönüştürücü kullanıldığında olduğu gibi hemen hemen aynı göstergeleri üretebilir. Bu nedenle, doğrusal veya darbe işleme kavramı, yalnızca ilgili türdeki bir cihazın temel donanım bileşenlerinin çalışma prensibi bağlamında düşünülebilir.
Darbe dönüştürücüler çoğunlukla kullanılan altyapının yüksek güç sinyallerini işlemesinin beklendiği durumlarda kullanılır. Bunun nedeni, bu gibi durumlarda ilgili cihazların verimliliğinin, daha düşük güçteki sinyalleri işlemek için kullanıldıklarından çok daha yüksek olmasıdır. Bu çözümlerin seçilmesindeki bir diğer etken ise kullanılan altyapının bir parçası olarak darbe dönüştürücülerin optimum uyumluluğa sahip olduğu transformatör veya kapasitör cihazlarının kullanılmasıdır.
Sırayla bir lineer dönüştürücü, düşük güçlü sinyal işlemenin gerçekleştirildiği bir altyapı çerçevesinde kullanılan bir cihazdır. Veya dönüştürücünün çalışması nedeniyle oluşan gürültünün az altılması gerekiyorsa. Yüksek güçlü bir altyapıda ele alınan çözümlerin verimliliğinin en olağanüstü olmadığını belirtmekte fayda var, bu nedenle bu cihazlar çoğu zaman darbe dönüştürücülerden daha fazla miktarda ısı yayar. Ayrıca ağırlıkları ve boyutları da önemli ölçüde daha büyüktür.
Ancak, pratikte, şu ya da bu şekilde, dönüştürücünün darbe ilkesine göre çalışması şunları içerebilir:doğrusal bir biçimde transfer fonksiyonunun oluşumu. Bu nedenle, uygun sinyal koşullandırıcıları altyapıya uygulamadan önce, uygulanan sinyal işleme şeması için bunların iç yapısı dikkate alınmalıdır.
Ölçüm dönüştürücüleri
Diğer bir yaygın çözüm kategorisi dönüştürücülerdir. Özellikleri nelerdir? Bir ölçüm dönüştürücü, aynı zamanda çok sayıda çeşitte sunulabilen bir cihazdır. Bu cihazları birleştiren şey, belirli miktarları hem ölçme hem de dönüştürme yetenekleridir.
Sinyalin birkaç aşamada işlendiği ilgili tipteki ölçüm cihazlarının çalışma şemasını dikkate almak yaygındır. İlk önce dönüştürücü onu alır, sonra onu ölçülebilir bir değere dönüştürür, sonra onu bir miktar faydalı enerjiye dönüştürür. Örneğin, analog bir ölçüm akımı dönüştürücü kullanılıyorsa, elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür.
Elbette, uygun çözümlerin uygulanması için özel mekanizmalar son derece geniş bir yelpazede sunulabilir. Deney ve araştırma yapmak için altyapının bir parçası olarak bilimsel amaçlar için ölçüm dönüşümlerinin kullanımı yaygındır. Çoğu ölçüm dönüştürücüsünü birleştiren şey, her şeyden önce, bir sinyali işlerken veya dönüştürürken normalleştirilmiş özelliklerin kullanımıyla çalışmak için uyarlanabilirlikleridir. OlabilmekBu özelliklerin her zaman inverterin son kullanıcısına yönelik olmayabileceğini unutmayın. Çoğu durumda aktivasyonları gizli modda gerçekleştirilir. Uygun sinyal dönüştürücüler kullanan bir kişi, çıkışta yalnızca çeşitli amaçlarla kullanılmak üzere uyarlanmış gerekli sinyali alır.
Dolayısıyla, bu çözümler kural olarak bağımsız altyapı türleri olarak kullanılmaz. Daha karmaşık cihazların bir parçasıdırlar - örneğin üretimdeki ölçüm otomasyon sistemleri. Ölçüm dönüştürücüleri çoğunlukla 2 ana gruba ayrılır - birincil ve orta. Her ikisinin de özelliklerini dikkate almak faydalı olacaktır.
Ölçüm dönüştürücülerinin sınıflandırılması: birincil ve ara çözümler
Birincil kategorisine ait cihazlar, kural olarak sensör olarak kullanılır. Yani, bir veya başka bir ölçülen değerin doğrudan etki ettiği dönüştürücülerdir. Kalan cihazlar ara olarak sınıflandırılır. İlklerinden hemen sonra ölçüm altyapısına yerleştirilirler ve dönüşümle ilgili çok sayıda işlemden sorumlu olabilirler. Karşılık gelen tipte bir sinyal seviyesi dönüştürücü tarafından hangi spesifik işlemler gerçekleştirilebilir? Bunlara genellikle şu şekilde atıfta bulunulur:
- çeşitli miktarlar için fiziksel göstergelerin ölçümü;
- çeşitli ölçek dönüşümleri;
- dijital sinyallerin analoga dönüştürülmesi ve tersi;
- fonksiyonel dönüşümler.
Benzer birsınıflandırma koşullu olarak kabul edilebilir. Bunun başlıca nedeni, aynı ölçüm cihazında birkaç birincil dönüştürücünün bulunabilmesidir. Yukarıda tartışılan sınıflandırmayı koşullu olarak değerlendirmenin bir başka nedeni de, farklı altyapı türlerinde ölçümlerin farklı ilkelere göre gerçekleştirilebilmesidir.
Yoğunlaştırıcı tüpler
Ekonominin çeşitli sektörlerinde popüler olan başka bir cihaz türü de görüntü yoğunlaştırıcı tüptür. Yukarıda tartışılan diğer cihaz türleri gibi, çok çeşitli tasarımlarda sunulabilir. Elektron-optik dönüştürücüler ortak bir çalışma prensibi ile birleştirilir: örneğin kızılötesi, ultraviyole veya örneğin x-ışınları ile aydınlatılan görünmez bir nesnenin görünür spektruma dönüştürülmesini içerir.
Bu durumda, karşılık gelen işlem kural olarak 2 aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada, görünmez radyasyon bir fotokatot tarafından alınır ve ardından elektronik sinyallere dönüştürülür. Halihazırda ikinci aşamada olan görünür bir görüntüye dönüştürülür ve ekranda görüntülenir. Bu bir bilgisayar monitörüyse, sinyal önceden dijital bir koda dönüştürülebilir.
Yoğunlaştırıcı tüpler, geleneksel olarak birkaç nesilde sınıflandırılan çözümlerdir. İlki ile ilgili cihazlar bir cam termos içerir. Bir fotokatot ve bir anot içerir. Aralarında potansiyel bir fark oluşur. başvururkenİçindeki optimal bir voltaj dönüştürücü, elektron akışlarını odaklayabilen bir elektronik lens oluşturur.
İkinci nesil dönüştürücüler, gelişmiş görüntü parlaklığı sağlayan elektron hızlandırma modüllerine sahiptir. Üçüncü nesil cihazlar, elektron-optik dönüştürücünün temel bir bileşeni olarak fotokatodun hassasiyetini 3 kattan fazla artırmaya izin veren malzemeler kullanır.
Dirençli dönüştürücülerin özellikleri
Başka bir yaygın cihaz türü, dirençli dönüştürücülerdir. Özelliklerini daha ayrıntılı olarak düşünün.
Bu dönüştürücüler, ölçülen bir miktarın etkisi altında kendi elektrik dirençlerini değiştirmek üzere uyarlanmıştır. Ayrıca açısal ve doğrusal hareketi düzeltebilirler. Çoğu zaman, bu dönüştürücüler, basınç, sıcaklık, aydınlatma seviyesi ve çeşitli radyasyon türlerinin yoğunluğunu ölçmek için sensörlere sahip otomasyon sistemlerine dahil edilir. Dirençli dönüştürücülerin başlıca avantajları:
- güvenilirlik;
- ölçümlerin doğruluğu ile besleme geriliminin kararlılığı arasında ilişki yok.
Çok sayıda ilgili cihaz çeşidi vardır. En popülerleri arasında sıcaklık sensörleri bulunur. Özelliklerini inceleyelim.
Dirençli sıcaklık sensörleri
Bu sinyal dönüştürücüler, ortam sıcaklığındaki değişikliklere duyarlı bileşenlere sahiptir. Yükselirse, dirençleri artabilir. Bu cihazlar öncelikle çok yüksek doğruluk ile karakterize edilir. Bazı durumlarda, sıcaklığı yaklaşık 0.026 santigrat derece hassasiyetle değiştirmeyi mümkün kılarlar. Bu cihazlar platinden yapılmış elemanlar içerir - bu durumda direnç katsayısı daha düşük veya bakır olacaktır.
Dirençli sensörlerin kullanımı bir dizi nüans ile karakterize edilir. Bu nedenle, sensöre sağlanan uyarma akımının daha yüksek değerlerinin sıcaklık hassasiyetini arttırdığı, ancak aynı zamanda ilgili dönüştürücünün elemanlarını ısıttığı dikkate alınmalıdır. Bu, çoğu durumda doğruluğunda bir azalmaya neden olur. Bu nedenle, belirli ölçüm koşulları dikkate alınarak optimum uyarma akımı performansının sağlanması tavsiye edilir. Hesaplama, örneğin sensörün kullanıldığı ortamın - hava veya su - termal iletkenliğini alabilir. Kural olarak, uyarma akımları için önerilen göstergeler, ilgili tipteki sensör üreticileri tarafından belirlenir. Bununla birlikte, cihazların tasarımında kullanılan metallere bağlı olarak önemli ölçüde değişebilirler. Ek olarak, söz konusu sensörleri kullanırken, çalışma akımı için sınır değeri gibi bir göstergeyi dikkate almak gerekir. Genellikle üretici tarafından da belirlenir.
Dirençli sensörler, evdeki en yaygın dönüştürücü türleri arasındadır. Bu, büyük ölçüde, çeşitlerinin çoğunun önemli teknolojik avantajlarından kaynaklanmaktadır. örneğin, eğertermistörler hakkında konuşun - yüksek hassasiyet, kompaktlık, düşük ağırlık ile karakterize edilirler. Çeşitli koşullarda hava sıcaklığını ölçmek için uygun tipte sensörler kullanılabilir. Üretimleri çoğu zaman önemli maliyetler içermez. Doğru, termistörlerin dezavantajları da vardır - her şeyden önce, bu oldukça dar sıcaklık aralıklarında pratikte kullanılabilmelerinin bir sonucu olarak yüksek derecede doğrusal olmama durumudur.
Karşılık gelen sinyal dönüştürücü türleri (türleri ve amaçları farklı sınıflandırma kriterleri temelinde belirlenebilir) günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, bileşimlerine platin ve bakır elementler içeren sıcaklık sensörlerinin dahil edilmesi yaygındır:
- ısıtma altyapısı - ekipmanın belirli bölümlerindeki ve ayrıca ısıtılan odadaki soğutma sıvısının sıcaklığını ölçmek için;
- çamaşır makineleri - su sıcaklığını ölçmek ve çeşitli yıkama programlarına ayarlamak için;
- ütüler - benzer şekilde belirli bir çalışma modunda optimum ütüleme sıcaklığını sağlamak için;
- elektrikli ocaklar ve diğer pişirme ekipmanları - ayrıca belirli kullanıcı modları etkinleştirildiğinde çalışmalarını sağlamak için.
Reostat dönüştürücüler
Dirençli cihazların bir başka popüler türü de reostat dönüştürücülerdir. Çalışma prensipleri elektrik direncinin ölçülmesine dayanmaktadır.giriş yer değiştirmesinin etkisi altında bir veya başka bir iletkenin. Pratikte, bu dönüştürücü, ölçülen değerin etkisiyle hareket etmek üzere uyarlanmış elemanlar içerir. Çoğu zaman, söz konusu cihazlar voltaj bölücülere dahil edilir veya ölçüm köprülerinin ayrılmaz bir parçası olarak kullanılır.
Reostat dönüştürücülerini karakterize eden avantajlardan bahsedersek, bunlar şunları içerir:
- hareketli bileşenler üzerinde reaktif etki yok;
- yüksek verimlilik;
- küçük boyutlar, hem doğru hem de alternatif akımla çalışan altyapıda kullanım yeteneği.
Aynı zamanda, karşılık gelen türdeki dirençli dönüştürücüler her zaman güvenilir değildir ve çoğu durumda işlevselliği sürdürmek için kuruluştan önemli kaynaklar gerektirir.
