مبدل سیگنال چیست؟

مبدل سیگنال دستگاهی است که سیگنال‌ها را از حسگرها به سیگنال‌های جریان صنعتی تبدیل می‌کند، سیگنال‌های ورودی آنالوگ را به سیگنال‌های خروجی آنالوگ تبدیل می‌کند، سیگنال‌ها را عادی می‌کند یا سیگنال‌ها را جدا می‌کند.

سیگنال های الکترونیکی که توسط یک آشکارساز شناسایی می شوند به دلیل تفاوت در داده های اندازه گیری شده (مانند دما، فشار و ولتاژ) ماهیت متفاوتی دارند.

این امر ورود مستقیم داده ها به مدارهای کنترل را دشوار می کند. بنابراین، لازم است داده ها را به شکل سیگنالی که به راحتی قابل استفاده باشد، مخفی یا عادی سازی کنیم.

جدا کننده ها
اثرات مشکلات در میدان را می توان با جداسازی الکتریکی تجهیزات کنترل در یک اتاق کنترل از مشکلات ناشی از محیط در میدان به حداقل رساند.

مبدل ترموکوپل
دما در یک کوره گازسوز با یک ترموکوپل اندازه گیری می شود و با عبور دادن آن از مبدل ترموکوپل به سیگنال DC نرمال تبدیل می شود و سپس آن سیگنال به کنترل کننده وارد می شود. کنترل کننده می تواند دمای داخل کوره را با مقایسه دما با مقدار تنظیم شده و کنترل یک شیر کنترل کند.

مشخصات عملکرد
مشخصات عملکرد مبدل های سیگنال شامل مشخصات کانال، دقت، وضوح، مشخصات سیگنال، گزینه های نصب و رابط کاربری است.

مشخصات کانال را وارد کنید
مبدل های سیگنال می توانند ورودی های تک سر یا دیفرانسیل داشته باشند. دستگاه مبدل سیگنال می تواند چندین کانال برای این نوع ورودی ها داشته باشد.

سیگنال های آنالوگ یک سیگنال موجی هستند که به این معنی است که مقدار به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند و می تواند هر مقداری را در یک محدوده داشته باشد. مبدل های سیگنال با ورودی های آنالوگ می توانند چندین کانال داشته باشند. کانال ها یا تک سر هستند یا دیفرانسیل.

ورودی های تک پایانی فقط یک سیم پایین دارند که بین همه ورودی ها مشترک است. به عنوان مثال یک برد می تواند ۲ ورودی تک سر داشته باشد، دو خط ورودی و یک خط زمین وجود دارد. ورودی‌های تک‌انتهی ارزان‌تر هستند و دو برابر تعداد ورودی‌ها را در کانکتور سیم‌کشی هم اندازه می‌دهند، زیرا فقط به یک ورودی آنالوگ و یک ورودی زمین نیاز دارند که بین همه ورودی‌ها مشترک است. آنها در فضا صرفه جویی می کنند و نصب آنها راحت تر است. هنگامی که خروجی های تک سر در دسترس هستند، تامین کنندگان اغلب حداکثر تعداد خروجی کانال آنالوگ را دو برابر تعداد خروجی های دیفرانسیل تعیین می کنند.

کانال دیفرانسیل دارای دو ورودی است. ولتاژ سیگنالی است که بین دو ورودی پردازش می شود. برد دارای یک سیگنال و یک پایه زمین برای هر ورودی خواهد بود تا اختلاف ولتاژ اندازه گیری بین دو سیگنال متصل به یک زمین امکان پذیر باشد. کانال های دیفرانسیل رد نویز حالت مشترک عالی را ارائه می دهند. این نوع ورودی باید زمانی که EMI، RIF یا نویز وجود دارد استفاده شود.

سیگنال های دیجیتال مقادیر “در بین” ندارند. آنها یک سیگنال روشن یا خاموش هستند که یک موج مربعی تولید می کنند. سیگنال های دیجیتال اطلاعات را به کد باینری تقسیم می کنند که یک سری از ۱ و ۰ ثانیه است. گیرنده داده کد را مجدداً به اطلاعات مفید جمع می کند. سیگنال دیجیتال به کاربران اجازه می دهد اطلاعات بیشتری را در فضای کوچکتر ارسال کنند.

دقت
دقت به عنوان تفاوت (خطا) بین مقدار واقعی و نشانه بیان شده به عنوان درصد از دهانه تعریف می شود. دقت، که به عنوان درصدی از محدوده اندازه گیری در مقیاس کامل نشان داده می شود، به ملاحظات خطی بودن شرطی سازی سیگنال، پسماند و ملاحظات دما بستگی دارد. این شامل اثرات ترکیبی روش، ناظر، دستگاه و محیط است.

دقت استاتیک اثرات ترکیبی خطی، پسماند و تکرارپذیری است. به صورت +/- درصد خروجی مقیاس کامل بیان می شود. باند خطای استاتیک معیار خوبی برای دقتی است که در دمای ثابت می توان انتظار داشت.

خطی بودن انحراف منحنی کالیبراسیون از یک خط مستقیم مشخص است. یکی از راه‌های اندازه‌گیری خطی بودن، استفاده از روش حداقل مربعات است که بهترین تناسب را به خط مستقیم می‌دهد. بهترین خط مستقیم (BSL) خطی بین دو خط موازی است که تمام مقادیر خروجی در مقابل فشار روی منحنی کالیبراسیون را در بر می گیرد.

تکرارپذیری توانایی یک مبدل برای بازتولید خوانش های خروجی زمانی است که فشار یکسان به مبدل به طور مکرر، تحت شرایط یکسان و در یک جهت اعمال شود.

هیسترزیس حداکثر اختلاف خروجی در هر فشاری در محدوده مشخص شده است، زمانی که مقدار ابتدا با افزایش و سپس با کاهش فشار نزدیک می شود. هیسترزیس دما توانایی سنسور برای دادن خروجی یکسان در دمای معین قبل و بعد از چرخه دما است.

وضوح
وضوح به درجه ظرافت کلمه دیجیتالی نشان دهنده مقدار آنالوگ اشاره دارد. وضوح برای مبدل آنالوگ به دیجیتال تعداد بیت هایی است که برای نمایش سیگنال ورودی آنالوگ استفاده می شود. هر چه رزولوشن بیشتر باشد، سیگنال آنالوگ را می توان دقیق تر تکرار کرد. وضوح برای مبدل های دیجیتال به آنالوگ مشابه است اما معکوس است. آنها کد را به DAC با وضوح بالاتر افزایش می دهند که اندازه گام های کوچک تری را در خروجی آنالوگ ایجاد می کند.

مشخصات سیگنال
سیگنال ورودی با ورود به مبدل می تواند مشخصات مختلفی داشته باشد. نوع مبدل انتخابی تا حد زیادی به نوع سیگنال ورودی از سیستم و سیگنال خروجی مورد نظر بستگی دارد. سیگنال ورودی می تواند دارای ویژگی هایی مانند

ولتاژ و/یا جریان از نوع DC
ولتاژ و/یا جریان از نوع AC
شکل موج های فرکانس برای فرکانس های مختلف، پالس یا شکل موج های تخصصی.
شارژی که از یک دستگاه پیزوالکتریک می آید و معمولاً نیاز به تهویه دارد.
گزینه های نصب
فرم فاکتورهای مختلفی برای مبدل های سیگنال وجود دارد. دستگاه ها را می توان بر روی موارد زیر نصب کرد:

ریل استاندارد Deutsches Institute for Normung (DIN) یک استاندارد آلمانی است.
بردهای مدار چاپی (PCB) که به محفظه ها متصل می شوند یا به صفحات پشتی کامپیوتر وصل می شوند.
دیوارها، کابینت ها، محفظه ها یا پانل های دارای پیچ و مهره.
واحدهای رک که در داخل یک رک مخابراتی استاندارد ۱۹ اینچی قرار می گیرند.
واحدهای سبک های مدولار شامل واحدهای روی هم چیده می شوند که در جایگاه ها، شکاف ها یا جعبه ها قرار می گیرند.
نیمکت‌ها یا پایه‌های مستقل که اغلب دارای پوشش کامل یا کابینت و رابط‌های یکپارچه هستند.