Trong công nghiệp và đời sống hàng ngày, việc sử dụng các loại bộ chuyển đổi tín hiệu là phổ biến. Các thiết bị này có thể được trình bày trong một loạt các sửa đổi phù hợp để giải quyết các vấn đề trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế. Những loại bộ chuyển đổi tín hiệu nào có thể được cho là phổ biến nhất? Các tính năng hoạt động của họ có thể là gì?
Mục đích của bộ chuyển đổi tín hiệu là gì?
Bộ chuyển đổi tín hiệu là thiết bị thực sự có thể được trình bày trong nhiều giải pháp nhất. Thuật ngữ này thực sự là một tập thể và có thể dùng để chỉ thiết bị được sử dụng trong các phân đoạn khác nhau của nền kinh tế và được phân loại theo các tiêu chí hoàn toàn khác nhau. Các loại tín hiệu chính mà thiết bị được đề cập có thể chuyển đổi là:
- điện;
- âm thanh;
- nhiệt độ;
- bản chất công nghệ.
Tùy thuộc vào nhiệm vụ mà người sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu phải đối mặt, cấu trúc của thiết bị tương ứng có thể kết hợp các mô-đun xử lý một số loại dữ liệu khác nhau. Do đó, việc chuyển đổi có thể được thực hiện trong khuôn khổ của một loại tín hiệu (ví dụ, từ tần số này sang tần số khác) hoặc là một cơ chế liên quan đến sự dịch chuyển giữa các loại tín hiệu khác nhau. Ví dụ: điện thành âm thanh.
Các thiết bị phổ biến nhất bao gồm bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số (và ngược lại, nếu nó được cung cấp bởi cấu trúc của các mô-đun bên trong thiết bị). Hãy xem xét các đặc điểm của công việc của anh ấy.
A / D Converter
Thiết bị được đề cập được thiết kế để chuyển đổi bất kỳ tín hiệu tương tự nào - ví dụ, được biểu thị bằng các chỉ báo điện áp, sang dạng kỹ thuật số (cho phép, ví dụ: ghi tín hiệu tương ứng vào một tệp).
Một trong những tiêu chí chính về hiệu quả của thiết bị đang được xem xét là dung lượng dữ liệu đầu ra. Giá trị của nó xác định tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu.
Một thông số quan trọng khác đặc trưng cho chất lượng hoạt động của một thiết bị như một bộ chuyển đổi tương tự là tốc độ hình thành tín hiệu đầu ra. Trong số những thiết bị cung cấp hiệu suất tối ưu của nó là những thiết bị thuộc loại song song. Chúng tạo thành các luồng tín hiệu lớn bằng cách sử dụng số lượng chân cần thiết. Đặc điểm hoạt động của thiết bị này trong nhiều trường hợp xác định trước việc phát hành các bộ chuyển đổi tương ứng, được đặc trưng bởi kích thước lớn. Ngoài ra, các bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự có thể có mức tiêu thụ điện năng khá cao. Tuy nhiên, với hiệu quảhoạt động của các thiết bị này, các tính năng được lưu ý của chúng thường không được coi là thiếu sót.
Chuyển đổi tín hiệu từ thiết bị song song analog sang kỹ thuật số rất nhanh. Để cung cấp tốc độ cao hơn nữa cho loại thiết bị tương ứng, bạn có thể kết nối nhiều thiết bị để chúng có thể xử lý các luồng tín hiệu lần lượt.
Một giải pháp thay thế cho các giải pháp song song có thể là bộ chuyển đổi tín hiệu kiểu nối tiếp. Chúng có xu hướng kém năng suất hơn nhưng tiết kiệm năng lượng hơn. Việc sử dụng chúng có thể được điều chỉnh trong các trường hợp có vấn đề về việc đảm bảo truyền tín hiệu trong cơ sở hạ tầng dung lượng thấp hoặc trong trường hợp không yêu cầu tỷ lệ chuyển đổi cao hơn tỷ lệ chuyển đổi do thiết bị nối tiếp cung cấp.
Có thể lưu ý rằng có những thiết bị kiểu hỗn hợp kết hợp các chức năng của bộ chuyển đổi nối tiếp và song song. Trong nhiều trường hợp, chúng là giải pháp tốt nhất về việc đáp ứng các tiêu chí về chi phí và hiệu suất.
Chúng tôi đã lưu ý ở trên rằng bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số có thể bao gồm các mô-đun chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số sang tín hiệu tương tự. Ngoài ra còn có một danh mục riêng biệt của loại thiết bị tương ứng. Hãy nghiên cứu các tính năng của chúng.
Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự
Nếu người dùng có, chẳng hạn như TV cho tín hiệu analog, thìsẽ có thể hoạt động khi một ăng-ten phù hợp được kết nối. Hoặc tùy thuộc vào việc chuyển đổi tín hiệu gốc thành tín hiệu tương tự, mà TV này có thể nhận ra. Đến lượt nó, nguồn của chúng có thể là một ăng-ten kỹ thuật số. Hoặc, cách khác, một tín hiệu nhận được qua Internet.
Thiết bị được đề cập, do đó, chuyển đổi tín hiệu chứa mã kỹ thuật số thành dòng điện, điện áp hoặc điện tích, được chuyển đến các mô-đun tương tự để xử lý. Các cơ chế cụ thể của sự chuyển đổi này phụ thuộc vào loại dữ liệu ban đầu. Ví dụ, nếu chúng ta đang nói về âm thanh, thì ở đầu vào, nó thường được trình bày trong điều chế mã xung. Nếu tệp nguồn được nén, thì codec phần mềm đặc biệt có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu. Đổi lại, ăng-ten kỹ thuật số thường truyền tín hiệu để xử lý bằng các phương pháp phần cứng.
Các thiết bị bao gồm bộ chuyển đổi được đề cập có thể được bổ sung bằng các mô-đun cho các mục đích khác nhau. Ví dụ: khi cung cấp phát lại chương trình truyền hình, bộ khuếch đại tín hiệu video có thể được sử dụng ngoài các mô-đun được bộ chuyển đổi sử dụng. Trong nhiều trường hợp, cần đảm bảo chất lượng hình ảnh cao khi chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số. Ngoài ra, một bộ khuếch đại tín hiệu video được sử dụng nếu bạn cần truyền hình ảnh qua một khoảng cách đáng kể.
Truyền hình không phải là lĩnh vực ứng dụng hoạt động duy nhất của các thiết bị được đề cập. Các bộ chuyển đổi tương ứng được bao gồm, ví dụ, trong đầu đĩa CD,mà cũng chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số sang tín hiệu tương tự.
Đầu dò siêu âm
Loại thiết bị phổ biến tiếp theo là đầu dò siêu âm. Có thể lưu ý rằng nó có thể được đại diện bởi các thiết bị có phạm vi ứng dụng cũng như nguyên tắc hoạt động rộng nhất. Trong số các loại đầu dò siêu âm phổ biến là một bộ phận chìm, được thiết kế để truyền siêu âm ở một tần số nhất định vào nước hoặc môi trường lỏng khác. Ví dụ, thiết bị này có thể được sử dụng để làm sạch các đồ vật khác nhau khỏi chất gây ô nhiễm - như một phần của bồn tắm được sử dụng để làm sạch bằng sóng siêu âm.
Có các lĩnh vực ứng dụng khác của các thiết bị được xem xét. Một đầu dò siêu âm có thể được sử dụng để kiểm soát tính toàn vẹn của các cấu trúc, kết nối nhất định, để kiểm tra các đối tượng nhất định xem có bị hư hỏng không.
Bộ chuyển đổi tuyến tính và xung
Xem xét các tính năng của việc sử dụng bộ chuyển đổi, sẽ rất hữu ích khi chú ý đến việc phân loại theo đó chúng được chia thành tuyến tính và xung. Trên thực tế, các tiêu chí này phản ánh hai nguyên tắc quan trọng nhất đối với hoạt động của bộ chuyển đổi.
Những tín hiệu tuyến tính có thể hoạt động trên nguyên tắc mạch tương tự, trong đó các tín hiệu được chuyển đổi được hình thành với tốc độ mượt mà. Bộ chuyển đổi xung giả định biểu diễn tín hiệu tích cực hơn cả ở đầu ra và trong quá trình xử lý bên trong của chúng. Tuy nhiên, trong trường hợp nếuhoạt động này chỉ được thực hiện ở giai đoạn xử lý tín hiệu nội bộ, thiết bị tương ứng có thể tạo ra các chỉ báo gần như giống như trong trường hợp khi sử dụng bộ chuyển đổi tuyến tính. Do đó, khái niệm xử lý tuyến tính hoặc xung chỉ có thể được xem xét trong bối cảnh nguyên tắc hoạt động của các thành phần phần cứng quan trọng của một thiết bị thuộc loại tương ứng.
Bộ chuyển đổi xung được sử dụng chủ yếu trong trường hợp cơ sở hạ tầng được sử dụng dự kiến sẽ xử lý tín hiệu công suất cao. Điều này là do hiệu suất của các thiết bị tương ứng trong những trường hợp như vậy cao hơn nhiều so với khi chúng được sử dụng để xử lý tín hiệu có công suất thấp hơn. Một yếu tố khác trong việc lựa chọn các giải pháp này là việc sử dụng các thiết bị biến áp hoặc tụ điện như một phần của cơ sở hạ tầng được sử dụng, trong đó các bộ chuyển đổi xung có khả năng tương thích tối ưu.
Đổi lại, bộ chuyển đổi tuyến tính là một thiết bị được sử dụng trong khuôn khổ của cơ sở hạ tầng, trong đó xử lý tín hiệu công suất thấp được thực hiện. Hoặc nếu có nhu cầu giảm tiếng ồn tạo ra do hoạt động của bộ chuyển đổi. Cần lưu ý rằng hiệu quả của các giải pháp đang được xem xét trong cơ sở hạ tầng công suất cao không phải là nổi bật nhất, do đó, các thiết bị này thường phát ra một lượng nhiệt lớn hơn so với bộ chuyển đổi xung. Ngoài ra, trọng lượng và kích thước của chúng cũng lớn hơn đáng kể.
Nhưng, bằng cách này hay cách khác, trong thực tế, hoạt động của bộ chuyển đổi theo nguyên tắc xung có thể liên quan đếnsự hình thành hàm truyền của nó ở dạng tuyến tính. Do đó, trước khi triển khai các bộ điều hòa tín hiệu thích hợp vào cơ sở hạ tầng, cấu trúc bên trong của chúng nên được xem xét cho sơ đồ xử lý tín hiệu được áp dụng.
Đầu dò đo lường
Một loại giải pháp phổ biến khác là đầu dò. Các tính năng của chúng là gì? Bộ chuyển đổi đo lường là một thiết bị cũng có thể được trình bày với một số lượng lớn các loại. Điều hợp nhất các thiết bị này là khả năng vừa đo lường vừa biến đổi các đại lượng nhất định.
Người ta thường xem xét sơ đồ hoạt động của các thiết bị đo loại tương ứng, trong đó tín hiệu được xử lý theo nhiều giai đoạn. Đầu tiên, bộ chuyển đổi nhận nó, sau đó biến nó thành một giá trị có thể đo được, sau đó biến nó thành một số năng lượng hữu ích. Ví dụ: nếu sử dụng bộ chuyển đổi dòng điện đo lường tương tự, thì năng lượng điện sẽ được chuyển đổi thành năng lượng cơ học.
Tất nhiên, các cơ chế cụ thể để áp dụng các giải pháp thích hợp có thể được trình bày trong một phạm vi cực kỳ rộng. Việc sử dụng các phép biến đổi đo lường cho các mục đích khoa học như một phần của cơ sở hạ tầng để thực hiện các thí nghiệm và nghiên cứu là phổ biến. Điều hợp nhất hầu hết các đầu dò đo lường là khả năng thích ứng của chúng, trước hết, để làm việc với việc sử dụng các đặc tính chuẩn hóa khi xử lý hoặc biến đổi tín hiệu. Có thểLưu ý rằng các thông số kỹ thuật này có thể không phải lúc nào cũng dành cho người dùng cuối của biến tần. Việc kích hoạt chúng trong nhiều trường hợp được thực hiện ở chế độ ẩn. Một người, sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu thích hợp, chỉ nhận được tín hiệu được yêu cầu, được điều chỉnh để sử dụng cho các mục đích khác nhau, ở đầu ra.
Vì vậy, các giải pháp này, theo quy luật, không được sử dụng như các loại cơ sở hạ tầng độc lập. Chúng là một phần của các thiết bị phức tạp hơn - ví dụ, hệ thống tự động hóa đo lường trong sản xuất. Đầu dò đo lường thường được phân thành 2 nhóm chính - sơ cấp và trung gian. Sẽ rất hữu ích khi xem xét các chi tiết cụ thể của cả hai.
Phân loại đầu dò đo: dung dịch sơ cấp và trung gian
Các thiết bị thuộc loại chính, theo quy luật, được sử dụng làm cảm biến. Có nghĩa là, chúng là bộ chuyển đổi mà một hoặc một giá trị đo khác tác động trực tiếp. Các thiết bị còn lại được xếp vào loại trung gian. Chúng được đặt trong cơ sở hạ tầng đo lường ngay sau cơ sở hạ tầng đầu tiên và có thể chịu trách nhiệm cho một số lượng lớn các hoạt động liên quan đến chuyển đổi. Những hoạt động cụ thể nào có thể được thực hiện bởi một bộ chuyển đổi mức tín hiệu của loại tương ứng? Chúng thường được gọi là:
- đo lường các chỉ số vật lý cho các số lượng khác nhau;
- các phép biến đổi tỷ lệ khác nhau;
- chuyển đổi tín hiệu kỹ thuật số thành tín hiệu tương tự và ngược lại;
- phép biến đổi chức năng.
Lưu ý rằng một tương tựphân loại có thể được coi là có điều kiện. Điều này chủ yếu là do một số đầu dò chính có thể được đặt trong cùng một thiết bị đo lường. Một lý do khác để xem xét việc phân loại được thảo luận ở trên có điều kiện là trong các loại cơ sở hạ tầng khác nhau, các phép đo có thể được thực hiện theo các nguyên tắc khác nhau.
Ống tăng cường độ
Một loại thiết bị khác phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế là ống tăng cường hình ảnh. Nó, giống như các loại thiết bị khác được thảo luận ở trên, có thể được trình bày trong một loạt các thiết kế. Bộ chuyển đổi điện tử-quang học được thống nhất bởi một nguyên tắc hoạt động chung: nó liên quan đến việc chuyển đổi một vật thể không nhìn thấy - ví dụ, được chiếu sáng bằng tia hồng ngoại, tia cực tím hoặc tia x, thành quang phổ nhìn thấy được.
Trong trường hợp này, hoạt động tương ứng, theo quy tắc, được thực hiện trong 2 giai đoạn. Ở giai đoạn đầu, bức xạ vô hình được nhận bởi một photocathode, sau đó nó được chuyển thành tín hiệu điện tử. Những thứ đã ở giai đoạn thứ hai được chuyển đổi thành một hình ảnh có thể nhìn thấy và hiển thị trên màn hình. Nếu đó là màn hình máy tính thì tín hiệu có thể được chuyển đổi trước thành mã kỹ thuật số.
Ống tăng áp là giải pháp truyền thống được phân loại thành nhiều thế hệ. Các thiết bị liên quan đến đầu tiên bao gồm một bình chân không thủy tinh. Nó chứa một tế bào quang điện và một cực dương. Một sự khác biệt tiềm ẩn được hình thành giữa chúng. Khi nộp đơn xinMột bộ chuyển đổi điện áp tối ưu bên trong nó tạo thành một thấu kính điện tử có khả năng tập trung các luồng điện tử.
Các đầu dò thế hệ thứ hai có mô-đun gia tốc điện tử, dẫn đến độ sáng hình ảnh được nâng cao. Các thiết bị thế hệ thứ ba sử dụng vật liệu cho phép tăng độ nhạy của photocathode như một thành phần chính của bộ chuyển đổi quang điện tử lên hơn 3 lần.
Tính năng của đầu dò điện trở
Một loại thiết bị phổ biến khác là đầu dò điện trở. Xem xét các tính năng của chúng chi tiết hơn.
Các đầu dò này được điều chỉnh để thay đổi điện trở của chính chúng dưới tác động của một hoặc một đại lượng đo khác. Họ cũng có thể điều chỉnh chuyển động góc và tuyến tính. Thông thường, các bộ chuyển đổi này được bao gồm trong các hệ thống tự động hóa với các cảm biến về áp suất, nhiệt độ, mức độ chiếu sáng và đo cường độ của các loại bức xạ khác nhau. Ưu điểm chính của đầu dò điện trở:
- độ tin cậy;
- không có mối quan hệ nào giữa độ chính xác của phép đo và sự ổn định của điện áp cung cấp.
Có một số lượng lớn các loại thiết bị liên quan. Trong số những loại phổ biến nhất là cảm biến nhiệt độ. Hãy nghiên cứu các tính năng của chúng.
Cảm biến nhiệt độ điện trở
Các bộ chuyển đổi tín hiệu này có các thành phần nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ môi trường. Nếu nó tăng lên, thì sức đề kháng của họ có thể tăng lên. Các thiết bị này có đặc điểm chính là độ chính xác rất cao. Trong một số trường hợp, chúng có thể thay đổi nhiệt độ với độ chính xác khoảng 0,026 độ C. Các thiết bị này chứa các phần tử làm bằng bạch kim - trong trường hợp này, hệ số điện trở sẽ thấp hơn, hoặc đồng.
Việc sử dụng cảm biến điện trở được đặc trưng bởi một số sắc thái. Vì vậy, cần lưu ý rằng các giá trị cao hơn của dòng điện kích thích cung cấp cho cảm biến sẽ làm tăng độ nhạy nhiệt độ của nó, nhưng đồng thời, làm nóng các phần tử của bộ chuyển đổi tương ứng. Điều này trong nhiều trường hợp làm giảm độ chính xác của nó. Do đó, nên đảm bảo hiệu suất dòng điện kích từ tối ưu, có tính đến các điều kiện đo cụ thể. Ví dụ, phép tính có thể lấy độ dẫn nhiệt của môi trường mà cảm biến được sử dụng - không khí hoặc nước. Theo quy định, các chỉ số khuyến nghị cho dòng điện kích thích được thiết lập bởi các nhà sản xuất cảm biến của loại tương ứng. Tuy nhiên, chúng có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào kim loại được sử dụng trong thiết kế của thiết bị. Ngoài ra, khi sử dụng các cảm biến được đề cập, cần phải tính đến chỉ số như giá trị giới hạn cho dòng điện hoạt động. Thông thường nó cũng được xác định bởi nhà sản xuất.
Cảm biến điện trở là một trong những loại đầu dò thông dụng nhất trong gia đình. Điều này phần lớn là do những lợi thế công nghệ đáng kể của nhiều giống cây trồng của họ. Ví dụ, nếunói về nhiệt điện trở - chúng được đặc trưng bởi độ nhạy cao, nhỏ gọn, trọng lượng thấp. Loại cảm biến thích hợp có thể được sử dụng để đo nhiệt độ không khí trong các điều kiện khác nhau. Việc sản xuất của họ thường không có chi phí đáng kể. Đúng, nhiệt điện trở cũng có nhược điểm - trước hết, đây là mức độ phi tuyến tính cao, do đó chúng có thể được sử dụng trong thực tế trong phạm vi nhiệt độ khá hẹp.
Loại bộ chuyển đổi tín hiệu tương ứng (loại và mục đích của chúng có thể được xác định trên cơ sở các tiêu chí phân loại khác nhau) được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, người ta thường bao gồm các cảm biến nhiệt độ có chứa các nguyên tố bạch kim và đồng trong thành phần của chúng:
- cơ sở hạ tầng sưởi - để đo nhiệt độ của chất làm mát trong các bộ phận nhất định của thiết bị, cũng như trong phòng được sưởi ấm;
- máy giặt - để đo nhiệt độ nước và điều chỉnh nó theo các chương trình giặt khác nhau;
- bàn là - tương tự để đảm bảo nhiệt độ ủi tối ưu trong một chế độ vận hành cụ thể;
- bếp điện, cũng như các loại thiết bị khác để nấu nướng - cũng để đảm bảo chức năng của chúng khi một số chế độ người dùng được kích hoạt.
Bộ chuyển đổi ổn áp
Một loại thiết bị điện trở phổ biến khác là bộ chuyển đổi biến áp. Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên việc đo điện trởcủa một hoặc một dây dẫn khác dưới ảnh hưởng của dịch chuyển đầu vào. Trong thực tế, bộ chuyển đổi này bao gồm các phần tử được điều chỉnh để di chuyển do ảnh hưởng của giá trị đo. Thông thường, các thiết bị được đề cập được bao gồm trong bộ chia điện áp hoặc được sử dụng như một phần tử không thể thiếu của cầu đo.
Nếu chúng ta nói về những ưu điểm đặc trưng cho bộ chuyển đổi lưu biến, thì chúng bao gồm:
- không có hiệu ứng phản ứng trên các thành phần chuyển động;
- hiệu quả cao;
- kích thước nhỏ, khả năng sử dụng trong cơ sở hạ tầng hoạt động trên cả dòng điện một chiều và xoay chiều.
Đồng thời, các bộ chuyển đổi điện trở loại tương ứng không phải lúc nào cũng đáng tin cậy và trong nhiều trường hợp, doanh nghiệp cần nguồn lực đáng kể để duy trì chức năng.
