V porovnání s analogem. Rozdíly mezi digitálními a analogovými servy

0

Existují vědecké práce (např. Chakrapani & Palem) a zařízení (např. Lyric), které používají to, čemu se říká pravděpodobnostní logika. Předpokládám, že myšlenkou je, že výstupy takového zařízení, dané nějakými vstupy, konvergují k nějakému rozdělení pravděpodobnosti. Jaký je rozdíl mezi těmito zařízeními a analogovými signály? Jsou tedy tato zařízení stále považována za digitální, analogový, smíšený signál?

• 1 odpověď

řazení:

Aktivita

0

Zdá se, že tento článek popisuje novou (pravděpodobnostní) booleovskou logiku a nejedná se o implementaci. Zrovna jsem se díval na papír, ale vypadá to, že je to další z těch teorií. Mimochodem, existuje jednoduchý důvod, proč vám pravděpodobnostní logici nedají to, co vám dávají klasičtí logici, totiž že nejsou pravdivě funkční (tj. hodnota A a B nezávisí pouze na hodnotě A a hodnota B).

Pokud jde o implementaci takové věci na čip: Myslím, že obojí je možné. Pokud to uděláte digitálně, pak počítáte pravděpodobnosti a můžete také spustit nějaký kód na procesoru. Opravdu nevím o analogových implementacích, ale myslím, že jakákoli základní analogová součást (tranzistor, operační systém atd.) lze považovat za provádění některých zákl aritmetická operace pomocí napětí a proudů. Zda tento vzorec vede k závěrům, které dodržují nebo se přibližují Kolmogorovovým zákonům pravděpodobnosti, je jiná otázka, ale předpokládám, že je to možné a možná se tak stalo.

Využití digitálních technologií v CCTV se neustále zvyšuje. Podívejme se na rozdíly mezi digitální a analogovou televizí.
Začátek a konec každého procesu je analogový signál. Mezilehlé hodnoty lze převést do digitálního formátu, což poskytuje mnoho výhod. Lidské smyslové orgány (ucho, oko, nos, kůže atd.) reagují pouze na spojitý analogový signál.

Analogové systémy

Analogový signál je spojitý signál elektrického napětí, který představuje fyzikální proces, jako je světlo, zvuk nebo jakákoli jiná proměnná. Ačkoli je analogový proces srozumitelnější, má mnoho omezení.

Hluk a rušení

Všechny elektronické obvody a zařízení produkují určité množství náhodného šumu. Kromě toho existuje také vnější elektromagnetické rušení. Protože analogový signál je spojitá funkce, tento šum a rušení se stává součástí signálu a nelze je zcela eliminovat. Hlukové složky se zvyšují s počtem elektrických obvodů.

Zkreslení

Analogový signál závisí na úměrnosti mezi fyzikálním procesem a jeho odpovídajícím elektrickým napětím. Většina analogových obvodů je nelineárních, což znamená, že výstupní signál přesně neodpovídá vstupnímu signálu. Obvykle nelze tuto polohu zcela napravit. Navíc ve velkém systému se tato zkreslení hromadí. Ve všech analogových obvodech dochází k malým změnám úrovně signálu v důsledku vnějších faktorů, jako jsou změny teploty. Nelze je opravit, protože jsou neoddělitelné od samotných signálů.

Digitální systémy

Digitální systém je složitější, ale oproti analogovému systému má mnoho výhod.

Přesná reprezentace

Jakmile je analogový signál převeden na digitální signál, mohou být jeho parametry zachovány beze změny v celém systému bez ohledu na jeho velikost (kromě případu, kdy je použita komprese). K tomu dochází v důsledku odolnosti digitálního systému vůči vnějšímu šumu a rušení.

Přenos signálu bez ztráty informací

Všechny systémy přenosu signálu jsou primárně analogové a mají problémy se šumem a zkreslením. Digitální signály však mohou být chráněny proti chybám, což umožňuje přenos digitálních signálů bez zkreslení.

Složitost procesu

V analogovém systému každý krok v procesu komplexního zpracování signálu obvykle vyžaduje samostatný obvod. V digitálním systému procesor(CPU) lze naprogramovat tak, že pomocí vhodného softwaru může provádět různé kroky. To umožňuje digitálnímu systému zvládnout mnohem více procesů.

Nízké náklady

Výroba integrovaných obvodů (IC) pro digitální systémy je mnohem levnější než pro analogové systémy.

Digitální úložiště bylo jedním z prvních použití digitálního videa. Digitální video signály lze uložit do paměti pomocí rychlé hledání. Tato paměť také umožňuje zobrazovat signály v různých formátech bez ohledu na formát příchozího signálu. Je možné zobrazit signály s různými rozlišeními a formáty (PAL, NTSC atd.).

Nevýhody digitálních video systémů

• Náročnější na pochopení a design
• Vyžaduje větší šířku pásma (avšak různé metody komprese tuto nevýhodu překonává).
• Nedochází k postupnému zhoršování digitálního signálu – i malá chyba může zkreslit celý obraz.

Překlad: Y.M.Gedzberg

Mezi hlavní nevýhody digitálních systémů pro přenos, zpracování a ukládání zvukových signálů patří:

1) rozšíření frekvenčního pásma. Přenos analogových signálů vyžaduje frekvenční pásmo, které není větší než šířka pásma původního signálu. Potřeba rozšíření šířky pásma pro průchod digitálních signálů je dána tím, že vzorky jsou reprezentovány ve formě kombinací binárních kódů, při jejichž přenosu je každý bit kódové kombinace zobrazen jako samostatný impuls. Proto jsou jednou z hlavních nevýhod digitální reprezentace signálů vysoké požadavky na šířku pásma komunikačních kanálů a kapacitu paměťových zařízení;

2) analogově-digitální převod. Při zavádění ADC se snaží najít kompromis mezi přesností původní reprezentace signálu v digitální podobě, které je dosaženo zvýšením počtu kvantizačních úrovní a vzorkovacích frekvencí, a stupněm rozšíření šířky pásma potřebného pro přenos digitálního signálu, popř. skladovací kapacita potřebná k jeho uložení. Je běžnou praxí, že audio signály ADC jsou dostatečné vysoký stupeň přesnost (asi 16 bitů na 1 vzorek) s následným snížením počtu bitů na vzorek pomocí různých schémat digitální komprese;

3) nutnost synchronizace času. Synchronizace určuje časy, ve kterých musí být počítán příchozí signál, aby se rozhodlo, jaká hodnota byla přenesena. Pro optimální detekci signálu musí být generátor pulsů synchronizován s časováním pulsů přicházejících z linky. Problém se zhoršuje v případech, kdy je síť tvořena více ústřednami a je nutné řešit problémy vnitřní a celosíťové synchronizace;

4) nekompatibilita se stávajícími analogovými zařízeními. Digitální zařízení, které se používá například v místním telefonní sítě, nutně poskytuje standardní analogové „rozhraní“ se zbytkem sítě. Dokud nebudou všechny sítě plně digitální, bude prakticky nemožné dosáhnout maximálních výhod digitálních telefonních systémů z hlediska kvality signálu a poskytování „nehlasových“ služeb.

Hlavní technické výhody digitálních systémů pro zpracování, přenos a ukládání audio signálů jsou následující:

1) možnost regenerace signálu. Hlavní výhodou digitálního systému je, že pravděpodobnost výskytu chyby v lineární cestě při přenosu zprávy může být velmi malá zavedením regenerátorů do mezilehlých bodů přenosových linek. Mezilehlé uzly budou detekovat a regenerovat digitální signály dříve, než zkreslení vyskytující se v kanálu dosáhne úrovně, která povede k chybám příjmu, tj. vliv těchto zkreslení je vyloučen. Naproti tomu v analogových systémech se šum a zkreslení hromadí, když signál prochází z jednoho místa na druhé. Pokud je počet bodů regenerace v navrženém digitálním komunikačním systému dostatečný k odstranění chyb v kanálu, pak je kvalita přenosu v komunikační síti určena pouze procesem převodu signálu do digitální podoby, nikoli přenosovým systémem. ;

2) schopnost pracovat při nízkých hodnotách odstupu signálu od šumu (rušení). Šum a rušení při přenosu audio signálů v analogových sítích jsou nejvýraznější během pauz, kdy je amplituda signálu malá. Dalším z hlavních problémů při návrhu a provozu analogových sítí, například v telefonii, je potřeba eliminovat přechodné rušení mezi obvody, kterými se přenáší řeč. Problém se stává ještě akutnějším v těch obdobích, kdy je konverzace v jednom kanálu pauza a druhý, ovlivňující kanál vysílá signál na maximální výkonové úrovni. V digitálních systémech jsou během pauz přenášeny určité kombinace kódů a úroveň výkonu signálů přenášených během pauz je stejná jako během přenosu užitečné informace. Protože regenerace signálu během digitálního přenosu eliminuje téměř veškerý šum vznikající v přenosovém médiu, je šum volného kanálu (během pauzy) určen pouze procesem kódování, nikoli přenosovým vedením. Pauzy tedy nejsou definovány maximální úrovněšum, jako je tomu v analogových systémech, a přechodové rušení nízké úrovně je eliminováno během procesu regenerace v digitálních regenerátorech nebo přijímačích.

Digitální přenosové linky poskytují možnost prakticky bezchybného přenosu zpráv po komunikačních kanálech s hodnotami odstupu signálu od šumu řádově 15-25 dB v závislosti na metodě kódování (akceptovaná hodnota signál-k -poměr šumu při přenosu z jednoho koncového zařízení na druhé v analogové síti je 46, respektive 40 dB pro místní a mezinárodní komunikační linky), což zajišťuje konkurenceschopnost digitálních systémů ve srovnání s analogovými při použití v podmínkách nízkého příjmu úrovně signálu a přítomnost přechodného rušení;

3) snadnost přenosu řídicích informací. Řídicí informace jsou převážně digitální povahy a lze je proto snadno začlenit do digitálního přenosového systému. Bez ohledu na způsob zavádění řídicí informace do digitální cesty (multiplexování s časovým dělením, zavádění speciálních kombinací řídicích kódů) se řídicí informace ve vztahu k přenosovému systému ukazuje jako nerozeznatelná od informační zprávy. Naproti tomu analogové přenosové systémy mají méně, často velmi omezené, schopnosti pro přenos řídicích informací, což vedlo ke vzniku mnoha různých typů formátů řídicích signálů a potřebě navrhnout zařízení pro rozpoznávání a převod těchto formátů;

4) přizpůsobivost jiným typům služeb. Použití analogové sítě, například telefonní sítě, k organizaci jiných typů komunikace, které nejsou určeny pro přenos hlasových informací, může vyžadovat zvláštní opatření pro přizpůsobení se podmínkám přenosu řečového signálu (zejména pro dodržení frekvence pásmo do 4 kHz). Naopak v digitálním systému má jakákoli zpráva standardní formát akceptovaný v přenosovém systému. Přenosový systém tedy nemusí analyzovat typ přenášené informace a může být obecně lhostejný k povaze zátěže, kterou obsluhuje;

5) digitální zpracování signálu. Zpracování signálu obvykle označuje takové operace se signály, které zlepšují nebo transformují jejich vlastnosti. Hlavní výhody digitálního zpracování signálu jsou následující:

Programovatelnost. Pro zpracování signálu lze použít jednu základní strukturu s proměnným algoritmickým nebo parametrickým popisem v digitální paměti různé typy;

Sdílení. Jediné zařízení pro digitální zpracování signálu lze použít ke zpracování mnoha signálů uložením mezivýsledků každého procesu do paměti RAM (random access memory) a zpracováním sekvence signálu nějakým cyklickým způsobem sdílení času;

Automatické ovládání. Vzhledem k tomu, že na vstupech a výstupech zařízení pro digitální zpracování signálu jsou používána digitální data, lze správnou činnost zařízení kontrolovat standardním způsobem porovnáním odezvy na jeho výstupu s určitou testovací sekvencí dat zaznamenaných v paměti;

Všestrannost. Protože digitální zpracování signálu je implementováno digitálními logickými obvody, proces zpracování může zahrnovat mnoho různých funkcí, které nemusí být možné nebo nepraktické implementovat v analogové formě.

Příklady operací souvisejících se zpracováním signálu a realizovaných efektivněji v digitálním zpracování jsou: detekce (generování) určitých frekvencí, zesílení (útlum), korekce, filtrování, kompenzace, konverze různých formátů zpráv;

6) Snadnost formování skupiny. Podstatou metod tvorby skupin (vícekanálový přenos signálu) je, že zprávy z různých zdrojů informací se spojují do skupinového signálu, který je přenášen po komunikační lince. Při použití analogových komunikačních systémů se obvykle používá princip frekvenčního dělení kanálů (FDM), ve kterém je každý kanál systému opatřen určitým úsekem frekvenčního rozsahu, jehož šířka je stejná nebo větší než frekvence pásmu předplatitelského kanálu. V digitálních vícekanálových komunikačních systémech, obvykle postavených na principu časového dělení kanálů (TDC), jsou signály přenášeny střídavě po komunikační lince z různých zdrojů zpráv s využitím plné frekvenční šířky pásma lineární cesty během přenosu signálů z každého zdroje.

Zařízení FDM je obvykle dražší než zařízení TDM, i když se vezmou v úvahu náklady na analogově-digitální konverzi. Je třeba poznamenat, že vytváření skupinových analogových signálů s TRC je také poměrně jednoduše implementováno, nevýhodou analogových systémů s TRC je však jejich nízká odolnost proti šumu, kvůli náchylnosti úzkých analogových impulsů k rušení, zkreslení, přeslechům a intersymbolům. rušení;

7) snadnost klasifikace. Na rozdíl od analogových zpráv, jejichž šifrování je poměrně pracný úkol a spolehlivost šifrování je často nedostatečná, je implementace kódování a dekódování digitálního toku jednodušší a efektivnější.

Mnoho výhod digitálního přenosu (ve srovnání s analogovým) lze také připsat digitálnímu záznamu. První z těchto výhod je možnost určovat kvalitu přehrávání během záznamu a udržovat tuto kvalitu po neomezenou dobu periodickým kopírováním (regenerováním) digitálně zaznamenaných informací, což u analogového záznamu není možné.

Další výhodou digitálních úložných systémů je schopnost používat nekvalitní (nelineární) záznamová média s nižším odstupem signálu od šumu ve srovnání s analogovými médii. V důsledku toho se digitální přehrávací zařízení stanou pro spotřebitele ekonomicky atraktivní díky snížení nákladů na elektronické produkty a záznamová média.

8) Analýza a syntéza zvukových signálů, zejména řeči, je oblastí široce rozšířeného výzkumu úzce souvisejícího s převodem řeči do digitální podoby. Některé z kodérů a dekodérů řeči pracující při nejnižších bitových rychlostech zahrnují určitý stupeň analýzy a syntézy řečových signálů v digitální formě.

9) vysoká spolehlivost a stupeň integrace s jinými zařízeními (především digitálními), snadné propojení s počítačem.

Zavádění DSP probíhá obzvláště rychlým tempem v různých typech komunikací, zejména bezdrátových. Takové nástroje zahrnují digitální přepínače pro automatické telefonní ústředny, nástroje pro rozpoznávání řeči v systémech hlasového ovládání, nástroje pro kódování řeči a multiplexování kanálů v telefonních a celulárních radiotelefonních komunikačních systémech, nástroje pro kompresi obrazu ve videotelefonii a nástroje pro ochranu informací před neoprávněným přístupem. Nové technické požadavky na komunikační systémy generace 3G zahrnují použití vyšších frekvenční rozsahy(2-3 GHz), rozšíření šířky pásma kanálů a paketů, vysoké rychlosti přenosu dat (až 2 Mbit/s). Mobilní terminály nové generace musí poskytovat plný přístup k internetu se schopností vyměňovat si audio/video informace.

Akcelerátory založené na digitálních signálových procesorech (DSP) zvyšují výkon počítače řádově i více a v kombinaci s analogovými vstupně/výstupními rozhraními proměňují PC v pracovní stanici pro řešení problémů v akustice, radaru, televizním a rozhlasovém vysílání, lékařství atd. V mnoha ohledech právě schopnosti efektivního zpracování řečových, zvukových a obrazových informací v hardwarových obvodech založených na DSP umožnily kvalitativní skok ve využití výpočetní techniky.

Úvod

Cílem této práce je zvážit výhody digitální technologie a jejich důvody.

Digitální technologie jako takové spoléhají na reprezentaci signálů v diskrétních pásmech analogových úrovní spíše než jako spojité spektrum. Všechny úrovně v rámci pásma představují stejný stav signálu.

Od konce 90. let minulého století se všeobecně uznává, že budoucnost leží v digitálních technologiích. V této práci se pokusím vyzdvihnout hlavní důvody a teze tohoto pohledu.

1. Analogový signál

Analogový signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí času a spojitou sadou možných hodnot. Takové signály jsou popsány spojité funkcečas, proto se analogový signál někdy nazývá spojitý signál.

Vlastnosti analogových signálů do značné míry odrážejí jejich kontinuitu:

· Absence jasně rozlišitelných diskrétních úrovní signálu znemožňuje aplikaci pojmu informace ve formě, jak je chápána v digitálních technologiích pro její popis. „Množství informací“ obsažených v jednom odečtu bude omezeno pouze dynamickým rozsahem měřicího přístroje.

· Žádná redundance. Z kontinuity hodnotového prostoru vyplývá, že jakýkoli šum vnesený do signálu je nerozeznatelný od signálu samotného, ​​a proto nelze obnovit původní amplitudu. Ve skutečnosti je filtrování možné například pomocí frekvenčních metod, pokud existují dodatečné informace o vlastnostech tohoto signálu (zejména o frekvenčním pásmu).

Zvažte tento typ signálu při jednoduchý příklad. Během hovoru naše hlasivky vydávají určité vibrace různé tonality (frekvence) a hlasitosti (úroveň zvukového signálu). Tato vibrace, která urazí určitou vzdálenost, vstupuje do lidského ucha a působí tam na takzvanou sluchovou membránu. Tato membrána začne vibrovat se stejnou frekvencí a silou vibrací, jakou vydávaly naše zvukové šňůry, jen s tím rozdílem, že síla vibrací poněkud slábne kvůli překonávání vzdálenosti.

Takže přenos hlasové řeči z jedné osoby na druhou lze bezpečně nazvat analogový přenos signálu, a proto.

Jde o to, že naše hlasivky vydávají stejnou zvukovou vibraci, jakou vnímá lidské ucho (co říkáme, to slyšíme), tedy vysílané a přijímané. zvukový signál, má podobný tvar pulzu a stejné frekvenční spektrum zvukových vibrací, nebo jinými slovy „podobné“ zvukové vibrace.

Nyní se podívejme na složitější příklad. A pro tento příklad si vezměme zjednodušené schéma telefonu, tedy telefonu, který lidé používali dlouho před příchodem celulární komunikace.

Během hovoru se vibrace zvuku řeči přenášejí na citlivou membránu sluchátka (mikrofon). Poté se v mikrofonu zvukový signál přemění na elektrické impulsy a poté se přes dráty dostane do druhého sluchátka, ve kterém se elektrický signál pomocí elektromagnetického měniče (reproduktoru nebo sluchátka) přemění zpět na zvukový signál.

Ve výše uvedeném příkladu znovu: " analogový» konverze signálu. To znamená, že vibrace zvuku mají stejnou frekvenci jako frekvence elektrického impulsu v komunikační lince a také zvuk a elektrické impulsy mají podobný tvar (tj. podobný).

Při přenosu televizního signálu má samotný analogový radiotelevizní signál poměrně složitý tvar pulsu a také poměrně vysokou frekvenci tohoto pulsu, protože je přenášen na velké vzdálenosti, např. zvukové informace a video.

2. Digitální signál

Digitální signál je datový signál, ve kterém je každý z reprezentujících parametrů popsán funkcí diskrétního času a konečnou sadou možných hodnot.

Signály jsou diskrétní elektrické nebo světelné impulsy. U této metody je celá kapacita komunikačního kanálu využita k přenosu jednoho signálu. Digitální signál využívá celou šířku pásma kabelu. Šířka pásmaje rozdíl mezi maximální a minimální frekvencí, která může být přenášena po kabelu. Každé zařízení v takových sítích odesílá data oběma směry a některá mohou přijímat a vysílat současně. Úzkopásmové systémy přenášejí data jako digitální signál o jedné frekvenci.

Diskrétní digitální signál je obtížnější přenášet na dlouhé vzdálenosti než analogový signál, takže to musí být nejprve modulovatna straně vysílače a demodulovat na straně přijímače informací. Použití algoritmů pro kontrolu a obnovu digitální informace v digitálních systémech může významně zvýšit spolehlivost přenosu informací.

Je třeba mít na paměti, že skutečný digitální signál je ve své fyzikální podstatě analogový. Vlivem šumu a změn parametrů přenosových vedení má kolísání amplitudy, fáze/frekvence polarizace. Ale tento analogový signál (pulzní a diskrétní) je vybaven vlastnostmi čísla. Díky tomu je možné k jeho zpracování použít numerické metody (počítačové zpracování).

Například, "digitální signál"Vezměme si princip přenosu informací pomocí poměrně známé „Morseovy abecedy“. Pro ty, kteří nejsou obeznámeni s tímto typem přenosu textových informací, níže stručně vysvětlím základní princip.

Dříve, když se přenos signálu vzduchem (pomocí rádiového signálu) teprve rozvíjel, technické možnosti vysílacího a přijímacího zařízení neumožňovaly přenášet řečový signál na velké vzdálenosti. Proto se místo řečové informace používaly informace textové. Protože se text skládá z písmen, byla tato písmena přenášena pomocí krátkých a dlouhých pulzů tónového elektrického signálu.

Tento přenos textové informace se nazýval přenos informací pomocí Morseovy abecedy.

Tónový signál měl ve svých elektrických vlastnostech velký propustnost, než řeč, a v důsledku toho se zvětšil dosah vysílacího a přijímacího zařízení.

Jednotky informace v takovém přenosu signálu se běžně nazývaly „tečka“ a „pomlčka“. Tedy krátce nový signál znamenal tečku a dlouhý tón znamenal pomlčku. Zde se každé písmeno abecedy skládalo ze specifické sady teček a čárek. Například dopis Abyl označen kombinací" .- " (tečka-pomlčka) a písmeno B" - … "(pomlčka-tečka-tečka-tečka) a tak dále.

To znamená, že přenášený text byl zakódován pomocí teček a čárek ve formě krátkých a dlouhých segmentů tónového signálu. Pokud jsou slova „MORSEOVKA“ vyjádřena tečkami a čárkami, bude to vypadat takto:

Digitální signál je založen na velmi podobném principu kódování informace, liší se pouze samotné jednotky informace.

Jakýkoli digitální signál se skládá z takzvaného „binárního kódu“. Zde se jako jednotky informace používají logická 0 (nula) a logická 1 (jedna).

Vezmeme-li jako příklad obyčejnou kapesní svítilnu, tak pokud ji zapnete, bude se zdát, že znamená logickou jedničku, a pokud ji vypnete, bude to znamenat logickou nulu.

V digitálních elektronických obvodech jsou logické jednotky 1 a 0 považovány za určitou úroveň elektrického napětí ve voltech. Takže například logická jednička bude znamenat 4,5 voltu a logická nula bude znamenat 0,5 voltu. Přirozeně, pro každý typ digitálního mikroobvodu jsou hodnoty napětí logické nuly a jedničky různé.

Jakékoli písmeno abecedy, jako ve výše popsaném příkladu s Morseovou abecedou, v digitální podobě, se bude skládat z určitého počtu nul a jedniček, uspořádaných v určité sekvenci, které jsou zase zahrnuty do paketů logických impulsů. Takže například písmeno A bude jeden balíček impulsů a písmeno B bude další balíček, ale v písmenu B bude posloupnost nul a jedniček jiná než v písmenu A (tedy jiná kombinace uspořádání nul a jedniček).

V digitální kód, můžete zakódovat téměř jakýkoli typ přenášeného elektrického signálu (včetně analogového) a nezáleží na tom, zda se jedná o obraz, video signál, zvukový signál nebo textovou informaci, a tyto typy signálů můžete přenášet téměř současně (v jeden digitální stream).

3. Analogová zařízení

S příchodem elektřiny měli lidé možnost využívat zařízení poháněná proudem. Každý den se objevovalo stále více nových zařízení, rozvíjela se věda, zlepšovala se technologie. Tehdy byly všechny vynálezy považovány za analogové. Slovo „analog“ znamenalo, že zařízení funguje analogicky s něčím. Aby to bylo jasnější, uvažujme o měřicím zařízení. Řekněme, že potřebujete sestavit graf měření; samotná naměřená data jsou známá. Přístroj nejprve ze známých dat odvodí rovnici, která popisuje chování grafu, a poté se pokusí graf sestrojit. Funguje analogicky s rovnicí a přísně dodržuje její zákony. A jak přesně rovnice popisuje graf, není pro zařízení důležité. Analogová elektronická zařízení jsou tedy zařízení pro zesilování a zpracování analogových elektrických signálů, vyrobená na základě elektronických zařízení. Existují dva velké skupiny, podle kterého lze analogová elektronická zařízení klasifikovat:

· Zesilovače jsou zařízení, která pomocí energie zdroje energie tvoří nový signál, který je ve tvaru víceméně přesnou kopií daného, ​​ale převyšuje jej proudem, napětím nebo výkonem.

· Zařízení na bázi zesilovačů jsou převážně převodníky elektrických signálů a odporů.

Převodníky elektrického signálu ( aktivní zařízení analogové zpracování signálu) - jsou prováděny na bázi zesilovačů, buď přímo použitím těchto se speciálními zpětnovazebními obvody, nebo jejich mírnou úpravou. Patří sem zařízení pro sčítání, odečítání, logaritmování, antilogaritmování, filtrování, detekci, násobení, dělení, porovnávání atd. Odporové měniče jsou vyráběny na bázi zesilovačů s zpětná vazba. Mohou transformovat velikost, typ a povahu odporu. Používají se v některých zařízeních pro zpracování signálu. Speciální třídu tvoří všechny druhy generátorů a souvisejících zařízení.

4. Digitální zařízení

Digitální jsou měřicí přístroje, které automaticky generují diskrétní signály informací o měření a poskytují údaje v digitální podobě. Pod oddělenýpochopit signály, jejichž hodnoty jsou vyjádřeny počtem N pulzů. Systém pravidel pro reprezentaci informací pomocí diskrétních signálů se nazývá kód. Diskrétní signály na rozdíl od spojitých mají pouze konečný počet hodnot, určený zvoleným kódem.

Hlavní a povinnou funkční jednotkou elektronických digitálních měřicích přístrojů jsou analogově-digitální převodníky, ve kterých je měřený analogový, tzn. kontinuálně v čase se fyzická veličina X automaticky převádí na ekvivalentní digitální kód, stejně jako digitální čtecí zařízení, ve kterých je přijímáno kódové signály N jsou převedeny na číselné znaky desítková soustava zápisy vhodné pro vizuální vnímání. Digitální forma prezentace výsledku měření oproti analogové zrychluje čtení a výrazně snižuje pravděpodobnost subjektivních chyb. Protože většina digitálních měřicích přístrojů obsahuje předběžné analogové převodníky určené ke změně měřítka měřené vstupní hodnoty x nebo k jejímu převodu na jinou hodnotu Y = f(x), výhodnější pro zvolený způsob kódování, pak obecný případ Blokové schéma zařízení je uvedeno ve formě Obr.

Blokové schéma digitálního měřicího přístroje

Moderní digitální přístroje obsahují analogově-digitální převodníky schopné produkovat stovky nebo více převodů za sekundu, což umožňuje zaznamenávat rychle se vyskytující fyzikální procesy a snadno propojit výzkumné objekty s počítačem. Digitální zařízení jsou novou etapou ve vývoji technologie, která pracuje s digitálními daty.

Pro názornost uvažujme stejný případ – je potřeba sestavit graf na základě daných měření. Zařízení nevytvoří rovnici, rozdělí graf na malé kousky a na základě známých dat vypočítá souřadnice pro každý kus. Poté zařízení podle získaných souřadnic vykreslí každý dílek a vzhledem k tomu, že takových dílků je obrovské množství, budou představovat souvislý graf. Takto funguje digitální technologie.

5. Hlavní výhody digitálních přístrojů oproti analogovým

Digitální signál má díky svým elektrickým vlastnostem (jako v příkladu s tónovým signálem) větší kapacitu přenosu informace než analogový signál. Digitální signál lze také přenášet na větší vzdálenost než analogový, aniž by došlo ke snížení kvality přenášeného signálu. Například spojitý zvukový signál přenášený jako sekvence 1s a 0s lze bezchybně rekonstruovat za předpokladu, že přenosový šum nebyl dostatečný k tomu, aby zabránil identifikaci 1s a 0. Hodinu hudby lze uložit na CD pomocí asi 6 miliard binárních číslic. To je zvláště důležité v posledních letech, s ohledem na enormní nárůst přenášených informací (nárůst počtu televizních a rozhlasových kanálů, nárůst počtu telefonních účastníků, nárůst počtu uživatelů internetu a rychlosti internetových linek) .

Ukládání informací v digitálních systémech je jednodušší než v analogových. Odolnost digitálních systémů proti šumu umožňuje ukládat a načítat data bez poškození. V analogovém systému může stárnutí a opotřebení degradovat zaznamenané informace. V digitálu, pokud celkové rušení nepřekročí určitou úroveň, lze informace obnovit naprosto přesně.

Digitální systémy s počítačem řízené lze ovládat pomocí software, přidání nových funkcí bez výměny hardwaru. Často to lze provést bez zapojení výrobce jednoduchou aktualizací softwarového produktu. Tato funkce umožňuje rychle se přizpůsobit měnícím se požadavkům. Kromě toho je možné použít složité algoritmy, které jsou v analogových systémech nemožné nebo proveditelné, ale pouze za velmi vysoké náklady.

Při přenosu digitálního televizního signálu již divák neuvidí takovou vadu jako „obraz je zasněžený“, jako tomu bylo u analogového signálu se špatným příjmem. Při digitálním přenosu televizních kanálů může být kvalita obrazu pouze dobrá, nebo při špatném příjmu nebude obraz vůbec žádný (to znamená buď ano, nebo ne).

Ohledně digitálního přenosu telefonické rozhovory, pak zde, s dobrá kvalita Lze přenášet jak šepot, tak výkřik, nízké i vysoké tóny a nezáleží na tom, v jaké vzdálenosti se telefonní účastníci nacházejí.

Digitální technologie byla vždy lepší než analogová technologie v přesnosti. Porovnejme například analogové a digitální diktafony. Pokud potřebujete zaznamenat hlasové informace, digitální zařízení se s úkolem vypořádá lépe než analogové. To se projeví na kvalitě záznamu. Faktem je, že analogový rekordér nereprodukuje informace tak přesně, do nahrávky se přimíchá šum, zatímco digitální rekordér zbytečný šum odfiltruje a zvuk bude tedy věrohodnější.

Digitální technologie je menší. Zařízení jsou postavena na mikroobvodech schopných provádět operace sčítání a odčítání na číslech, a proto jsou malé. Na rozdíl od analogových zařízení mohou být data z moderních zařízení rychle zpracována počítači. Analogová data lze samozřejmě také umístit do počítače, ale ten je bude muset nejprve přeložit do „svého“ digitálního jazyka.

Digitální technologie je ekonomičtější a vydrží déle. Mikroobvody spotřebovávají méně energie a mohou správně fungovat po dlouhou dobu, zatímco mechanické zařízení rychle selže.

Digitální zařízení se také mohou pochlubit:

· Malá chyba. Přesnost analogových přístrojů je omezena chybami měřicích převodníků, samotného měřicího mechanismu, chybami stupnice atd.

· Vysoký výkon (počet měření za jednotku času);
Při měření časově proměnných veličin hraje důležitou roli výkon. Pokud indikační priority nevyžadují vysokou rychlost, protože možnosti operátora s nimi pracujícího jsou omezené, pak naopak požadavek rychlosti nabývá na významu při zpracování informací pomocí počítačů, ke kterým jsou často připojena digitální zařízení.
· Absence subjektivní chyby v odečtech výsledku měření - subjektivní chyby spojené s charakteristikami lidského vidění, v důsledku paralaxy, v důsledku rozlišovací schopnosti oka.

6. Digitální filtr

Digitální filtr - v elektronice jakýkoli filtr, který zpracovává digitální signál za účelem zvýraznění a/nebo potlačení určitých frekvencí tohoto signálu. Na rozdíl od digitálního filtru se analogový filtr zabývá analogovým signálem, jeho vlastnostmi nediskrétnív souladu s tím přenosová funkce závisí na vnitřních vlastnostech jejích základních prvků.

Výhody digitálních filtrů oproti analogovým jsou:

· Vysoká přesnost (přesnost analogových filtrů je omezena tolerancí prvků).

· Stabilita (na rozdíl od analogového filtru není přenosová funkce závislá na driftu charakteristik prvků).

· Flexibilita konfigurace, snadná změna.

· Kompaktnost - analogový filtr na velmi nízké frekvenci (například zlomky hertzů) by vyžadoval extrémně objemné kondenzátory nebo induktory.

Ale jsou tu i nevýhody:

· Obtížná práce s vysokofrekvenčními signály. Frekvenční pásmo je omezeno Nyquistovou frekvencí, která se rovná polovině vzorkovací frekvence signálu. Proto se analogové filtry používají pro vysokofrekvenční signály, popř vysoké frekvence neexistuje žádný užitečný signál, nejprve potlačí vysokofrekvenční složky pomocí analogového filtru a poté zpracují signál digitálním filtrem.

· Obtížnost práce v reálném čase - výpočty musí být dokončeny během vzorkovacího období.

· Vysoká přesnost a vysoká rychlost zpracování signálu vyžadují nejen výkonný procesor, ale také dodatečné, možná drahé, Hardware ve formě vysoce přesných a rychlých analogově-digitálních převodníků.

7. Analogově-digitální převodník

Typicky je to analogově-digitální převodník elektronické zařízení, převod napětí na binární digitální kód. Některá neelektronická zařízení s digitálním výstupem by však měla být také klasifikována jako tento typ, například některé typy převodníků úhlu na kód. Nejjednodušším jednobitovým binárním převodníkem je komparátor.

Rozlišení ADC- minimální změna hodnoty analogový signál, který lze tímto zařízením převádět - je spojen s jeho bitovou kapacitou. V případě jediného měření bez zohlednění šumu je rozlišení přímo určeno bitovou kapacitou převodníku.

Kapacita ADCcharakterizuje počet diskrétních hodnot, které může převodník vytvořit na výstupu. V binárních zařízeních se měří v bitech, v ternárních zařízeních se měří v tritech. Například binární 8bitový převodník je schopen produkovat 256 diskrétních hodnot (0...255), protože . 8bitová trojka je schopna produkovat 6561 diskrétních hodnot, protože .

Frekvence konverzeobvykle vyjádřeno v počtech za sekundu. Moderní ADC mohou mít kapacitu až 24 bitů a rychlost převodu až miliardu operací za sekundu (samozřejmě ne současně). Čím vyšší je rychlost a bitová kapacita, tím obtížnější je získat požadované vlastnosti, tím je převodník dražší a složitější. Rychlost převodu a bitová hloubka spolu určitým způsobem souvisí a my můžeme obětováním rychlosti zvýšit efektivní bitovou hloubku převodu.

Kvantovací šum- chyby, ke kterým dochází při digitalizaci analogového signálu. V závislosti na typu analogově-digitální konverze mohou vznikat v důsledku zaokrouhlení (na určitou číslici) signálu nebo zkrácení (vyřazení číslic nižšího řádu) signálu.

Aby bylo zajištěno vzorkování 100 kHz sinusového signálu s chybou 1 %, musí být doba převodu ADC 25 ns. Zároveň je pomocí takto vysokorychlostního ADC zásadně možné vzorkovat signály o šířce spektra asi 20 MHz. Vzorkování pomocí samotného zařízení tedy vede k znatelnému rozporu mezi požadavky mezi rychlostí ADC a periodou vzorkování. Tento rozdíl může dosáhnout 2...3 řádů a značně zvyšuje náklady a složitost procesu vzorkování, protože i pro úzkopásmové signály vyžaduje poměrně vysokorychlostní převodníky. Pro poměrně širokou třídu rychle se měnících signálů je tento problém vyřešen použitím zařízení typu sample-and-hold, které mají krátkou dobu apertury.

8. Digitální a analogové kopírování

Od konce 90. let se trh s velkoformátovými kopírkami a inženýrské systémy Existuje jasný trend přechodu od analogové k digitální technologii. V dnešní době většina výrobců upravila svou produktovou řadu. Mnoho z nich zcela opustilo výrobu analogových kopírek.

Trend k digitální technologii je zcela pochopitelný. Za prvé, mnoho podniků, které chtějí držet krok s dobou a být konkurenceschopné, řeší problém přenosu toku dokumentů do elektronický pohled. Za druhé, zvyšují se požadavky na kvalitu dokumentů, což určuje image podniku v očích partnerů a zákazníků.

V tomto ohledu má multifunkční digitální technologie významné výhody oproti analogové technologii, především díky samotným principům digitálního a analogového kopírování.

výhody:

· Možnost připojení k počítači

· Digitální technika umí nejen kopírovat dokumenty, ale také tisknout soubory z počítače, stejně jako skenovat originály a převádět je do elektronické podoby například pro uložení do elektronického archivu. Analogová zařízení mohou pouze kopírovat.

· Kvalita kopírování

· Digitální technologie umožňuje získat více kopií Vysoká kvalita, protože soubor naskenovaný do paměti zařízení lze digitálně zpracovat. Nejužitečnějším využitím této funkce je vymazání pozadí při kopírování plánů. Digitální fotoaparáty navíc podporují fotografický režim a mnohem lépe vykreslují odstíny šedé a polotóny. Při kopírování barevných obrázků mohou digitální stroje rozlišovat mezi různými barvami tím, že je tisknou v různých odstínech šedé.

· Digitální technologie navíc nepoužívá optiku, která přenáší světlo odražené od originálu do fotoválce. Tato optika pro analogová zařízení vyžaduje pravidelnou údržbu, protože se na ní shromažďuje prach, což také ovlivňuje kvalitu výtisků.

· Široká funkčnost

· Digitální zpracování předlohy umožňuje nejen zlepšit kvalitu kopií, ale také předlohu transformovat, například změnou měřítka, aplikací inverze, negativu atd.

· Spolehlivost

· Vyšší spolehlivost digitální techniky je spojena nejen s absencí optiky a podsvícení, kterou je potřeba pravidelně měnit, ale také s jiným způsobem replikace. Při tisku na analogovém stroji musí být originál nejen vytažen ve směru skenování, ale také vrácen do původní polohy před další kopií. Digitální zařízení podává originál jednou, zapamatuje si ho a poté vytváří kopie, přičemž kopie tiskne z paměti.

9. Digitální a analogové hudební zařízení

Již dlouhou dobu, v naší době digitální technologie, jsme přestali přemýšlet o tom, jak pohodlnější jsou digitální hardwarové zdroje ve srovnání s analogovými. V zásadě, když přechod z analogového na digitální zařízení teprve začínal, probíhalo mnoho debat na téma jednoduchosti použití, technických výhod a naopak nevýhod digitálu oproti analogu. Ale teď čas od času tato otázka stále vyvstává různé situace, a to jak v různých nahrávacích studiích, tak v klubech. Jaké jsou výhody digitálního zařízení oproti analogovému a v čem je digitální zařízení horší než starší provedení?

Nejprve si stručně promluvme o principech, na kterých je založena digitalizace zvuku.

Pro převod analogového zvuku na digitální existují analogově-digitální převodníky; právě tato zařízení jsou schopna převést spojitý analogový signál na posloupnost jednotlivých čísel, tedy učinit jej diskrétním. Převod probíhá následovně: digitální zařízení změří amplitudu analogového signálu mnohokrát za sekundu a výsledky těchto měření vystaví přímo ve formě čísel. Výsledek měření zároveň není přesnou analogií spojitého elektrického signálu. Úplnost shody závisí na počtu měření a jejich přesnosti. Frekvence, při které se měření provádějí, se nazývá vzorkovací frekvence a přesnost měření amplitudy udává počet bitů použitých k označení výsledku měření. Tento parametr je bitová hloubka.

Převod analogového signálu na digitální se tedy skládá ze dvou fází: diskreditovatpodle času a kvantování(vyrovnání) v amplitudě. Diskreditace časem znamená, že signál je reprezentován řadou jeho odečtů (vzorků), odebraných ve stejných časových intervalech. Když například řekneme, že vzorkovací frekvence (běžněji nazývaná vzorkovací frekvence) je 44,1 kHz, znamená to, že signál je vzorkován 44 100krát za sekundu. Hlavní otázkou v první fázi převodu analogového signálu na digitální (digitalizace) je zpravidla volba frekvence analogového signálu, protože na tom přímo závisí kvalita výsledku převodu. Předpokládá se, že rozsah frekvencí, které člověk slyší, je od 20 do 20 000 Hz, a aby byl analogový signál přesně rekonstruován z jeho vzorků, musí být frekvence diskreditace alespoň dvojnásobkem maximální zvukové frekvence. Pokud tedy skutečný analogový signál, který bude následně převeden do digitální podoby, obsahuje frekvenční složky od 0 kHz do 20 kHz, pak vzorkovací frekvence takového signálu nesmí být menší než 40 kHz. Během procesu diskreditace prochází frekvenční spektrum analogového zvuku velmi významnými změnami. Jakmile je původní analogový signál s relativně nízkou frekvencí zdiskreditován, je to sekvenční časová řada velmi úzkých pulzů různých amplitud a s velmi širokým spektrem až několika megahertzů. Proto je spektrum zdiskreditovaného signálu mnohem širší než spektrum původního analogového signálu. Z toho plyne závěr: nejvhodnější digitalizace nastává dne zvýšená frekvence zdiskreditované a s vysokou bitovou hloubkou.

Princip činnosti analogových zařízení je založen na kontinuitě signálu v elektrickém obvodu. Důvodem přechodu výrobních technologií z analogové na digitální byla především potřeba zlepšit kvalitu zvuku, ukládání a automatizaci pracovního procesu. Ale zároveň je CD v důsledku komprese původního signálu po procesu digitalizace horší v celkové kvalitě zvuku než vinyl, protože frekvenční rozsah původního signálu během analogového záznamu neprochází prakticky žádnými změnami (jako u redukce šumu , to také závisí na jehlách na hráčích) . Proto profesionálové preferují zvuk vinylu před CD.

10. Nevýhody digitálních zařízení

Ještě pár slov bych rád věnoval nevýhodám digitální technologie, která může být v hromadné výrobě velmi důležitá.

V některých případech digitální obvody používat více energie než analog k provedení stejného úkolu, generovat více tepla, což zvyšuje složitost obvodu, například přidáním chladiče. To může omezit jejich použití v přenosných zařízeních napájených bateriemi.

Například, Mobilyčasto používají nízkoenergetické analogové rozhraní k zesílení a naladění rádiových signálů ze základnové stanice. Základnová stanice však může používat energeticky náročný, ale vysoce flexibilní softwarově definovaný rádiový systém. Takový základnové stanice lze snadno přeprogramovat pro zpracování signálů používaných v nových standardech mobilní komunikace.

Digitální obvody jsou někdy dražší než analogové.

Je také možné ztratit informace při převodu analogového signálu na digitální. Matematicky lze tento jev popsat jako zaokrouhlovací chybu.

V některých systémech může ztráta nebo poškození jednoho kusu digitálních dat zcela změnit význam velkých bloků dat.

Bibliografie

analogové digitální signálové zařízení

1. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuit Design. Ve 3 svazcích: T. 2. Přel. z angličtiny - 4. vyd., revidováno. a doplňkové - M.: Mir, 1993. - 371 s.

Hanzel G.E. Příručka pro výpočet filtrů. USA, 1969. / Přel. z angličtiny, ed. A.E. Znamensky. M.: Sov. rozhlas, 1974. - 288 s.

. "Zpracování digitálních signálů". L.M. Goldenberg, B.D. Matyushkin - M.: Rádio a komunikace, 1985

Biryukov S.A. Digitální zařízení na integrovaných obvodech MOS / Biryukov S.A.-M.: Radio and communications, 2007.-129 s.: ill. - (Hromadná rozhlasová knihovna; číslo 1132).

Gorbačov G.N. Chaplygin E.E. Průmyslová elektronika / Ed. prof. V.A. Labuntsová. - M.: Energoatomizdat, 1988.

Shkritek P. Referenční příručka k audio obvodům: Přel. z němčiny-M. Mir, 1991. - 446 s.: ill.

Shilo V.L. Populární digitální mikroobvody: Adresář / Shilo V.L.-M.: Metalurgie, 2008.-349 s. - (Hromadná rozhlasová knihovna; číslo 1111).

Goldenberg L.M. Pulzní a digitální přístroje: Učebnice pro vysoké školy / Goldenberg L.M.-M.: Komunikace, 2009.-495 s.: ill..-Bibliografie: s. 494-495.

Bukreev I.N. Mikroelektronické obvody digitálních zařízení / Bukreev I.N., Mansurov B.M., Goryachev V.I. - 2. vyd., revidováno. a doplňkové..-M.: Sov. rozhlas, 2008.-368 s.

Zdravím vás, drazí přátelé, kolegové a partneři!

„Které tenzometry jsou lepší – digitální nebo analogové? A pro koho jsou lepší?

Tyto otázky v poslední době slýchám čím dál častěji. A odpovědi na ně mají stále častěji opačné významy – to někdo dokazuje digitální senzory- to je všelék na všechny problémy při provozu vah, jiné jsou naopak jejich zdrojem.

V řadách diskutujících lze identifikovat několik hlavních zainteresovaných skupin specialistů, kteří zajišťují různé fáze životní cyklus vážicí systémy:

• vývojáři, výrobci a prodejci senzorů a dalších součástí vah;
• vývojáři, výrobci a prodejci samotných vah a vážicích systémů obecně;
• zaměstnanci metrologických středisek;
• specialisté z opravárenských organizací;
• spotřebitelé-kupující váhy.

Každodenní kontakt se všemi uvedenými skupinami specialistů, stejně jako obchodní model mnou řízeného podniku, který současně vykonává obchodní, inovační, projekční, výrobní a provozní činnosti, mě nutí neustále vystupovat a hájit zájmy jednoho. nebo jiná skupina.

V tomto článku se pokusím popsat hlavní rysy použití analogových a digitální senzory s minimálním možným počtem odborných termínů a komplikovaných technických informací.

Než ale začneme popisovat všechna pro a proti, pojďme si nejprve ve zjednodušené formě porozumět principu fungování vah s analogovými a digitální tenzometry.

Typicky při použití analogové senzory Je použito následující schéma zapojení (zjednodušená verze na příkladu automobilových nebo kočárových vah):

Schéma 1: Připojení analogových snímačů zatížení v nákladních váze.

Informace od analogové tenzometry prochází kabelem do připojovací svorkovnice. Zpravidla jsou v krabici instalovány přesné rezistory pro vyrovnání citlivostí každého senzoru a jejich analogového součtu. Poté celkový signál vstupuje do indikátoru hmotnosti, kde je signál digitalizován pomocí analogově-digitálního převodníku (ADC). Stejný indikátor má program pro kalibraci váhy, který přiřazuje digitální kód hodnotám v jednotkách hmotnosti (kg, gramy, tuny atd.)

Níže je uvedena zjednodušená struktura vážního systému využívajícího digitální senzory:

Schéma 2: Připojení digitálních snímačů zatížení v nákladních váze.

Při použití digitálních tenzometrů probíhá měření úplně stejně jako při použití analogových. Jediný rozdíl je v tom, že k digitalizaci nedochází v indikátoru hmotnosti, ale v každém senzoru zvlášť, a poté je digitální kód přenesen do propojovací skříňky a do indikátoru hmotnosti nebo počítače. Pokud není použit indikátor hmotnosti, pak se systém zkalibruje a výsledky se vizualizují pomocí speciálního softwaru na počítači.

Nyní se podívejme krok za krokem na hlavní rozdíly mezi používáním digitálních a analogových tenzometrů a v důsledku toho na jejich výhody a nevýhody.

1. Způsob přenosu dat z tenzometru do systému (rozdíl mezi digitálním signálem a analogovým signálem).

Rozdíl mezi způsoby přenosu signálů analogovými a digitálními tenzometry do vážícího systému je následující.

Zde samozřejmě vítězí digitální senzory nad analogovými. Digitální signál lze přenášet na vzdálenost 1000 - 1200 metrů bez výrazného zhoršení kvality, na rozdíl od analogového: až 200 metrů. Zde se stačí rozhodnout, zda takovou vzdálenost od čidel k vážicímu terminálu potřebujete?!

3. Při výměně digitálních siloměrů není nutná kalibrace a ověřování vah. Je to tak?

Ano i ne! To znamená, že teoreticky můžete změnit digitální snímač a znát určité kalibrační koeficienty (informace o převodních charakteristikách z průvodní dokumentace snímače) je zaregistrovat do vážicího zařízení. To stačí k obnovení funkčnosti váhy. Váhy budou fungovat, cílí na střední třídu přesnosti. Ale bez kalibrace vah s referenčním závažím je práce na takových vahách nezákonná (podle stávajících technických předpisů a GOST). Všechny počty senzorů nainstalovaných v automobilových vahách jsou zaznamenány v pasu, do kterého ověřovatel vloží svůj podpis a pečeť, což znamená, že váhy odpovídají průměrné třídě přesnosti a jsou připraveny k použití.

A při výměně některého ze snímačů je nutné pozvat metrologa (ověřovatele) se standardní zátěží a váhu překalibrovat. A poté proveďte změny v pasu pro váhy a zapište si nové číslo nainstalovaného senzoru.

4. Které tenzometry jsou přesnější, digitální nebo analogové?

To je na začátek špatná otázka. Přesnost snímačů hmotnosti, ale i vah obecně, je určena mezemi dovolených absolutních chyb měření vyjádřených v jednotkách hmotnosti až e - hodnota ověřovacího dílku. A nezáleží na tom, zda je snímač analogový nebo digitální.

Přesnost snímačů je vyjádřena třídou přesnosti (dle OIML jedná se o C2, C3, C4, C5) a je určena úrovní vývoje, technologickými a metrologickými možnostmi podniku - výrobce snímačů.

To znamená, že přesnost digitálních a analogových snímačů je stejná za předpokladu, že tyto snímače mají stejnou třídu přesnosti.

5. V jakých systémech můžete vidět hodnoty každého senzoru zvlášť? A proč to tak je?

Jak jsem psal výše, informace z analogových tenzometrů jsou digitalizovány až po jejich sečtení v propojovací skříňce. To znamená, že nemůžeme získat digitální data z každého senzoru. Digitální kód a následně váhu vidíme ze všech senzorů, nikoli z každého zvlášť. U digitálních senzorů je signál v tenzometru okamžitě digitalizován, to znamená, že dostáváme data z každého senzoru.

Proč je to nutné? Pokud je potřeba porovnávat nebo analyzovat hodnoty hmotnosti z každého tenzometru, například v kočárových nebo nákladních váze pro určení těžiště nebo dokonce zatížení vozíku, nejsou pro nás analogové snímače bez přídavných zařízení vhodné.

6. Zaměnitelnost tenzometrů různých výrobců a práci s různými indikátory hmotnosti.

V současné době neexistují žádné vyměnitelné digitální snímače zatížení od různých výrobců. Vzhledem k zaměnitelnosti snímačů od různých výrobců jsou výhodnější analogové snímače.

Digitální siloměr a různí výrobci mají své vlastní protokoly výměny dat, proto je při výměně nutné vyměnit snímač pouze za stejný. A tyto senzory fungují pouze s proprietárním digitálním indikátorem nebo softwarem „OWN“.

V analogových systémech je vše mnohem jednotnější. Nejen, že jsou snímače téměř všech známých světových výrobců zaměnitelné, ale lze s nimi použít vážicí zařízení od jakéhokoli výrobce, pokud splňuje technické specifikace.

7. Které tenzometry jsou spolehlivější: analogové nebo digitální?

Všichni víme, že čím méně prvků v systému, tím menší je pravděpodobnost, že selže. Přítomnost další elektronické desky v konstrukci digitálního senzoru potenciálně snižuje jeho spolehlivost.

Spolehlivost elektronických součástek vestavěných analogově-digitálních a procesorových prvků ve srovnání s provozní spolehlivostí elastických prvků, struktur tenzometrů a elektronické desky nastavení analogových snímačů jsou výrazně vyšší.

Proto je třeba uznat, že spolehlivost analogových a digitálních senzorů je „zhruba“ stejná, a to navzdory skutečnosti, že digitální senzory používají více elektronických součástek.

8. Cena.

Všechny firmy zpravidla tvrdí, že cena digitálních senzorů je vyšší než analogových. A všichni mají téměř pravdu. Přesněji, trochu špatně. Pokud porovnáte náklady na analogový snímač od německého nebo amerického výrobce s digitálním snímačem od čínského výrobce, pak je vysoká pravděpodobnost, že digitální snímač od čínského výrobce je levnější. A to rozhodně neznamená, že je horší. To je ovlivněno dalšími faktory, které jsou popsány v.

Pokud porovnáte náklady na analogové a digitální snímače od stejného výrobce, pak samozřejmě digitální bude dražší.

V tomto bodě chci zkombinovat několik výhod digitálních senzorů, jako jsou:

9. Snadné nastavení váhy, diagnostika poruch a servis.

Pojďme se střídat. Začněme tím, že instalace tenzometrů do vah probíhá stejným způsobem, protože celkové rozměry stejného modelu jsou stejné. Liší se totiž nastavení samotných vah.

Jak se to stane? První věc, kterou musíte udělat po instalaci všech senzorů, je takzvané „vyrovnání rohu“. Jak jsem psal dříve, u analogových snímačů se to děje pomocí rezistorů v připojovacím součtu. Změnou odporu jednoho z rezistorů přivedeme systém ke stejným datům. (to se děje tak, že kdekoli je náklad na plošině, indikátory jsou stejné). U digitálních snímačů se takové nastavení provádí pomocí speciálních koeficientů, které seřizovač zadá do paměti indikátoru hmotnosti. To je vše. To je přesně ten rozdíl.

Co se týče diagnostiky šupin. S digitálními senzory je to velmi jednoduché. Samotné vážicí zařízení „ukáže“, který senzor selhal, protože se neustále dotazuje na funkčnost každého senzoru (tzv. „autodiagnostika“).

Pokud dojde k poruše analogového snímače, bude nutné poruchu určit odpojením jednoho snímače od spojovací skříňky. Nebo vše deaktivujte a diagnostikujte je jeden po druhém. Ale zpravidla ani tato složitost postupu nezabere specialistovi déle než půl hodiny.

Servis nebo výměna poškozeného snímače je stejná. Rozdíl je v tom, že při použití analogového snímače bude nutné systém opět „upravit“ pomocí rezistorů, jak jsem psal výše. V digitálu – zadejte koeficient znovu. A pak bude nutné ověřit váhy bez ohledu na typ snímače.

Mnozí také tvrdí, že pokud jeden digitální senzor selže, automobilová váha bude nadále fungovat. Samozřejmě bude, ale ani jeden sebevědomý výrobce nebo metrolog nepřevezme odpovědnost za tvrzení, že systém funguje bez dalších chyb. Tato chyba závisí především na umístění nákladu na vážicí plošině. A pokud většina hmotnosti tohoto nákladu připadne na nefunkční snímač, může se chyba výrazně zvýšit.

Pojďme si nyní stručně ukázat rozdíly mezi analogovými a digitálními tenzometry v tabulce.

Kritérium	Analogové tenzometry	Digitální tenzometry
Imunita proti hluku	Dobré do 200m	Dobré do 1200 metrů
Vzdálenost od váhy k zařízení		Až 1200 metrů
Kalibrace váhy při výměně senzoru	Požadované	Požadované
Přesnost		Určeno třídou přesnosti (Podle OIML C2, C3, C4, C5...)
Schopnost „vidět váhu“ z každého senzoru	Žádná možnost	Je zde možnost
Zaměnitelnost	Snímače zatížení od různých výrobců jsou zaměnitelné a je možná práce s různými indikátory hmotnosti.	Snímače jsou zaměnitelné pouze se stejnými. Pracujte pouze s váhami stejného výrobce.
Spolehlivost	Přibližně stejné, ale má jednodušší strukturu	Přibližně stejné, ale má složitější strukturu
	Níže při porovnání stejného výrobce	Výše, při srovnání stejného výrobce
Snadné nastavení váhy, diagnostika poruch a servis	Méně pohodlné	Přijatelnější

Výsledek:

Samozřejmě z hlediska snadnosti diagnostiky, konfigurace a údržby jsou digitální senzory lepší a vhodnější pro použití. Ale je to lepší a výhodnější pro výrobce a organizace oprav a údržby.

Pro spotřebitele (kupující) elektronické váhy Při použití digitálních senzorů ve vahách ve srovnání s analogovými neexistují žádné zjevné výhody.

Hlavní výhoda analogové senzory:

Cenová výhoda. Při vytváření vah a výměně analogových snímačů při poruchách (blesk, přetížení...) je jejich použití výhodnější.

Jasné dvě výhody digitální tenzometry:

• stanovení nejen celkové hmotnosti váženého zboží, ale i jeho rozložení(rozdíl v zatížení podvozků železničního vozu, určení polohy posunutí těžiště atd.). Při stavbě takových vážicích systémů pomocí digitálních senzorů je možné znát informace o aktuálním zatížení každého senzoru zvlášť.
• přenos informací ze senzorů do elektronického zpracovatelského zařízení na vzdálenost až 1200 m. To je způsobeno tím, že digitální kanály přenos informací z hlediska zachování přesnosti vlastností signálu je efektivnější.

A na závěr je třeba zvážit hybridní analogově-digitální systémy, které při použití analogových senzorů umožňují přijímat informační toky z každého jednotlivého senzoru a v případě potřeby organizovat digitální kanály pro přenos informací v měřítku. Strukturní diagramy transformace v takových systémech lze znázornit takto:

Schéma 3: Připojení analogových tenzometrů přes 8kanálový ADC.

Schéma 4: Připojení analogových tenzometrů přes 8kanálový ADC zabudovaný do indikátoru hmotnosti.

Implementace takových strukturálních transformací je možná pomocí vícekanálových analogově-digitálních převodníků (ADC). Konstrukčně nejsou kombinovány se senzory a mohou být umístěny buď v digitálním indikátoru vážení, přičemž informace z každého senzoru do indikátoru jsou přenášeny v analogové formě, nebo přímo vedle senzorů (například pod plošinou pro příjem hmotnosti) , přičemž informace jsou přenášeny do vážícího systému v digitální podobě .

Tímto způsobem můžete získat výhody systémů využívajících jak digitální tenzometry, tak analogové.

Doufám, že moje úvaha doplní vaše představy o moderních schématech konstrukce vážících tenzometrických systémů a bude vám užitečná v praktických činnostech!

Mnoho jiných zajímavé články Na tenzometry a jejich aplikace se můžete podívat na našem webu v sekci ČLÁNKY.

výkonný ředitel skupina společností "World of Libra" (Ukrajina),

generální ředitel ZEMIK CIS LLC (Rusko),