Dans l'industrie et dans la vie quotidienne, l'utilisation de différents types de convertisseurs de signaux est courante. Ces dispositifs peuvent être présentés dans la plus large gamme de modifications adaptées pour résoudre des problèmes dans différents domaines de l'économie. Quels types de convertisseurs de signal peuvent être attribués aux plus courants ? Quelles pourraient être les caractéristiques de leur fonctionnement ?
À quoi servent les convertisseurs de signal ?
Les convertisseurs de signal sont des appareils qui peuvent vraiment être présentés dans la plus large gamme de solutions. Ce terme est en fait un terme collectif et peut désigner des équipements utilisés dans différents segments de l'économie et classés selon des critères complètement différents. Les principaux types de signaux que les appareils en question peuvent convertir sont:
- électrique;
- son;
- température;
- nature technologique.
Selon les tâches auxquelles l'utilisateur du convertisseur de signal est confronté, la structure de l'appareil correspondant peut combiner des modules qui traitent plusieurs types de données différents. La conversion peut donc s'effectuer dans le cadre d'un type de signal (par exemple d'une fréquence à une autre) ou être un mécanisme de translation entre différentes catégories de signaux. Par exemple, électrique pour sonner.
Les appareils les plus courants incluent un convertisseur de signaux analogiques en numériques (et vice versa, si cela est prévu par la structure des modules internes de l'appareil). Considérez les caractéristiques de son travail.
Convertisseur A/N
L'appareil en question est conçu pour convertir tout signal analogique - par exemple, représenté par des indicateurs de tension, sous forme numérique (permettant, par exemple, d'écrire le signal correspondant dans un fichier).
L'un des principaux critères d'efficacité de l'appareil considéré est la capacité de données de sortie. Sa valeur détermine le rapport signal sur bruit.
Un autre paramètre important qui caractérise la qualité de fonctionnement d'un tel appareil en tant que convertisseur analogique est la vitesse de formation du signal de sortie. Parmi les appareils qui offrent ses performances optimales, il y a ceux qui sont de type parallèle. Ils forment de grands flux de signaux en utilisant le nombre requis de broches. Cette caractéristique du fonctionnement de l'appareil prédétermine dans de nombreux cas la libération des convertisseurs correspondants, caractérisés par de grandes dimensions. De plus, les convertisseurs de signaux analogiques peuvent avoir une consommation électrique assez élevée. Cependant, compte tenu de l'efficacitéfonctionnement de ces appareils, leurs caractéristiques notées ne sont souvent pas considérées comme des défauts.
La conversion des signaux d'appareils parallèles analogiques en numériques est très rapide. Pour fournir une vitesse encore plus élevée pour le type d'appareils correspondant, vous pouvez connecter plusieurs appareils, afin qu'ils puissent traiter les flux de signaux à tour de rôle.
Une alternative aux solutions parallèles peut être les convertisseurs de signaux de type série. Ils ont tendance à être moins productifs mais plus économes en énergie. Leur utilisation peut être conditionnée dans les cas où il s'agit d'assurer la transmission des signaux au sein d'une infrastructure de faible capacité, ou dans le cas où un taux de conversion supérieur à celui fourni par les équipements série n'est pas requis.
On peut noter qu'il existe des appareils de type mixte qui combinent les fonctions des convertisseurs série et parallèle. Dans de nombreux cas, ils constituent la meilleure solution en termes de respect des critères de coût et de performance.
Nous avons noté ci-dessus que les convertisseurs analogique-numérique peuvent inclure des modules qui convertissent les signaux numériques en signaux analogiques. Il existe également une catégorie distincte d'appareils du type correspondant. Étudions leurs caractéristiques.
Convertisseurs numérique-analogique
Si l'utilisateur a, par exemple, un téléviseur pour un signal analogique, alors sonle fonctionnement sera possible lorsqu'une antenne appropriée est connectée. Ou sous réserve de la transformation des signaux d'origine en analogique, que ce téléviseur peut reconnaître. Leur source peut, à son tour, être une antenne numérique. Ou, alternativement, un signal reçu via Internet.
L'appareil en question convertit donc un signal contenant un code numérique en courant, tension ou charge, qui est transféré à des modules analogiques pour traitement. Les mécanismes spécifiques de cette transformation dépendent du type de données initiales. Par exemple, si nous parlons de son, alors à l'entrée, il est généralement présenté en modulation par impulsions codées. Si le fichier source est compressé, des codecs logiciels spéciaux peuvent être utilisés pour convertir les signaux. À son tour, l'antenne numérique transmet généralement le signal pour le traitement par des méthodes matérielles.
Les appareils qui incluent les convertisseurs en question peuvent être complétés par des modules à des fins diverses. Par exemple, lors de la lecture d'une émission de télévision, un amplificateur de signal vidéo peut être utilisé en plus des modules qui sont utilisés par le convertisseur. Dans de nombreux cas, cela est nécessaire pour garantir une qualité d'image élevée lors de la conversion d'un signal analogique en numérique. De plus, un amplificateur de signal vidéo est utilisé si vous devez transférer des images sur une distance considérable.
La télévision n'est pas le seul domaine d'application actif des appareils en question. Les convertisseurs correspondants sont inclus, par exemple, dans les lecteurs de CD,qui convertissent également le signal numérique en analogique.
Transducteurs ultrasoniques
La prochaine catégorie commune d'appareils est le transducteur à ultrasons. On peut noter qu'il peut être représenté par des appareils qui ont la plus large gamme d'applications, ainsi que des principes de fonctionnement. Parmi les variétés courantes de transducteurs à ultrasons, il y a une unité submersible, qui est conçue pour transmettre des ultrasons à une certaine fréquence dans l'eau ou un autre milieu liquide. Cet appareil peut être utilisé, par exemple, pour nettoyer divers objets des contaminants - dans le cadre de bains utilisés pour le nettoyage par ultrasons.
Il existe d'autres domaines d'application des appareils considérés. Un transducteur à ultrasons peut être utilisé pour contrôler l'intégrité de certaines structures, connexions, pour vérifier que certains objets ne sont pas endommagés.
Convertisseurs linéaires et impulsionnels
Compte tenu des caractéristiques d'utilisation des convertisseurs, il sera utile de faire attention à la classification selon laquelle ils sont divisés en linéaire et en impulsion. En fait, ces critères reflètent les deux principes les plus importants pour le fonctionnement des convertisseurs.
Ceux qui sont linéaires peuvent fonctionner sur le principe des circuits analogiques, dans lesquels les signaux convertis sont formés à un rythme régulier. Le convertisseur d'impulsions assume une représentation plus active des signaux aussi bien en sortie que lors de leur traitement interne. Cependant, au cas où sicette opération n'est effectuée qu'à l'étage interne de traitement du signal, le dispositif correspondant peut générer pratiquement les mêmes indicateurs que dans le cas où un convertisseur linéaire est utilisé. Ainsi, le concept de traitement linéaire ou impulsionnel ne peut être considéré que dans le contexte du principe de fonctionnement des composants matériels clés d'un appareil du type correspondant.
Les convertisseurs d'impulsions sont principalement utilisés dans les cas où l'infrastructure utilisée est censée traiter des signaux de haute puissance. Cela est dû au fait que l'efficacité des dispositifs correspondants dans de tels cas est beaucoup plus élevée que lorsqu'ils sont utilisés pour traiter des signaux de faible puissance. Un autre facteur dans le choix de ces solutions est l'utilisation de dispositifs de transformateur ou de condensateur dans le cadre de l'infrastructure utilisée, avec lesquels les convertisseurs d'impulsions ont une compatibilité optimale.
À son tour, un convertisseur linéaire est un appareil qui est utilisé dans le cadre d'une infrastructure dans laquelle le traitement du signal à faible puissance est effectué. Ou s'il est nécessaire de réduire le bruit généré par le fonctionnement du convertisseur. Il convient de noter que l'efficacité des solutions envisagées dans une infrastructure de forte puissance n'est pas la plus remarquable, par conséquent, ces appareils émettent le plus souvent une plus grande quantité de chaleur que les convertisseurs d'impulsions. De plus, leur poids et leurs dimensions sont également nettement plus importants.
Mais, d'une manière ou d'une autre, en pratique, le fonctionnement du convertisseur selon le principe des impulsions peut impliquerla formation de sa fonction de transfert sous une forme linéaire. Par conséquent, avant d'implémenter les conditionneurs de signal appropriés dans l'infrastructure, leur structure interne doit être prise en compte pour le schéma de traitement du signal appliqué.
Transducteurs de mesure
Une autre catégorie courante de solutions est celle des transducteurs. Quelles sont leurs fonctionnalités ? Un transducteur de mesure est un appareil qui peut également être présenté dans un grand nombre de variétés. Ce qui unit ces appareils, c'est leur capacité à la fois à mesurer et à transformer certaines quantités.
Il est courant de considérer le schéma de fonctionnement des appareils de mesure du type correspondant, dans lequel le signal est traité en plusieurs étapes. D'abord, le convertisseur la reçoit, puis la transforme en une valeur mesurable, puis la transforme en énergie utile. Par exemple, si un capteur de courant de mesure analogique est utilisé, l'énergie électrique est transformée en énergie mécanique.
Bien sûr, des mécanismes spécifiques pour l'application de solutions appropriées peuvent être présentés dans une gamme extrêmement large. L'utilisation des transformations de mesure à des fins scientifiques dans le cadre de l'infrastructure d'expérimentation et de recherche est largement répandue. Ce qui unit la plupart des transducteurs de mesure est leur adaptabilité, tout d'abord, pour travailler avec l'utilisation de caractéristiques normalisées lors du traitement ou de la transformation d'un signal. BoîteNotez que ces spécifications ne sont pas toujours destinées à l'utilisateur final de l'onduleur. Leur activation dans de nombreux cas est effectuée en mode caché. Une personne, utilisant des convertisseurs de signal appropriés, ne reçoit en sortie que le signal requis, adapté pour une utilisation à diverses fins.
Ainsi, ces solutions, en règle générale, ne sont pas utilisées comme des types d'infrastructure indépendants. Ils font partie d'appareils plus complexes - par exemple, des systèmes d'automatisation des mesures en production. Les transducteurs de mesure sont le plus souvent classés en 2 groupes principaux - primaires et intermédiaires. Il sera utile de considérer les spécificités des deux.
Classification des transducteurs de mesure: solutions primaires et intermédiaires
Les appareils appartenant à la catégorie des primaires sont généralement utilisés comme capteurs. C'est-à-dire qu'il s'agit de convertisseurs sur lesquels l'une ou l'autre valeur mesurée agit directement. Les appareils restants sont classés comme intermédiaires. Ils sont placés dans l'infrastructure de mesure immédiatement après les premiers et peuvent être responsables d'un grand nombre d'opérations liées à la transformation. Quelles opérations spécifiques peuvent être effectuées par un convertisseur de niveau de signal du type correspondant ? Ceux-ci sont communément appelés:
- mesure d'indicateurs physiques pour différentes grandeurs;
- diverses transformations d'échelle;
- transformation de signaux numériques en analogiques et vice versa;
- transformations fonctionnelles.
Notez qu'unle classement peut être considéré comme conditionnel. Ceci est principalement dû au fait que plusieurs transducteurs primaires peuvent être situés dans le même instrument de mesure. Une autre raison de considérer la classification discutée ci-dessus comme conditionnelle est que, dans différents types d'infrastructures, les mesures peuvent être effectuées selon des principes différents.
Tubes intensificateurs
Un autre type d'appareil populaire dans divers secteurs de l'économie est un tube intensificateur d'image. Il, comme d'autres types d'appareils décrits ci-dessus, peut être présenté dans une large gamme de conceptions. Les convertisseurs électron-optiques sont unis par un principe de fonctionnement commun: il s'agit de la conversion d'un objet invisible - par exemple, éclairé par l'infrarouge, l'ultraviolet ou, par exemple, les rayons X, dans le spectre visible.
Dans ce cas, l'opération correspondante est généralement effectuée en 2 étapes. Au premier stade, le rayonnement invisible est reçu par une photocathode, après quoi il est transformé en signaux électroniques. Qui sont déjà à la deuxième étape convertis en une image visible et affichés à l'écran. S'il s'agit d'un écran d'ordinateur, le signal peut être pré-converti en code numérique.
Les tubes renforçateurs sont des solutions traditionnellement classées en plusieurs générations. Les dispositifs liés au premier comprennent une fiole à vide en verre. Il contient une photocathode et une anode. Une différence de potentiel se forme entre eux. Lors de la demande deUn convertisseur de tension optimal à l'intérieur forme une lentille électronique capable de focaliser les flux d'électrons.
Les transducteurs de deuxième génération ont des modules d'accélération d'électrons, ce qui améliore la luminosité de l'image. Les dispositifs de troisième génération utilisent des matériaux qui permettent d'augmenter de plus de 3 fois la sensibilité de la photocathode en tant que composant clé du convertisseur électron-optique.
Caractéristiques des transducteurs résistifs
Les transducteurs résistifs sont un autre type d'appareil courant. Considérez leurs caractéristiques plus en détail.
Ces transducteurs sont adaptés pour changer leur propre résistance électrique sous l'influence de l'une ou l'autre grandeur mesurée. Ils peuvent également corriger les mouvements angulaires et linéaires. Le plus souvent, ces convertisseurs sont inclus dans des systèmes d'automatisation avec des capteurs de pression, de température, de niveau d'éclairage et de mesure de l'intensité de divers types de rayonnement. Principaux avantages des transducteurs résistifs:
- fiabilité;
- aucune relation entre la précision des mesures et la stabilité de la tension d'alimentation.
Il existe un grand nombre de variétés d'appareils associés. Parmi les plus populaires figurent les capteurs de température. Étudions leurs caractéristiques.
Capteurs de température résistifs
Ces convertisseurs de signal ont des composants sensibles aux changements de température ambiante. S'il augmente, leur résistance peut augmenter. Ces appareils se caractérisent principalement par une très grande précision. Dans certains cas, ils permettent de modifier la température avec une précision d'environ 0,026 degrés Celsius. Ces appareils contiennent des éléments en platine - dans ce cas, le coefficient de résistance sera plus faible, ou en cuivre.
L'utilisation de capteurs résistifs se caractérise par un certain nombre de nuances. Ainsi, il convient de tenir compte du fait que des valeurs plus élevées du courant d'excitation fourni au capteur augmentent sa sensibilité à la température, mais, en même temps, chauffent les éléments du convertisseur correspondant. Cela entraîne dans de nombreux cas une diminution de sa précision. Par conséquent, il est recommandé d'assurer des performances de courant d'excitation optimales, en tenant compte des conditions de mesure spécifiques. Le calcul peut prendre, par exemple, la conductivité thermique du milieu dans lequel le capteur est utilisé - air ou eau. En règle générale, les indicateurs recommandés pour les courants d'excitation sont définis par les fabricants de capteurs du type correspondant. Cependant, ils peuvent varier considérablement en fonction des métaux utilisés dans la conception des appareils. De plus, lors de l'utilisation des capteurs en question, il est nécessaire de prendre en compte un indicateur tel que la valeur limite du courant de fonctionnement. Habituellement, il est également déterminé par le fabricant.
Les capteurs résistifs sont parmi les types de transducteurs les plus courants dans les ménages. Cela est dû en grande partie aux avantages technologiques importants de nombre de leurs variétés. Par exemple, siparler de thermistances - elles se caractérisent par une sensibilité élevée, une compacité et un faible poids. Le type de capteurs approprié peut être utilisé pour mesurer la température de l'air dans diverses conditions. Leur production n'implique le plus souvent pas de coûts importants. Certes, les thermistances présentent également des inconvénients - tout d'abord, il s'agit d'un degré élevé de non-linéarité, ce qui permet de les utiliser en pratique dans des plages de température assez étroites.
Le type correspondant de convertisseurs de signal (leurs types et leur objectif peuvent être déterminés sur la base de différents critères de classification) sont largement utilisés dans la vie quotidienne. Par exemple, il est courant d'inclure dans leur composition des capteurs de température contenant des éléments en platine et en cuivre:
- infrastructure de chauffage - afin de mesurer la température du liquide de refroidissement dans certaines parties de l'équipement, ainsi que dans la pièce chauffée;
- machines à laver - afin de mesurer la température de l'eau et de l'adapter aux différents programmes de lavage;
- fers à repasser - de même pour assurer la température de repassage optimale dans un mode de fonctionnement particulier;
- cuisinières électriques, ainsi que d'autres types d'équipements pour la cuisson - également afin d'assurer leur fonctionnement lorsque certains modes d'utilisation sont activés.
Convertisseurs de rhéostat
Les convertisseurs rhéostat sont un autre type populaire de dispositifs résistifs. Leur principe de fonctionnement est basé sur la mesure de la résistance électriquede l'un ou l'autre conducteur sous l'influence du déplacement d'entrée. En pratique, ce transducteur comporte des éléments aptes à se déplacer sous l'influence de la valeur mesurée. Le plus souvent, les appareils en question sont inclus dans des diviseurs de tension ou font partie intégrante de ponts de mesure.
Si nous parlons des avantages qui caractérisent les convertisseurs de rhéostat, ceux-ci incluent:
- aucun effet réactif sur les composants mobiles;
- haute efficacité;
- petites dimensions, possibilité d'utilisation dans des infrastructures fonctionnant à la fois en courant continu et alternatif.
Dans le même temps, les convertisseurs résistifs du type correspondant ne sont pas toujours fiables et, dans de nombreux cas, nécessitent des ressources importantes de la part de l'entreprise pour maintenir la fonctionnalité.
