A la indústria i a la vida quotidiana, l'ús de diversos tipus de convertidors de senyal és habitual. Aquests dispositius es poden presentar en la més àmplia gamma de modificacions adaptades per resoldre problemes en diferents àmbits de l'economia. Quins tipus de convertidors de senyal es poden atribuir als més comuns? Quines poden ser les característiques del seu funcionament?
Quin és el propòsit dels convertidors de senyal?
Els convertidors de senyal són dispositius que realment es poden presentar en la més àmplia gamma de solucions. En realitat, aquest terme és col·lectiu i pot referir-se a equips utilitzats en diferents segments de l'economia i classificats segons criteris completament diferents. Els principals tipus de senyals que els dispositius en qüestió poden convertir són:
- elèctric;
- so;
- temperatura;
- naturalesa tecnològica.
Depenent de les tasques a què s'enfronta l'usuari del convertidor de senyal, l'estructura del dispositiu corresponent pot combinar mòduls que processen diferents tipus de dades. La conversió, per tant, es pot dur a terme en el marc d'un tipus de senyal (per exemple, d'una freqüència a una altra) o ser un mecanisme que implica la traducció entre diferents categories de senyals. Per exemple, elèctric per so.
Els dispositius més habituals inclouen un convertidor de senyals analògics a digitals (i viceversa, si així ho preveu l'estructura dels mòduls interns del dispositiu). Considereu les característiques del seu treball.
Conversor A/D
El dispositiu en qüestió està dissenyat per convertir qualsevol senyal analògic, per exemple, representat per indicadors de tensió, en forma digital (permet, per exemple, escriure el senyal corresponent en un fitxer).
Un dels principals criteris per a l'eficiència del dispositiu considerat és la capacitat de sortida de dades. El seu valor determina la relació senyal-soroll.
Un altre paràmetre important que caracteritza la qualitat de funcionament d'un dispositiu com un convertidor analògic és la velocitat de formació del senyal de sortida. Entre aquells dispositius que proporcionen el seu rendiment òptim es troben els que són del tipus paral·lel. Formen grans fluxos de senyal utilitzant el nombre necessari de pins. Aquesta característica del funcionament del dispositiu en molts casos predetermina l'alliberament dels convertidors corresponents, caracteritzats per grans dimensions. A més, els convertidors de senyal analògic poden tenir un nivell de consum d'energia força elevat. Tanmateix, donada l'eficàciafuncionament d'aquests dispositius, les seves característiques destacades sovint no es consideren deficiències.
La conversió de senyals de dispositius paral·lels analògics a digitals és molt ràpida. Per oferir una velocitat encara més alta per al tipus de dispositiu corresponent, podeu connectar diversos dispositius, de manera que puguin processar els fluxos de senyal al seu torn.
Una alternativa a les solucions paral·leles poden ser els convertidors de senyal de tipus sèrie. Solen ser menys productius però més eficients energèticament. El seu ús pot estar condicionat en els casos en què es tracti d'assegurar la transmissió de senyals dins d'una infraestructura de poca capacitat, o en el cas que no es requereixi una taxa de conversió superior a la que proporcionen els dispositius sèrie..
Es pot destacar que hi ha dispositius de tipus mixt que combinen les funcions dels convertidors sèrie i paral·lel. En molts casos, són la millor solució pel que fa als criteris de cost i rendiment.
Hem assenyalat anteriorment que els convertidors d'analògic a digital poden incloure mòduls que converteixen senyals digitals en analògics. També hi ha una categoria separada de dispositius del tipus corresponent. Estudiem les seves característiques.
Convertidors de digital a analògic
Si l'usuari té, per exemple, un televisor per a un senyal analògic, llavors el seuEl funcionament serà possible quan es connecti una antena adequada. O subjecte a la transformació dels senyals originals en analògics, que aquest televisor pot reconèixer. La seva font pot ser, al seu torn, una antena digital. O, alternativament, un senyal rebut a través d'Internet.
El dispositiu en qüestió, per tant, converteix un senyal que conté un codi digital en corrent, tensió o càrrega, que es transfereix a mòduls analògics per al seu processament. Els mecanismes específics d'aquesta transformació depenen del tipus de dades inicials. Per exemple, si estem parlant de so, a l'entrada normalment es presenta en modulació de codi de pols. Si el fitxer font està comprimit, es poden utilitzar còdecs de programari especials per convertir els senyals. Al seu torn, l'antena digital sol transmetre el senyal per processar-lo mitjançant mètodes de maquinari.
Els dispositius que inclouen els convertidors en qüestió es poden complementar amb mòduls per a diferents finalitats. Per exemple, quan es proporciona la reproducció d'una emissió de televisió, es pot utilitzar un amplificador de senyal de vídeo a més dels mòduls que utilitza el convertidor. En molts casos, és necessari per garantir una alta qualitat d'imatge en convertir un senyal analògic a digital. A més, s'utilitza un amplificador de senyal de vídeo si necessiteu transferir imatges a una distància considerable.
La televisió no és l'única àrea d'aplicació activa dels dispositius en qüestió. Els convertidors corresponents s'inclouen, per exemple, als reproductors de CD,que també converteix el senyal digital en analògic.
Transductors d'ultrasò
La següent categoria habitual de dispositius és el transductor d'ultrasons. Es pot assenyalar que pot estar representat per dispositius que tenen el més ampli ventall d'aplicacions, així com principis de funcionament. Entre les varietats comunes de transductors ultrasònics hi ha una unitat submergible, que està dissenyada per transmetre ultrasò a una freqüència determinada a l'aigua o un altre medi líquid. Aquest dispositiu es pot utilitzar, per exemple, per netejar diversos objectes de contaminants, com a part dels banys utilitzats per a la neteja per ultrasons.
Hi ha altres àrees d'aplicació dels dispositius considerats. Es pot utilitzar un transductor d'ultrasons per controlar la integritat de determinades estructures, connexions, per comprovar si hi ha danys en determinats objectes.
Convertidors lineals i de polsos
Tenint en compte les característiques de l'ús dels convertidors, serà útil parar atenció a la classificació segons la qual es divideixen en lineals i polsos. De fet, aquests criteris reflecteixen els dos principis més importants per al funcionament dels convertidors.
Els que són lineals poden treballar segons el principi de circuits analògics, en què els senyals convertits es formen a un ritme suau. El convertidor d'impulsos assumeix una representació més activa dels senyals tant a la sortida com durant el seu processament intern. Tanmateix, en cas que siaquesta operació només es realitza en l'etapa interna del processament del senyal, el dispositiu corresponent pot generar pràcticament els mateixos indicadors que en el cas que s'utilitza un convertidor lineal. Així, el concepte de processament lineal o d'impuls només es pot considerar en el context del principi de funcionament dels components clau de maquinari d'un dispositiu del tipus corresponent.
Els convertidors de polsos s'utilitzen principalment en els casos en què s'espera que la infraestructura utilitzada processi senyals d' alta potència. Això es deu al fet que l'eficiència dels dispositius corresponents en aquests casos és molt més gran que quan s'utilitzen per processar senyals de menor potència. Un altre factor a l'hora de triar aquestes solucions és l'ús de dispositius transformadors o condensadors com a part de la infraestructura utilitzada, amb la qual els convertidors d'impulsos tenen una compatibilitat òptima.
Al seu torn, un convertidor lineal és un dispositiu que s'utilitza en el marc d'una infraestructura en la qual es realitza un processament de senyal de baixa potència. O si cal reduir el soroll generat pel funcionament del convertidor. Val la pena assenyalar que l'eficiència de les solucions considerades en una infraestructura d' alta potència no és la més destacada, per tant, aquests dispositius solen emetre una quantitat de calor més gran que els convertidors d'impulsos. A més, el seu pes i dimensions també són molt més grans.
Però, d'una manera o altra, a la pràctica, el funcionament del convertidor segons el principi de pols pot implicarla formació de la seva funció de transferència en forma lineal. Per tant, abans d'implementar els condicionadors de senyal adequats a la infraestructura, cal tenir en compte la seva estructura interna per a l'esquema de processament de senyal aplicat.
Transductors de mesura
Una altra categoria habitual de solucions són els transductors. Quines són les seves característiques? Un transductor de mesura és un dispositiu que també es pot presentar en un gran nombre de varietats. El que uneix aquests dispositius és la seva capacitat per mesurar i transformar determinades quantitats.
És habitual considerar l'esquema de funcionament dels aparells de mesura del tipus corresponent, en què el senyal es processa en diverses etapes. Primer, el convertidor el rep, després el transforma en un valor que es pot mesurar i després el transforma en una mica d'energia útil. Per exemple, si s'utilitza un transductor de corrent de mesura analògic, l'energia elèctrica es transforma en energia mecànica.
Per descomptat, els mecanismes específics per a l'aplicació de solucions adequades es poden presentar en un ventall molt ampli. L'ús de transformacions de mesura amb finalitats científiques com a part de la infraestructura per a la realització d'experiments i investigacions està molt estès. El que uneix la majoria dels transductors de mesura és la seva adaptabilitat, en primer lloc, per treballar amb l'ús de característiques normalitzades a l'hora de processar o transformar un senyal. LlaunaTingueu en compte que aquestes especificacions no sempre estan destinades a l'usuari final de l'inversor. La seva activació en molts casos es realitza en un mode ocult. Una persona, utilitzant convertidors de senyal adequats, només rep el senyal requerit, adaptat per utilitzar-se en diversos propòsits, a la sortida.
Per tant, aquestes solucions, per regla general, no s'utilitzen com a tipus d'infraestructures independents. Formen part de dispositius més complexos, per exemple, sistemes d'automatització de mesura en producció. Els transductors de mesura sovint es classifiquen en 2 grups principals: primaris i intermedis. Serà útil tenir en compte les especificitats de tots dos.
Classificació dels transductors de mesura: solucions primàries i intermèdies
Els dispositius que pertanyen a la categoria de primaris, per regla general, s'utilitzen com a sensors. És a dir, són convertidors sobre els quals actua directament un o altre valor mesurat. La resta de dispositius es classifiquen com a intermedis. Es col·loquen a la infraestructura de mesura immediatament després de les primeres i poden ser responsables d'un gran nombre d'operacions relacionades amb la transformació. Quines operacions específiques es poden realitzar amb un convertidor de nivell de senyal del tipus corresponent? Aquests s'anomenen habitualment com a:
- mesura d'indicadors físics per a diverses quantitats;
- diverses transformacions d'escala;
- transformació de senyals digitals en analògics i viceversa;
- transformacions funcionals.
Tingueu en compte que és similarLa classificació es pot considerar condicional. Això es deu principalment al fet que es poden localitzar diversos transductors primaris al mateix instrument de mesura. Un altre motiu per considerar condicional la classificació comentada anteriorment és que en diferents tipus d'infraestructura, les mesures es poden dur a terme segons principis diferents.
Tubs intensificadors
Un altre tipus de dispositiu popular en diversos sectors de l'economia és un tub intensificador d'imatge. Com altres tipus de dispositius comentats anteriorment, es pot presentar en una àmplia gamma de dissenys. Els convertidors electrònics-òptics estan units per un principi de funcionament comú: implica la conversió d'un objecte invisible, per exemple, il·luminat per infrarojos, ultraviolats o, per exemple, per raigs X, en l'espectre visible.
En aquest cas, l'operació corresponent, per regla general, es realitza en 2 etapes. En la primera etapa, la radiació invisible és rebuda per un fotocàtode, després del qual es transforma en senyals electrònics. Que ja estan a la segona etapa convertides en una imatge visible i mostrades a la pantalla. Si es tracta d'un monitor d'ordinador, el senyal es pot convertir prèviament en un codi digital.
Els tubs intensificadors són solucions que tradicionalment es classifiquen en diverses generacions. Els dispositius relacionats amb el primer inclouen un matràs de vidre al buit. Conté un fotocàtode i un ànode. Es forma una diferència de potencial entre ells. En sol·licitarUn convertidor de tensió òptim al seu interior forma una lent electrònica capaç d'enfocar els fluxos d'electrons.
Els transductors de segona generació tenen mòduls d'acceleració d'electrons, que donen com a resultat una brillantor de la imatge millorada. Els dispositius de tercera generació utilitzen materials que permeten augmentar més de 3 vegades la sensibilitat del fotocàtode com a component clau del convertidor electró-òptic.
Característiques dels transductors resistius
Un altre tipus de dispositiu comú són els transductors resistius. Considereu les seves característiques amb més detall.
Aquests transductors estan adaptats per canviar la seva pròpia resistència elèctrica sota la influència d'una o altra magnitud mesurada. També poden corregir el moviment angular i lineal. Molt sovint, aquests convertidors s'inclouen en sistemes d'automatització amb sensors de pressió, temperatura, nivell d'il·luminació i mesura de la intensitat de diversos tipus de radiació. Principals avantatges dels transductors resistius:
- fiabilitat;
: no hi ha relació entre la precisió de les mesures i l'estabilitat de la tensió d'alimentació.
Hi ha un gran nombre de varietats de dispositius relacionats. Entre els més populars es troben els sensors de temperatura. Estudiem les seves característiques.
Sensors de temperatura resistents
Aquests convertidors de senyal tenen components sensibles als canvis de temperatura ambient. Si augmenta, la seva resistència pot augmentar. Aquests dispositius es caracteritzen principalment per una precisió molt alta. En alguns casos, permeten canviar la temperatura amb una precisió d'uns 0,026 graus centígrads. Aquests dispositius contenen elements fets de platí; en aquest cas, el coeficient de resistència serà més baix, o coure.
L'ús de sensors resistius es caracteritza per una sèrie de matisos. Per tant, cal tenir en compte que els valors més alts del corrent d'excitació subministrat al sensor augmenten la seva sensibilitat a la temperatura, però, al mateix temps, escalfen els elements del convertidor corresponent. Això en molts casos provoca una disminució de la seva precisió. Per tant, es recomana garantir un rendiment òptim del corrent d'excitació, tenint en compte les condicions específiques de mesura. El càlcul pot prendre, per exemple, la conductivitat tèrmica del medi en què s'utilitza el sensor: aire o aigua. Com a regla general, els fabricants de sensors del tipus corresponent estableixen els indicadors recomanats per als corrents d'excitació. Tanmateix, poden variar significativament en funció dels metalls utilitzats en el disseny dels dispositius. A més, quan s'utilitzen els sensors en qüestió, cal tenir en compte un indicador com el valor límit del corrent de funcionament. Normalment també el determina el fabricant.
Els sensors resistius es troben entre els tipus de transductors més comuns a la llar. Això es deu en gran part als importants avantatges tecnològics de moltes de les seves varietats. Per exemple, siParleu de termistors: es caracteritzen per una alta sensibilitat, compacitat i baix pes. El tipus adequat de sensors es pot utilitzar per mesurar la temperatura de l'aire en diverses condicions. La seva producció sovint no comporta costos importants. És cert que els termistors també tenen desavantatges: en primer lloc, es tracta d'un alt grau de no linealitat, com a resultat del qual es poden utilitzar a la pràctica en intervals de temperatures força estrets.
El tipus corresponent de convertidors de senyal (el seu tipus i finalitat es poden determinar a partir de diferents criteris de classificació) s'utilitzen àmpliament a la vida quotidiana. Per exemple, és habitual incloure sensors de temperatura que contenen elements de platí i coure en la seva composició:
- infraestructura de calefacció - per mesurar la temperatura del refrigerant en determinades parts de l'equip, així com a la sala amb calefacció;
- rentadores - per mesurar la temperatura de l'aigua i ajustar-la a diferents programes de rentat;
- planxes - de manera similar per garantir la temperatura òptima de planxa dins d'un mode de funcionament concret;
- cuines elèctriques, així com altres tipus d'equips per cuinar, també per garantir el seu funcionament quan s'activen determinades modalitats d'usuari.
Convertidors de reòstats
Un altre tipus popular de dispositius resistius són els convertidors de reòstats. El seu principi de funcionament es basa en la mesura de la resistència elèctricad'un o altre conductor sota la influència del desplaçament d'entrada. A la pràctica, aquest transductor inclou elements que estan adaptats per moure's per la influència del valor mesurat. Molt sovint, els dispositius en qüestió s'inclouen en divisors de tensió o s'utilitzen com a element integral dels ponts de mesura.
Si parlem dels avantatges que caracteritzen els convertidors de reòstat, aquests inclouen:
- cap efecte reactiu sobre els components en moviment;
- alta eficiència;
- dimensions reduïdes, la capacitat d'utilitzar-se en infraestructures que funcionen tant amb corrent continu com amb corrent altern.
Al mateix temps, els convertidors resistius del tipus corresponent no sempre són fiables i, en molts casos, requereixen recursos importants de l'empresa per mantenir la funcionalitat.
