U usporedbi s analognim. Razlike između digitalnih i analognih servo motora

0

Postoje znanstveni radovi (npr. Chakrapani & Palem) i uređaji (npr. Lyric) koji koriste ono što se zove probabilistička logika. Pretpostavljam da je ideja da se izlazi takvog uređaja, s obzirom na neke ulaze, konvergiraju u neku distribuciju vjerojatnosti. Koja je razlika između ovih uređaja i analognih signala? Dakle, smatraju li se ti uređaji još uvijek digitalnim, analognim, mješovitim signalom?

• 1 odgovor

Sortiranje:

Aktivnost

0

Čini se da ovaj članak opisuje novu (probabilističku) Booleovu logiku, a ne radi se o implementaciji. Upravo sam gledao novine, ali izgleda da je to još jedna od onih teorija. Usput, postoji jednostavan razlog zašto vam probabilistički logičari ne daju ono što vam klasični logičari daju, naime, oni nisu funkcionalni istine (tj. vrijednost A & B ne ovisi isključivo o vrijednosti A i vrijednost B).

Što se tiče implementacije takve stvari na čipu: mislim da je oboje moguće. Ako to radite digitalno, tada računate vjerojatnosti, a mogli biste i pokrenuti neki kod na procesoru. Ne znam stvarno o analognim implementacijama, ali mislim da bilo koja osnovna analogna komponenta (tranzistor, operacijski sustav itd.) može se smatrati izvođenjem nekih osnovnih aritmetička operacija naponima i strujama. Da li obrazac proizvodi zaključke koji se pridržavaju ili približavaju Kolmogorovljevim zakonima vjerojatnosti drugo je pitanje, ali pretpostavljam da je moguće, a možda je i učinjeno.

Upotreba digitalnih tehnologija u CCTV-u je u stalnom porastu. Pogledajmo razlike između digitalne i analogne televizije.
Početak i kraj svakog procesa je analogni signal. Međuvrijednosti se mogu pretvoriti u digitalni format, što pruža mnoge prednosti. Ljudski osjetilni organi (uho, oko, nos, koža itd.) reagiraju samo na kontinuirani analogni signal.

Analogni sustavi

Analogni signal je kontinuirani signal električnog napona koji predstavlja fizički proces, poput svjetla, zvuka ili bilo koje druge varijable. Iako je analogni postupak lakše razumjeti, on ima mnoga ograničenja.

Buka i smetnje

Svi elektronički sklopovi i uređaji proizvode određenu količinu nasumičnog šuma. Osim toga, postoje i vanjske elektromagnetske smetnje. Budući da je analogni signal kontinuirana funkcija, ovaj šum i smetnje postaju dio signala i ne mogu se potpuno eliminirati. Komponente buke rastu s brojem električnih krugova.

Izobličenja

Analogni signal ovisi o proporcionalnosti između fizičkog procesa i njegovog odgovarajućeg električnog napona. Većina analognih sklopova je nelinearna, što znači da izlazni signal ne odgovara točno ulaznom signalu. Obično se ovaj položaj ne može potpuno ispraviti. Štoviše, u velikom sustavu ta se izobličenja nakupljaju. U svim analognim krugovima, male promjene u razini signala javljaju se kao rezultat vanjskih čimbenika, kao što su promjene temperature. Ne mogu se ispraviti jer su neodvojivi od samih signala.

Digitalni sustavi

Digitalni sustav je složeniji, ali ima mnoge prednosti u odnosu na analogni sustav.

Točna reprezentacija

Nakon što se analogni signal pretvori u digitalni signal, njegovi se parametri mogu održavati nepromijenjenima u cijelom sustavu, bez obzira na njegovu veličinu (osim kada se koristi kompresija). To se događa zbog otpornosti digitalnog sustava na vanjsku buku i smetnje.

Prijenos signala bez gubitka informacija

Svi sustavi prijenosa signala prvenstveno su analogni i imaju svojstvene probleme s šumom i izobličenjem. Međutim, digitalni signali mogu se zaštititi od pogrešaka, omogućujući digitalnim signalima prijenos bez izobličenja.

Složenost procesa

U analognom sustavu, svaki korak u složenom procesu obrade signala obično zahtijeva poseban krug. U digitalnom sustavu jedan CPU(CPU) može se programirati tako da pomoću odgovarajućeg softvera može izvršiti različite korake. To omogućuje digitalnom sustavu da upravlja mnogo više procesa.

Niska cijena

Integrirani sklopovi (IC) za digitalne sustave mnogo su jeftiniji za proizvodnju nego za analogne sustave.

Digitalna pohrana bila je jedna od prvih upotreba digitalnog videa. Digitalni video signali mogu se pohraniti u memoriju s brza pretraga. Ova memorija također omogućuje prikaz signala u različitim formatima, bez obzira na format dolaznog signala. Moguće je prikazati signale u različitim rezolucijama i formatima (PAL, NTSC, itd.).

Nedostaci digitalnih video sustava

• Teže za razumijevanje i dizajn
• Zahtijeva veću propusnost (međutim, razne metode kompresija prevladava ovaj nedostatak).
• Ne postoji postupno pogoršanje digitalnog signala - čak i mala pogreška može iskriviti cijelu sliku.

Prijevod: Y.M.Gedzberg

Glavni nedostaci digitalnih sustava za prijenos, obradu i pohranu audio signala uključuju:

1) proširenje frekvencijskog pojasa. Prijenos analognih signala zahtijeva frekvencijski pojas koji nije veći od propusnosti izvornog signala. Potreba za proširenjem propusnosti za prolaz digitalnih signala određena je činjenicom da su uzorci predstavljeni u obliku kombinacija binarnog koda, tijekom prijenosa kojih se svaki bit kombinacije koda prikazuje kao zasebni impuls. Stoga su jedan od glavnih nedostataka digitalnog prikaza signala visoki zahtjevi za propusnost komunikacijskih kanala i kapacitet uređaja za pohranu podataka;

2) analogno-digitalna pretvorba. Pri implementaciji ADC-a nastoji se pronaći kompromis između točnosti izvornog prikaza signala u digitalnom obliku, što se postiže povećanjem broja kvantizacijskih razina i brzina uzorkovanja, i stupnja proširenja propusnosti potrebnog za prijenos digitalnog signala, odn. kapacitet skladištenja potreban za njegovo skladištenje. Uobičajena je praksa da ADC audio signali imaju dovoljno visok stupanj točnost (oko 16 bita po 1 uzorku) uz naknadno smanjenje broja bitova po uzorku korištenjem različitih shema digitalne kompresije;

3) potreba za vremenskom sinkronizacijom. Sinkronizacija određuje vremena u kojima se dolazni signal mora brojati kako bi se odlučilo koja je vrijednost poslana. Za optimalnu detekciju signala, generator impulsa mora biti sinkroniziran s vremenom impulsa koji dolaze iz linije. Problem se pogoršava u slučajevima kada mrežu čini više sklopnih stanica i potrebno je riješiti probleme interne i mrežne sinkronizacije;

4) nekompatibilnost s postojećim analognim uređajima. Digitalna oprema koja se koristi npr. u lokalnoj telefonske mreže, nužno osigurava standardno analogno "sučelje" s ostatkom mreže. Stoga, sve dok sve mreže ne budu potpuno digitalizirane, bit će praktički nemoguće postići maksimalne prednosti digitalnih telefonskih sustava u smislu kvalitete signala i pružanja "neglasovnih" usluga.

Glavne tehničke prednosti digitalnih sustava za obradu, prijenos i pohranu audio signala su sljedeće:

1) mogućnost regeneracije signala. Glavna prednost digitalnog sustava je u tome što se vjerojatnost pojave greške na linearnom putu prilikom prijenosa poruke može učiniti vrlo malom uvođenjem regeneratora u međutočke dalekovoda. Međučvorovi će otkriti i regenerirati digitalne signale prije nego izobličenje koje se događa u kanalu dosegne razinu koja će dovesti do pogrešaka prijema, tj. utjecaj ovih distorzija je isključen. Nasuprot tome, u analognim sustavima, šum i izobličenje se nakupljaju kako signal prelazi s jednog mjesta na drugo. Ako je broj regeneracijskih točaka u projektiranom digitalnom komunikacijskom sustavu dovoljan za otklanjanje grešaka u kanalu, tada je kvaliteta prijenosa u komunikacijskoj mreži određena samo procesom pretvaranja signala u digitalni oblik, a ne prijenosnim sustavom. ;

2) sposobnost rada na niskim vrijednostima omjera signala i šuma (smetnje). Šum i smetnje tijekom prijenosa audio signala u analognim mrežama najizraženiji su tijekom pauza, kada je amplituda signala mala. Još jedan od glavnih problema u dizajnu i radu analognih mreža, na primjer, u telefoniji, je potreba za uklanjanjem prolaznih smetnji između krugova kroz koje se prenosi govor. Problem postaje još izraženiji u onim razdobljima kada postoji pauza u razgovoru na jednom kanalu, a drugi, utjecajni kanal odašilje signal maksimalnom snagom. U digitalnim sustavima tijekom pauza odašilju se određene kodne kombinacije, a razina snage signala koji se odašilju tijekom pauza ista je kao i tijekom prijenosa korisna informacija. Budući da regeneracija signala tijekom digitalnog prijenosa eliminira gotovo sav šum koji nastaje u prijenosnom mediju, šum slobodnog kanala (tijekom pauze) određuje samo proces kodiranja, a ne prijenosna linija. Dakle, pauze nisu definirane maksimalne razinešum, kao što je slučaj u analognim sustavima, a niske razine prijelaznih smetnji eliminiraju se tijekom procesa regeneracije u digitalnim regeneratorima ili prijamnicima.

Digitalni prijenosni vodovi pružaju mogućnost prijenosa poruka praktički bez grešaka preko komunikacijskih kanala s vrijednostima omjera signala i šuma reda veličine 15-25 dB, ovisno o metodi kodiranja (prihvaćena vrijednost signala do - omjer šuma pri prijenosu s jednog terminalnog uređaja na drugi u analognoj mreži je 46, odnosno 40 dB za lokalne i međunarodne komunikacijske linije), što osigurava konkurentnost digitalnih sustava u usporedbi s analognim kada se koriste u uvjetima slabog prijema razine signala i prisutnost prolaznih smetnji;

3) jednostavnost prijenosa kontrolnih informacija. Kontrolne informacije su pretežno digitalne prirode i stoga se mogu lako ugraditi u digitalni prijenosni sustav. Bez obzira na način uvođenja upravljačkih informacija u digitalni put (vremensko multipleksiranje, uvođenje posebnih kombinacija kontrolnih kodova), u odnosu na prijenosni sustav, upravljačke informacije ispadaju nerazlučivim od informativne poruke. Nasuprot tome, analogni prijenosni sustavi imaju manje, često vrlo ograničene, mogućnosti za prijenos kontrolnih informacija, što je dovelo do pojave mnogih različitih tipova formata upravljačkih signala i potrebe za dizajnom uređaja za prepoznavanje i pretvaranje tih formata;

4) prilagodljivost drugim vrstama usluga. Korištenje analogne mreže, na primjer, telefonske mreže, za organiziranje drugih vrsta komunikacije koje nisu namijenjene prijenosu govornih informacija može zahtijevati posebne mjere za prilagodbu uvjetima prijenosa govornog signala (osobito, za usklađivanje s frekvencijom opseg do 4 kHz). Naprotiv, u digitalnom sustavu svaka poruka ima standardni format koji je prihvaćen u prijenosnom sustavu. Stoga prijenosni sustav ne mora analizirati vrstu informacije koja se prenosi i općenito može biti indiferentan prema prirodi opterećenja koje služi;

5) digitalna obrada signala. Obrada signala obično se odnosi na takve operacije na signalima koje poboljšavaju ili transformiraju njihove karakteristike. Glavne prednosti digitalne obrade signala su sljedeće:

Mogućnost programiranja. Jedna osnovna struktura s varijabilnim algoritamskim ili parametarskim opisom u digitalnoj memoriji može se koristiti za obradu signala različite vrste;

Dijeljenje. Jedan digitalni uređaj za obradu signala može se koristiti za obradu mnogih signala pohranjivanjem međurezultata svakog procesa u memoriju s izravnim pristupom (RAM) i obradom sekvence signala na neki ciklički način dijeljenja vremena;

Automatsko upravljanje. Budući da se na ulazima i izlazima uređaja za digitalnu obradu signala koriste digitalni podaci, ispravan rad uređaja može se provjeriti na standardni način usporedbom odziva na njegovom izlazu s određenim testnim nizom podataka snimljenih u memoriji;

Svestranost. Budući da se digitalna obrada signala provodi digitalnim logičkim sklopovima, proces obrade može uključivati ​​mnogo različitih funkcija koje možda nije moguće ili nepraktično implementirati u analognom obliku.

Primjeri operacija koje se odnose na obradu signala i implementiraju se učinkovitije u digitalnoj obradi su: detekcija (generiranje) određenih frekvencija, pojačanje (prigušenje), korekcija, filtriranje, kompandiranje, konverzija različitih formata poruka;

6) Lakoća formiranja grupe. Bit metoda grupnog formiranja (višekanalni prijenos signala) je da se poruke iz različitih izvora informacija kombiniraju u grupni signal koji se prenosi preko komunikacijske linije. Pri korištenju analognih komunikacijskih sustava obično se koristi princip frekvencijske podjele kanala (FDM), u kojem se svakom kanalu sustava daje određeni dio frekvencijskog raspona, čija je širina jednaka ili veća od frekvencije pojas pretplatničkog kanala. U digitalnim višekanalnim komunikacijskim sustavima, obično izgrađenim na principu vremenske podjele kanala (TDDC), signali se naizmjenično prenose duž komunikacijske linije iz različitih izvora poruka koristeći punu frekvencijsku širinu pojasa linearne staze tijekom prijenosa signala iz svakog izvora.

FDM oprema obično je skuplja od TDM opreme, čak i kada se uzme u obzir cijena analogno-digitalne pretvorbe. Treba napomenuti da je formiranje grupnih analognih signala s TRC također prilično jednostavno implementirano, međutim, nedostatak analognih sustava s TRC je njihova niska otpornost na šum, zbog osjetljivosti uskih analognih impulsa na smetnje, izobličenje, preslušavanje i intersimbol smetnje;

7) jednostavnost klasifikacije. Za razliku od analognih poruka, čije je šifriranje prilično naporan zadatak, a pouzdanost enkripcije često nedovoljna, implementacija kodiranja i dekodiranja digitalnog toka je jednostavnija i učinkovitija.

Mnoge prednosti digitalnog prijenosa (u odnosu na analogni) također se mogu pripisati digitalnom snimanju. Prva od ovih prednosti je mogućnost određivanja kvalitete reprodukcije tijekom snimanja i održavanja te kvalitete na neodređeno vrijeme povremenim kopiranjem (regeneriranjem) digitalno snimljenih informacija, što nije moguće kod analognog snimanja.

Još jedna prednost digitalnih sustava za pohranu je mogućnost korištenja medija za snimanje niske kvalitete (nelinearnih) s nižim omjerom signala i šuma u usporedbi s analognim medijima. Kao rezultat toga, uređaji za digitalnu reprodukciju postat će ekonomski privlačni potrošačima zbog smanjenja troškova elektroničkih proizvoda i medija za snimanje.

8) Analiza i sinteza audio signala, posebice govora, područje je raširenih istraživanja usko vezanih uz pretvorbu govora u digitalni oblik. Neki od govornih kodera i dekodera koji rade na najnižim bitnim brzinama uključuju određeni stupanj analize i sinteze govornih signala u digitalnom obliku.

9) visoka pouzdanost i stupanj integracije s drugim uređajima (prvenstveno digitalnim), jednostavnost povezivanja s računalom.

Uvođenje DSP-a posebno se ubrzano odvija u raznim vrstama komunikacija, posebice bežičnih. Takvi alati uključuju digitalne sklopke za automatske telefonske centrale, alate za prepoznavanje govora u sustavima glasovne kontrole, alate za kodiranje govora i kanalno multipleksiranje u telefonskim i mobilnim radiotelefonskim komunikacijskim sustavima, alate za kompresiju slike u videotelefoniji i alate za zaštitu informacija od neovlaštenog pristupa. Novi tehnički zahtjevi za komunikacijske sustave 3G generacije uključuju korištenje viših frekvencijski rasponi(2-3 GHz), proširenje propusnosti kanala i paketa, velike brzine prijenosa podataka (do 2 Mbit/s). Mobilni terminali nove generacije moraju omogućiti potpuni pristup internetu s mogućnošću razmjene audio/video informacija.

Akceleratori temeljeni na procesorima digitalnih signala (DSP) povećavaju performanse računala za red veličine ili više, au kombinaciji s analognim ulazno/izlaznim sučeljima pretvaraju osobno računalo u radnu stanicu za rješavanje problema u akustici, radaru, televizijskom i radijskom emitiranju, medicina, itd. Na mnogo načina, upravo su mogućnosti učinkovite obrade govornih, audio i video informacija u hardverskim sklopovima temeljenim na DSP-ovima omogućile kvalitativni skok u korištenju računalne tehnologije.

Uvod

Svrha ovog rada je razmotriti prednosti digitalne tehnologije i njihove razloge.

Digitalne tehnologije, kao takve, oslanjaju se na predstavljanje signala u diskretnim pojasima analognih razina, a ne kao kontinuirani spektar. Sve razine unutar pojasa predstavljaju isto stanje signala.

Od kasnih 90-ih godina prošlog stoljeća opće je prihvaćeno da je budućnost u digitalnim tehnologijama. U ovom radu pokušat ću istaknuti glavne razloge i teze ovakvog stajališta.

1. Analogni signal

Analogni signal je podatkovni signal u kojem je svaki od reprezentativnih parametara opisan funkcijom vremena i kontinuiranim skupom mogućih vrijednosti. Takvi signali su opisani kontinuirane funkcije vremena, zbog čega se analogni signal ponekad naziva kontinuirani signal.

Svojstva analognih signala uvelike odražavaju njihov kontinuitet:

· Nepostojanje jasno razlučivih diskretnih razina signala onemogućuje primjenu koncepta informacije u obliku kako se on shvaća u digitalnim tehnologijama da ga opiše. “Količina informacija” sadržana u jednom očitanju bit će ograničena samo dinamičkim rasponom mjernog instrumenta.

· Nema redundancije. Iz kontinuiteta prostora vrijednosti slijedi da se svaki šum uveden u signal ne može razlikovati od samog signala i stoga se izvorna amplituda ne može vratiti. U stvarnosti, filtriranje je moguće, na primjer, korištenjem frekvencijskih metoda, ako postoje dodatne informacije o svojstvima ovog signala (osobito o frekvencijskom pojasu).

Razmotrite ovu vrstu signala na jednostavan primjer. Tijekom razgovora naše glasnice emitiraju određenu vibraciju različitog tonaliteta (frekvencije) i jačine (razina zvučnog signala). Ova vibracija, nakon što je prešla određenu udaljenost, ulazi u ljudsko uho, utječući tamo na takozvanu slušnu membranu. Ova membrana počinje vibrirati istom frekvencijom i jačinom vibracije koju su emitirale naše zvučne žice, s tom razlikom što jačina vibracije nešto slabi zbog svladavanja udaljenosti.

Dakle, prijenos glasovnog govora od jedne osobe do druge može se sigurno nazvati prijenos analognog signala, i zato.

Ovdje se radi o tome da naše glasnice emitiraju istu zvučnu vibraciju koju ljudsko uho percipira (ono što kažemo to čujemo), tj. prenosi i prima zvučni signal, ima sličan oblik pulsa, te isti frekvencijski spektar zvučnih vibracija, odnosno “sličnu” zvučnu vibraciju.

Sada, pogledajmo složeniji primjer. A za ovaj primjer, uzmimo pojednostavljeni dijagram telefona, odnosno telefona koji su ljudi koristili davno prije pojave mobilnih komunikacija.

Tijekom razgovora zvučne vibracije govora prenose se na osjetljivu membranu slušalice (mikrofon). Potom se u mikrofonu zvučni signal pretvara u električne impulse, a potom žicama putuje do druge slušalice u kojoj se pomoću elektromagnetskog pretvarača (zvučnika ili slušalice) električni signal pretvara natrag u zvučni signal.

U gornjem primjeru, opet, " analog»pretvorba signala. Odnosno, zvučna vibracija ima istu frekvenciju kao i frekvencija električnog impulsa u komunikacijskom vodu, a također zvuk i električni impulsi imaju sličan oblik (tj. slični).

U prijenosu televizijskog signala, sam analogni radio-televizijski signal ima prilično složen oblik impulsa, kao i prilično visoku frekvenciju tog impulsa, jer se prenosi na velike udaljenosti, tj. audio informacije, i video.

2. Digitalni signal

Digitalni signal je podatkovni signal u kojem je svaki od reprezentativnih parametara opisan diskretnom vremenskom funkcijom i konačnim skupom mogućih vrijednosti.

Signali su diskretni električni ili svjetlosni impulsi. Ovom metodom se cijeli kapacitet komunikacijskog kanala koristi za prijenos jednog signala. Digitalni signal koristi cijelu propusnost kabela. Širina pojasaje razlika između maksimalne i minimalne frekvencije koja se može prenijeti preko kabela. Svaki uređaj na takvim mrežama šalje podatke u oba smjera, a neki mogu primati i slati istovremeno. Uskopojasni sustavi prenose podatke kao digitalni signal jedne frekvencije.

Diskretni digitalni signal je teže prenijeti na velike udaljenosti od analognog signala, tako da to mora biti prvo moduliratina strani odašiljača, a demodulirati na strani primatelja informacija. Korištenje algoritama za provjeru i vraćanje digitalnih informacija u digitalnim sustavima može značajno povećati pouzdanost prijenosa informacija.

Treba imati na umu da je pravi digitalni signal po svojoj fizičkoj prirodi analogan. Zbog šuma i promjena u parametrima dalekovoda dolazi do fluktuacija amplitude, faze/frekvencije polarizacije. Ali ovaj analogni signal (impulsni i diskretni) obdaren je svojstvima broja. Kao rezultat toga, postaje moguće koristiti numeričke metode (računalna obrada) za njegovu obradu.

Na primjer, "digitalni signal", uzmimo princip prijenosa informacija pomoću prilično dobro poznatog "Morseovog koda". Za one koji nisu upoznati s ovom vrstom prijenosa tekstualnih informacija, u nastavku ću ukratko objasniti osnovni princip.

Ranije, kada se prijenos signala putem zraka (pomoću radijskog signala) tek razvijao, tehničke mogućnosti opreme za odašiljanje i prijam nisu dopuštale prijenos govornog signala na velike udaljenosti. Stoga su umjesto govornih informacija korištene tekstualne informacije. Budući da se tekst sastoji od slova, ta su slova prenošena pomoću kratkih i dugih impulsa tonskog električnog signala.

Ovaj prijenos tekstualnih informacija nazvan je prijenos informacija pomoću Morseove abecede.

Tonski signal je po svojim električnim svojstvima imao veliku propusnost, nego govor, i kao rezultat toga, povećao se domet opreme za odašiljanje i prijam.

Jedinice informacija u takvom prijenosu signala konvencionalno su nazivane "točka" i "crtica". Onda kratko novi signal značilo je točku, a dugi ton značio je crticu. Ovdje se svako slovo abecede sastojalo od određenog niza točaka i crtica. Na primjer, pismo Aoznačen je kombinacijom" .- " (točka-crtica) i slovo B " - … "(crtica-točka-točka-točka), i tako dalje.

Odnosno, preneseni tekst bio je kodiran točkama i crticama u obliku kratkih i dugih segmenata tonskog signala. Ako su riječi "MORSE CODE" izražene točkama i crticama, izgledat će ovako:

Digitalni signal se temelji na vrlo sličnom principu kodiranja informacija, samo su same jedinice informacija različite.

Svaki digitalni signal sastoji se od takozvanog "binarnog koda". Ovdje se kao jedinice informacija koriste logička 0 (nula) i logička 1 (jedan).

Ako za primjer uzmemo običnu džepnu svjetiljku, onda ako je upalite, to će vam se činiti kao logička jedinica, a ako je ugasite, to će značiti logičku nulu.

U digitalnim elektroničkim sklopovima, logičke jedinice 1 i 0 uzimaju se kao određena razina električnog napona u voltima. Tako će, na primjer, logička jedinica značiti 4,5 volta, a logička nula 0,5 volta. Naravno, za svaku vrstu digitalnog mikro kruga, vrijednosti napona logičke nule i jedan su različite.

Bilo koje slovo abecede, kao u gore opisanom primjeru s Morseovim kodom, u digitalnom obliku, sastojat će se od određenog broja nula i jedinica, raspoređenih u određenom nizu, koje su pak uključene u pakete logičkih impulsa. Tako će npr. slovo A biti jedan paket impulsa, a slovo B drugi paket, ali će u slovu B redoslijed nula i jedinica biti drugačiji nego u slovu A (odnosno drugačija kombinacija rasporeda nula i jedinica).

U digitalni kod, možete kodirati gotovo bilo koju vrstu odaslanog električnog signala (uključujući analogni), i nije važno radi li se o slici, video signalu, audio signalu ili tekstualnim informacijama, a te vrste signala možete prenositi gotovo istovremeno (u jedan digitalni tok).

3. Analogni uređaji

S pojavom električne energije ljudi su imali priliku koristiti opremu na struju. Svakodnevno se pojavljivalo sve više i više novih uređaja, znanost se razvijala, tehnologija poboljšavala. Tada su se svi izumi smatrali analognim. Riječ "analogni" značila je da uređaj radi po analogiji s nečim. Da bi bilo jasnije, razmotrimo mjerni uređaj. Recimo da trebate izgraditi grafikon mjerenja; sami podaci mjerenja su poznati. Instrument će prvo iz poznatih podataka izvesti jednadžbu koja opisuje ponašanje grafikona, a zatim će pokušati konstruirati grafikon. Djeluje po analogiji s jednadžbom i strogo se pridržava njezinih zakona. A za uređaj nije važno koliko točno jednadžba opisuje grafikon. Dakle, analogni elektronički uređaji su uređaji za pojačavanje i obradu analognih električnih signala, izrađeni na temelju elektroničkih uređaja. Postoje dva velike skupine, po kojima se analogni elektronički uređaji mogu klasificirati:

· Pojačala su uređaji koji pomoću energije izvora struje formiraju novi signal koji je oblikom više ili manje točna kopija danog, ali ga premašuje strujom, naponom ili snagom.

· Uređaji temeljeni na pojačalima uglavnom su pretvarači električnih signala i otpora.

Pretvarači električnih signala ( aktivni uređaji analogna obrada signala) - izvode se na temelju pojačala, bilo izravnom upotrebom potonjih s posebnim povratnim krugovima, bilo njihovom modifikacijom. Tu spadaju uređaji za zbrajanje, oduzimanje, logaritmiranje, antilogaritmiranje, filtriranje, detektiranje, množenje, dijeljenje, uspoređivanje itd. Pretvarači otpora izrađuju se na bazi pojačala s Povratne informacije. Oni mogu promijeniti veličinu, vrstu i prirodu otpora. Koriste se u nekim uređajima za obradu signala. Posebnu klasu čine sve vrste generatora i pratećih uređaja.

4. Digitalni uređaji

Digitalni su mjerni instrumenti koji automatski generiraju diskretne signale mjernih informacija i daju očitanja u digitalnom obliku. Pod, ispod diskretnarazumjeti signale čije su vrijednosti izražene brojem N impulsa. Sustav pravila za predstavljanje informacija pomoću diskretnih signala naziva se kod. Diskretni signali, za razliku od kontinuiranih, imaju samo konačan broj vrijednosti, određen odabranim kodom.

Glavne i obvezne funkcionalne jedinice elektroničkih digitalnih mjernih instrumenata su analogno-digitalni pretvarači, u kojima se mjereni analogni, tj. kontinuirani u vremenu, fizikalna veličina X se automatski pretvara u ekvivalentni digitalni kod, kao i digitalni uređaji za očitavanje u kojima se primljeni kodni signali N se pretvaraju u numeričke znakove decimalni sustav oznake pogodne za vizualnu percepciju. Digitalni oblik prikaza rezultata mjerenja, u usporedbi s analognim, ubrzava očitanje i značajno smanjuje vjerojatnost subjektivnih pogrešaka. Budući da većina digitalnih mjernih instrumenata sadrži preliminarne analogne pretvarače dizajnirane za promjenu ljestvice izmjerene ulazne vrijednosti x ili pretvaranje u drugu vrijednost Y = f(x), prikladniju za odabranu metodu kodiranja, tada opći slučaj Blok dijagram uređaja prikazan je u obliku Sl.

Blok dijagram digitalnog mjernog uređaja

Moderni digitalni instrumenti sadrže analogno-digitalne pretvarače koji mogu proizvesti stotine ili više pretvorbi u sekundi, što omogućuje snimanje fizičkih procesa koji se brzo odvijaju i jednostavno povezivanje istraživačkih objekata s računalom. Digitalni uređaji nova su faza u evoluciji tehnologije koja radi pomoću digitalnih podataka.

Radi jasnoće, razmotrimo isti slučaj - trebate izgraditi grafikon na temelju zadanih mjerenja. Uređaj neće izraditi jednadžbu, već će podijeliti graf na male dijelove i na temelju poznatih podataka izračunati koordinate za svaki dio. Zatim će uređaj iscrtati svaki komad prema dobivenim koordinatama, a s obzirom na to da je takvih komada ogroman, oni će predstavljati kontinuirani graf. Ovako funkcionira digitalna tehnologija.

5. Glavne prednosti digitalnih instrumenata u odnosu na analogne

Digitalni signal zbog svojih električnih svojstava (kao u primjeru s tonskim signalom) ima veći kapacitet prijenosa informacija od analognog signala. Također, digitalni signal može se prenositi na veću udaljenost od analognog, bez smanjenja kvalitete odaslanog signala. Na primjer, kontinuirani audio signal koji se prenosi kao slijed 1s i 0s može se rekonstruirati bez pogreške, pod uvjetom da šum prijenosa nije bio dovoljan da spriječi identifikaciju 1s i 0. Sat glazbe može se pohraniti na CD koristeći oko 6 milijardi binarnih znamenki. To posebno vrijedi posljednjih godina, uzimajući u obzir enormni rast prijenosa informacija (povećanje broja televizijskih i radijskih kanala, povećanje broja telefonskih pretplatnika, povećanje broja korisnika interneta i brzina internetskih linija) .

Pohranjivanje informacija u digitalnim sustavima lakše je nego u analognim. Otpornost digitalnih sustava na buku omogućuje pohranjivanje i dohvaćanje podataka bez oštećenja. U analognom sustavu, starenje i trošenje mogu degradirati snimljene informacije. U digitalnom, sve dok ukupna smetnja ne prijeđe određenu razinu, informacije se mogu obnoviti apsolutno točno.

Digitalni sustavi sa upravljan računalom može se kontrolirati pomoću softver, dodavanje novih značajki bez zamjene hardvera. Često se to može učiniti bez uključivanja proizvođača jednostavnim ažuriranjem softverskog proizvoda. Ova značajka omogućuje vam brzo prilagođavanje promjenjivim zahtjevima. Osim toga, moguće je koristiti složene algoritme koji su u analognim sustavima nemogući ili izvedivi, ali samo uz vrlo visoke troškove.

Prilikom prijenosa digitalnog televizijskog signala, gledatelj više neće vidjeti takav nedostatak kao što je "slika snježna", kao što je bio slučaj s analognim signalom s lošim prijemom. Kod digitalnog prijenosa TV kanala kvaliteta slike može biti samo dobra, ili slike uopće neće biti ako je prijem loš (odnosno ili da ili ne).

Što se tiče digitalnog prijenosa telefonski razgovori, zatim ovdje, sa dobra kvaliteta Može se prenijeti i šapat i vrisak, i niski i visoki tonovi, a nije bitno na kojoj se udaljenosti nalaze telefonski pretplatnici.

Digitalna tehnologija uvijek je bila superiornija u odnosu na analognu u točnosti. Na primjer, usporedimo analogne i digitalne diktafone. Ako trebate snimiti glasovne informacije, digitalni uređaj će se nositi sa zadatkom bolji od analognog. To će se primijetiti u kvaliteti snimanja. Činjenica je da analogni snimač ne reproducira informacije tako točno; šum će se umiješati u snimku, dok će digitalni snimač filtrirati nepotrebnu buku, a samim time i zvuk će biti vjerodostojniji.

Digitalna tehnologija je manja. Uređaji su izgrađeni na mikrosklopovima koji mogu izvoditi operacije zbrajanja i oduzimanja brojeva, otuda njihova mala veličina. Za razliku od analognih uređaja, podatke sa suvremenih uređaja računala mogu brzo obraditi. Naravno, analogne podatke moguće je smjestiti i u računalo, ali ono će ih prethodno morati prevesti u “svoj” digitalni jezik.

Digitalna tehnologija je ekonomičnija i duže traje. Mikrokrugovi troše manje energije i mogu dugo raditi ispravno, dok će mehanička oprema brzo propasti.

Digitalni uređaji također se mogu pohvaliti:

· Mala greška. Točnost analognih instrumenata ograničena je pogreškama mjernih pretvarača, samog mjernog mehanizma, pogreškama mjerila itd.

· Visoke performanse (broj mjerenja po jedinici vremena);
Prilikom mjerenja vremenski promjenjivih veličina, izvedba igra važnu ulogu. Ako indikacijski priori ne zahtijevaju veliku brzinu, budući da su mogućnosti operatera koji s njima radi ograničene, tada, naprotiv, zahtjev za brzinom postaje važan pri obradi informacija pomoću računala, na koja su često povezani digitalni uređaji.
· Odsutnost subjektivne pogreške u očitanjima rezultata mjerenja - subjektivne pogreške povezane s karakteristikama ljudskog vida, zbog paralakse, zbog rezolucije oka.

6. Digitalni filter

Digitalni filtar - u elektronici, svaki filtar koji obrađuje digitalni signal kako bi istaknuo i/ili potisnuo određene frekvencije tog signala. Za razliku od digitalnog filtra, analogni filtar bavi se analognim signalom, njegovim svojstvima nediskretan, prema tome, prijenosna funkcija ovisi o unutarnjim svojstvima svojih sastavnih elemenata.

Prednosti digitalnih filtera u odnosu na analogne su:

· Visoka točnost (točnost analognih filtara ograničena je tolerancijama elemenata).

· Stabilnost (za razliku od analognog filtra, prijenosna funkcija ne ovisi o driftu karakteristika elemenata).

· Fleksibilnost konfiguracije, jednostavnost promjene.

· Kompaktnost - analogni filtar na vrlo niskoj frekvenciji (frakcije herca, na primjer) zahtijevao bi izuzetno glomazne kondenzatore ili induktore.

Ali postoje i nedostaci:

· Poteškoće u radu s visokofrekventnim signalima. Frekvencijski pojas ograničen je Nyquistovom frekvencijom, koja je jednaka polovici frekvencije uzorkovanja signala. Stoga se analogni filteri koriste za visokofrekventne signale, ili, ako visoke frekvencije nema korisnog signala, prvo potiskuju visokofrekventne komponente pomoću analognog filtra, a zatim obrađuju signal digitalnim filtrom.

· Poteškoće u radu u stvarnom vremenu - izračuni moraju biti dovršeni unutar razdoblja uzorkovanja.

· Visoka točnost i velika brzina obrade signala zahtijevaju ne samo snažan procesor, ali i dodatne, moguće skupe, Hardver u obliku visokopreciznih i brzih analogno-digitalnih pretvarača.

7. Analogno-digitalni pretvarač

Obično je analogno-digitalni pretvarač elektronički uređaj, pretvaranje napona u binarni digitalni kod. Međutim, neke neelektroničke uređaje s digitalnim izlazom treba također klasificirati kao ovu vrstu, na primjer neke vrste pretvarača kuta u kod. Najjednostavniji jednobitni binarni pretvarač je komparator.

ADC rezolucija- minimalna promjena vrijednosti analogni signal, koji ovaj uređaj može pretvoriti - povezan je s njegovim bitnim kapacitetom. U slučaju jednog mjerenja bez uzimanja u obzir šuma, razlučivost je izravno određena bitnim kapacitetom pretvarača.

ADC kapacitetkarakterizira broj diskretnih vrijednosti koje pretvarač može proizvesti na izlazu. U binarnim uređajima mjeri se u bitovima, u ternarnim uređajima mjeri se u tritovima. Na primjer, binarni 8-bitni pretvarač može proizvesti 256 diskretnih vrijednosti (0...255), jer . 8-bitni ternar može proizvesti 6561 diskretnu vrijednost, jer .

Učestalost pretvorbeobično se izražava u brojačima u sekundi. Moderni ADC mogu imati kapacitet do 24 bita i brzinu pretvorbe do milijardu operacija u sekundi (naravno, ne istovremeno). Što su brzina i bitni kapacitet veći, to je teže postići tražene karakteristike, to je pretvarač skuplji i složeniji. Brzina pretvorbe i dubina bita međusobno su povezani na određeni način, a učinkovitu dubinu bita pretvorbe možemo povećati žrtvovanjem brzine.

Šum kvantizacije- greške koje se javljaju kod digitalizacije analognog signala. Ovisno o vrsti analogno-digitalne pretvorbe, mogu nastati zbog zaokruživanja (na određenu znamenku) signala ili skraćivanja (odbacivanja nižih znamenki) signala.

Kako bi se osiguralo uzorkovanje sinusoidnog signala od 100 kHz s pogreškom od 1%, vrijeme ADC pretvorbe mora biti 25 ns. U isto vrijeme, koristeći takav brzi ADC, fundamentalno je moguće uzorkovati signale sa širinom spektra od oko 20 MHz. Dakle, uzorkovanje pomoću samog uređaja dovodi do primjetne razlike između zahtjeva između ADC brzine i perioda uzorkovanja. Ovo odstupanje može doseći 2...3 reda veličine i uvelike povećava cijenu i složenost procesa uzorkovanja, jer čak i za uskopojasne signale zahtijeva pretvarače prilično velike brzine. Za relativno široku klasu signala koji se brzo mijenjaju, ovaj problem je riješen korištenjem uređaja za uzorkovanje i zadržavanje koji imaju kratko vrijeme otvora blende.

8. Digitalno i analogno kopiranje

Od kasnih 90-ih, tržište fotokopirnih strojeva velikog formata i inženjerski sustavi Jasan je trend prelaska s analogne na digitalnu tehnologiju. Danas je većina proizvođača modificirala svoju liniju proizvoda. Mnogi od njih potpuno su napustili proizvodnju analognih kopirnih strojeva.

Trend prema digitalnoj tehnologiji potpuno je razumljiv. Prvo, mnoga poduzeća koja žele ići u korak s vremenom i biti konkurentna rješavaju problem prijenosa protoka dokumenata na elektronski pogled. Drugo, zahtjevi za kvalitetom dokumenata se povećavaju, što određuje sliku poduzeća u očima partnera i kupaca.

U tom pogledu višenamjenska digitalna tehnologija ima značajne prednosti u odnosu na analognu tehnologiju, prvenstveno zbog samih principa digitalnog i analognog kopiranja.

Prednosti:

· Mogućnost spajanja na računalo

· Digitalna tehnologija ne samo da može kopirati dokumente, već i ispisivati ​​datoteke s računala, kao i skenirati izvornike i pretvarati ih u elektronički oblik, na primjer, za spremanje u elektroničku arhivu. Analogni uređaji mogu samo kopirati.

· Kvaliteta kopiranja

· Digitalna tehnologija omogućuje dobivanje više kopija Visoka kvaliteta, budući da se datoteka skenirana u memoriju stroja može digitalno obraditi. Najkorisnija upotreba ove značajke je brisanje pozadine prilikom kopiranja nacrta. Osim toga, digitalni fotoaparati podržavaju foto način rada i puno bolje prikazuju nijanse sive i polutonove. Prilikom kopiranja slika u boji, digitalni strojevi mogu razlikovati različite boje ispisujući ih u različitim nijansama sive.

· Uz to, digitalna tehnologija ne koristi optiku koja prenosi svjetlost reflektiranu od originala na fotobubanj. Ova optika za analogne uređaje zahtijeva redovito održavanje jer skuplja prašinu, što također utječe na kvalitetu ispisa.

· Široka funkcionalnost

· Digitalna obrada izvornika omogućuje ne samo poboljšanje kvalitete kopija, već i transformaciju izvornika, na primjer, skaliranje, primjenu inverzije, negativ itd.

· Pouzdanost

· Veća pouzdanost digitalne tehnologije povezana je ne samo s nedostatkom optike i lampe za pozadinsko osvjetljenje, koju je potrebno redovito mijenjati, već i s drugačijim načinom replikacije. Prilikom ispisa na analognom stroju, original se mora ne samo povući u smjeru skeniranja, već i vratiti u prvobitni položaj prije sljedeće kopije. Digitalni stroj jednom uvlači izvornik, pamti ga i zatim proizvodi kopije, ispisujući kopije iz memorije.

9. Digitalna i analogna glazbena oprema

Već dugo vremena, u našem vremenu digitalne tehnologije, prestali smo razmišljati o tome koliko su digitalni hardverski resursi praktičniji od analognih. U principu, kada je prijelaz s analogne na digitalnu opremu tek počinjao, bilo je puno rasprava na temu jednostavnosti korištenja, tehničkih prednosti i, obrnuto, nedostataka digitalnog u odnosu na analogni. Ali sada se s vremena na vrijeme ovo pitanje i dalje postavlja različite situacije, kako u raznim studijima za snimanje tako iu klubovima. Koje su prednosti digitalne opreme u odnosu na analognu i u čemu je digitalna inferiorna u odnosu na starije dizajne?

Najprije ćemo ukratko govoriti o načelima na kojima se temelji audio digitalizacija.

Za pretvaranje analognog zvuka u digitalni postoje analogno-digitalni pretvarači; upravo su ti uređaji sposobni pretvoriti kontinuirani analogni signal u niz pojedinačnih brojeva, odnosno učiniti ga diskretnim. Pretvorba se događa na sljedeći način: digitalni uređaj mjeri amplitudu analognog signala mnogo puta u sekundi i rezultate tih mjerenja šalje izravno u obliku brojeva. U isto vrijeme, rezultat mjerenja nije točan analog kontinuiranog električnog signala. Potpunost podudaranja ovisi o broju mjerenja i njihovoj točnosti. Frekvencija na kojoj se vrše mjerenja naziva se brzinom uzorkovanja, a preciznost mjerenja amplitude označava broj bitova koji se koriste za označavanje rezultata mjerenja. Ovaj parametar je dubina bita.

Dakle, pretvaranje analognog signala u digitalni signal sastoji se od dvije faze: diskreditirativremenom i kvantizacija(niveliranje) u amplitudi. Diskreditacija prema vremenu znači da je signal predstavljen nizom njegovih očitanja (uzoraka), uzetih u jednakim vremenskim intervalima. Na primjer, kada kažemo da je brzina uzorkovanja (češće se naziva brzina uzorkovanja) 44,1 kHz, to znači da se signal uzorkuje 44 100 puta u sekundi. U pravilu, glavno pitanje u prvoj fazi pretvaranja analognog signala u digitalni (digitalizacija) je odabir frekvencije analognog signala, budući da kvaliteta rezultata pretvorbe izravno ovisi o tome. Smatra se da je raspon frekvencija koje osoba čuje od 20 do 20.000 Hz, a da bi se analogni signal mogao točno rekonstruirati iz njegovih uzoraka, frekvencija diskreditacije mora biti najmanje dvostruko veća od maksimalne audio frekvencije. Dakle, ako pravi analogni signal, koji će se naknadno pretvoriti u digitalni oblik, sadrži frekvencijske komponente od 0 kHz do 20 kHz, tada frekvencija uzorkovanja takvog signala ne smije biti manja od 40 kHz. Tijekom procesa diskreditacije frekvencijski spektar analognog zvuka prolazi kroz vrlo značajne promjene. Jednom diskreditiran, izvorni analogni signal relativno niske frekvencije je sekvencijalni vremenski niz vrlo uskih impulsa različitih amplituda i vrlo širokog spektra do nekoliko megaherca. Stoga je spektar diskreditiranog signala mnogo širi od spektra originalnog analognog signala. Stoga zaključak: najprikladnija digitalizacija događa se na povećana učestalost diskreditiran i s velikom bitnom dubinom.

Načela rada analogne opreme temelje se na kontinuitetu signala u električnom krugu. Razlog prijelaza proizvodnih tehnologija s analognog na digitalni bila je potreba, prije svega, za poboljšanjem kvalitete zvuka, skladištenja i automatizacije procesa rada. Ali u isto vrijeme, zbog kompresije izvornog signala nakon procesa digitalizacije, CD je inferioran u ukupnoj kvaliteti zvuka od vinila, budući da se frekvencijski raspon izvornog signala tijekom analognog snimanja praktički ne mijenja (što se tiče smanjenja šuma , to također ovisi o iglama na igračima) . Zato profesionalci više vole zvuk vinila nego CD-a.

10. Nedostaci digitalnih uređaja

Želio bih još nekoliko riječi posvetiti nedostacima digitalne tehnologije, koji mogu biti vrlo važni u masovnoj proizvodnji.

U nekim slučajevima digitalni sklopovi koriste više snage nego analogni za obavljanje istog zadatka, stvarajući više topline, što povećava složenost kruga, na primjer dodavanjem hladnjaka. To može ograničiti njihovu upotrebu u prijenosnim uređajima na baterije.

Na primjer, Mobiteličesto koriste analogno sučelje male snage za pojačavanje i ugađanje radio signala s bazne stanice. Međutim, bazna stanica može koristiti energetski gladan, ali vrlo fleksibilan softverski definiran radijski sustav. Takav bazne stanice može se lako reprogramirati za obradu signala koji se koriste u novim standardima mobilne komunikacije.

Digitalni sklopovi ponekad su skuplji od analognih.

Također je moguće izgubiti informacije prilikom pretvaranja analognog signala u digitalni. Matematički se ovaj fenomen može opisati kao pogreška zaokruživanja.

U nekim sustavima, gubitak ili oštećenje jednog dijela digitalnih podataka može potpuno promijeniti značenje velikih blokova podataka.

Bibliografija

analogni digitalni signalni uređaj

1. Horowitz P., Hill W. Umjetnost dizajna sklopova. U 3 sveska: T. 2. Trans. s engleskog - 4. izdanje, revidirano. i dodatni - M.: Mir, 1993. - 371 str.

Hanzel G.E. Priručnik za proračun filtara. SAD, 1969. / Prijevod. s engleskog, ur. A.E. Znamenski. M.: Sov. radio, 1974. - 288 str.

. "Digitalna obrada signala". L.M. Goldenberg, B.D. Matjuškin - M.: Radio i veze, 1985

Biryukov S.A. Digitalni uređaji na MOS integriranim krugovima / Biryukov S.A.-M.: Radio i komunikacije, 2007.-129 str.: ilustr. - (Biblioteka Masovnog radija ; Broj 1132).

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

Shkritek P. Referentni vodič za audio sklopove: Prijevod. s njemačkog-M. Mir, 1991. - 446 str.: ilustr.

Šilo V.L. Popularni digitalni mikro krugovi: Imenik / Shilo V.L.-M.: Metalurgija, 2008.-349 str. - (Biblioteka Masovnog radija ; Broj 1111).

Goldenberg L.M. Pulsni i digitalni uređaji: Udžbenik za visoka učilišta / Goldenberg L.M.-M.: Komunikacija, 2009.-495 str.: ilustr..-Bibliografija: str. 494-495 (prikaz, ostalo).

Bukreev I.N. Mikroelektronički sklopovi digitalnih uređaja / Bukreev I.N., Mansurov B.M., Goryachev V.I. - 2. izdanje, revidirano. i dodatni..-M.: Sov. radio, 2008.-368 str.

Pozdrav dragi prijatelji, kolege i partneri!

“Koji su mjerači naprezanja bolji - digitalni ili analogni? A za koga su bolji?

U posljednje vrijeme sve češće čujem ova pitanja. A odgovori na njih sve češće imaju suprotna značenja – netko to dokazuje digitalni senzori- ovo je lijek za sve probleme u radu vaga, drugi su, naprotiv, njihov izvor.

U redovima suparnika može se identificirati nekoliko glavnih zainteresiranih skupina stručnjaka, pružajući različite faze životni ciklus sustavi vaganja:

• programeri, proizvođači i prodavači senzora i ostalih komponenti vaga;
• programeri, proizvođači i prodavači samih vaga i sustava za vaganje općenito;
• djelatnici mjeriteljskih centara;
• stručnjaci iz organizacija za popravak;
• potrošači-kupci vaga.

Svakodnevni kontakt sa svim navedenim skupinama stručnjaka, kao i poslovni model poduzeća kojim upravljam, a koje istovremeno obavlja komercijalnu, inovativnu, dizajnersku, proizvodnu i operativnu djelatnost, tjeraju me da neprestano istupam i branim interese jednog ili neku drugu grupu.

U ovom ću članku pokušati opisati glavne značajke uporabe analognih i digitalni senzori s minimalnim mogućim brojem tehničkih izraza i kompliciranim tehničkim informacijama.

Ali prije nego počnemo opisivati ​​sve prednosti i nedostatke, prvo ćemo u pojednostavljenom obliku razumjeti princip rada vaga s analognim i digitalni mjerači naprezanja.

Obično, kada se koristi analogni senzori Koristi se sljedeća shema povezivanja (pojednostavljena verzija na primjeru automobilske ili kočijske vage):

Dijagram 1: Povezivanje analognih mjernih ćelija u kamionskim vagama.

Informacije iz analogni mjerači naprezanja prolazi kroz kabel do priključne priključne kutije. U pravilu se u kutiju ugrađuju precizni otpornici za izjednačavanje osjetljivosti svakog senzora i njihovog analognog zbrajanja. Nakon toga, ukupni signal ulazi u indikator težine, gdje se signal digitalizira pomoću analogno-digitalnog pretvarača (ADC). Isti indikator ima program za kalibraciju vage koji vrijednostima u jedinicama mase (kg, grami, tone itd.) dodjeljuje digitalni kod.

U nastavku je prikazana pojednostavljena struktura sustava za vaganje koji koristi digitalne senzore:

Dijagram 2: Povezivanje digitalnih mjernih ćelija u kamionskim vagama.

Pri korištenju digitalnih mjerača naprezanja, mjerenje se odvija na potpuno isti način kao i kod korištenja analognih. Jedina razlika je u tome što se digitalizacija ne događa u pokazivaču težine, već u svakom senzoru zasebno, a zatim se digitalni kod prenosi u priključnu kutiju i na pokazivač težine ili računalo. Ako se ne koristi indikator težine, tada se sustav kalibrira i rezultati se vizualiziraju pomoću posebnog softvera na računalu.

Pogledajmo sada korak po korak glavne razlike između uporabe digitalnih i analognih mjerača naprezanja i, kao posljedicu, njihove prednosti i nedostatke.

1. Način prijenosa podataka s tenzometra na sustav (razlika između digitalnog i analognog signala).

Razlika između metoda prijenosa signala analognim i digitalnim mjeračima naprezanja na sustav za vaganje je sljedeća.

Ovdje, naravno, digitalni senzori pobjeđuju analogne. Digitalni signal može se prenositi preko 1000 - 1200 metara, bez značajnog pogoršanja kvalitete, za razliku od analognog: do 200 metara. Ovdje samo trebate odlučiti treba li vam tolika udaljenost od senzora do terminala za vaganje?!

3. Kod zamjene digitalnih mjernih ćelija nije potrebna kalibracija i verifikacija vage. Je li tako?

Da i ne! Odnosno, teoretski, možete promijeniti digitalni senzor, te poznavajući određene kalibracijske koeficijente (informacije o karakteristikama pretvorbe iz popratne dokumentacije za senzor) registrirati ih u uređaju za vaganje. To je dovoljno za vraćanje funkcionalnosti vage. Vaga će raditi, ciljajući na srednju klasu točnosti. Ali bez kalibracije vaga s referentnom težinom, nezakonito je raditi na takvim vagama (prema postojećim tehničkim propisima i GOST-ovima). Svi brojevi senzora ugrađenih u automobilske vage upisuju se u putovnicu, u koju verifikator stavlja svoj potpis i pečat, što znači da vage odgovaraju prosječnoj klasi točnosti i da su spremne za upotrebu.

A prilikom zamjene bilo kojeg od senzora potrebno je pozvati metrologa (verifikatora) sa standardnim opterećenjem i ponovno kalibrirati vage. Nakon toga izvršite izmjene u putovnici za vagu, zapisujući novi broj instaliranog senzora.

4. Koji su mjerači naprezanja točniji, digitalni ili analogni?

Ovo je krivo pitanje za početak. Točnost senzora težine, kao i vaga općenito, određena je granicama dopuštenih apsolutnih mjernih pogrešaka izraženih u jedinicama mase preko e - vrijednosti kontrolnog podjela. I to ne ovisi o tome je li senzor analogni ili digitalni.

Točnost senzora izražava se razredom točnosti (prema OIML to su C2, C3, C4, C5), a određena je stupnjem razvoja, tehnološkim i mjeriteljskim mogućnostima poduzeća - proizvođača senzora.

Odnosno, točnost digitalnih i analognih senzora je ista, pod uvjetom da su ti senzori iste klase točnosti.

5. U kojim sustavima možete vidjeti očitanja svakog senzora zasebno? A zašto je ovo?

Kao što sam gore napisao, informacije s analognih mjerača naprezanja digitaliziraju se tek nakon što se saberu u priključnu kutiju. To jest, ne možemo dobiti digitalne podatke od svakog senzora. Digitalni kod, a potom i težinu, vidimo sa svih senzora, a ne sa svakog posebno. Kod digitalnih senzora signal se odmah digitalizira u mjeraču naprezanja, odnosno primamo podatke sa svakog senzora.

Zašto je to potrebno? Ako je potrebno usporediti ili analizirati vrijednosti težine sa svakog mjerača naprezanja, na primjer, u vagonskim ili kamionskim vagama za određivanje težišta ili čak opterećenja vagona, analogni senzori bez dodatnih uređaja nisu prikladni za nas.

6. Zamjenjivost mjerača naprezanja različitih proizvođača i rad s različitim pokazateljima težine.

Trenutno ne postoje izmjenjive digitalne mjerne ćelije različitih proizvođača. Što se tiče zamjenjivosti senzora različitih proizvođača, prednost se daje analognim senzorima.

Digitalna mjerna ćelija i različiti proizvođači imaju svoje protokole za razmjenu podataka, stoga je prilikom zamjene potrebno senzor zamijeniti samo istim. I ovi senzori rade samo s "VLASTITIM" digitalnim indikatorom ili softverom.

U analognim sustavima sve je puno unificiranije. Ne samo da su senzori gotovo svih poznatih svjetskih proizvođača međusobno zamjenjivi, već se s njima može koristiti vaga bilo kojeg proizvođača, ako zadovoljava tehničke specifikacije.

7. Koji su mjerači deformacije pouzdaniji: analogni ili digitalni?

Svi znamo da što je manje elemenata u sustavu, manja je vjerojatnost da će propasti. Prisutnost dodatne elektroničke ploče u dizajnu digitalnog senzora potencijalno smanjuje njegovu pouzdanost.

Međutim, pouzdanost elektroničkih komponenti ugrađenih analogno-digitalnih i procesorskih elemenata, u usporedbi s radnom pouzdanošću elastičnih elemenata, struktura mjerača naprezanja i elektronske ploče postavke analognih senzora su znatno veće.

Stoga se mora priznati da je pouzdanost analognih i digitalnih senzora “otprilike” jednaka, unatoč činjenici da digitalni senzori koriste više elektroničkih komponenti.

8. Cijena.

U pravilu sve tvrtke tvrde da je cijena digitalnih senzora viša od analognih. I svi su gotovo u pravu. Točnije, malo krivo. Ako usporedite cijenu analognog senzora njemačkog ili američkog proizvođača s digitalnim senzorom kineskog proizvođača, postoji velika vjerojatnost da je digitalni senzor kineskog proizvođača jeftiniji. I to apsolutno ne znači da je on lošiji. Na to utječu i drugi čimbenici, koji su opisani u.

Pa, ako usporedite troškove analognih i digitalnih senzora istog proizvođača, onda će, naravno, digitalni biti skuplji.

U ovom trenutku želim kombinirati nekoliko prednosti digitalnih senzora, kao što su:

9. Lakoća postavljanja vaga, dijagnosticiranja kvarova i servisiranja.

Idemo redom. Počnimo s činjenicom da se ugradnja mjerača naprezanja u vagu odvija na isti način, budući da su ukupne dimenzije istog modela iste. Razlikuje se postavka samih vaga.

Kako se to događa? Prvo što treba učiniti nakon ugradnje svih senzora je takozvano "poravnavanje kutova". Kao što sam ranije napisao, u analognim senzorima to se događa korištenjem otpornika u spojnoj kutiji za zbrajanje. Promjenom otpora jednog od otpornika dovodimo sustav na iste podatke. (ovo se radi tako da gdje god je teret na platformi, indikatori su isti). Kod digitalnih senzora takvo podešavanje se vrši pomoću posebnih koeficijenata koje podešavač unosi u memoriju pokazivača težine. To je sve. Upravo je to razlika.

Što se tiče dijagnosticiranja vaga. S digitalnim senzorima to je vrlo jednostavno. Sam uređaj za vaganje će "pokazati" koji je senzor bio u kvaru, budući da stalno provjerava funkcionalnost svakog senzora (tzv. "samodijagnostika").

Ako analogni senzor pokvari, bit će potrebno utvrditi kvar odspajanjem jednog po jednog senzora iz razvodne kutije. Ili onemogućite sve i dijagnosticirajte ih jednog po jednog. Ali, u pravilu, čak i ova složenost postupka neće oduzeti više od pola sata od stručnjaka.

Servisiranje ili zamjena pokvarenog senzora je isto. Razlika je u tome što će pri korištenju analognog senzora biti potrebno ponovno "prilagoditi" sustav pomoću otpornika, kao što sam gore napisao. U digitalnom obliku – ponovno unesite koeficijent. Zatim će biti potrebno provjeriti vagu, bez obzira na vrstu senzora.

Također, mnogi tvrde da ako jedan digitalni senzor zakaže, autovaga će nastaviti raditi. Naravno da će ih biti, ali niti jedan proizvođač ili metrolog koji drži do sebe neće preuzeti odgovornost tvrditi da sustav radi bez dodatne pogreške. Ova pogreška ovisi, prije svega, o položaju tereta na platformi za vaganje. A ako većina težine ovog tereta padne na senzor koji ne radi, pogreška se može značajno povećati.

Sada ukratko tabelarno prikažimo razlike između analognih i digitalnih mjerača naprezanja.

Kriterij	Analogni mjerači naprezanja	Digitalni mjerači naprezanja
Otpornost na buku	Dobar do 200m	Dobar do 1200 metara
Udaljenost od vage do uređaja		Do 1200 metara
Kalibracija vage prilikom zamjene senzora	Potreban	Potreban
Točnost		Određeno klasom točnosti (Prema OIML C2, C3, C4, C5...)
Sposobnost "vidjeti težinu" sa svakog senzora	Nema mogućnosti	Postoji mogućnost
Zamjenjivost	Merne ćelije različitih proizvođača su međusobno zamjenjive i moguć je rad s različitim indikatorima težine.	Senzori su zamjenjivi samo s istima. Radite samo s vagama istog proizvođača.
Pouzdanost	Otprilike isto, ali ima jednostavniju strukturu	Otprilike isto, ali ima složeniju strukturu
	Ispod, kada se uspoređuje isti proizvođač	Gore, kada se uspoređuje isti proizvođač
Lakoća postavljanja vaga, dijagnosticiranja kvarova i servisiranja	Manje prikladno	Pogodnije

Proizlaziti:

Naravno, sa stajališta jednostavnosti dijagnoze, konfiguracije i održavanja, digitalni senzori su bolji i poželjniji za korištenje. Ali to je bolje i poželjnije za proizvođača i organizacije za popravak i održavanje.

Za potrošače (kupce) elektronske vage Nema očitih prednosti pri korištenju digitalnih senzora u vagama u usporedbi s analognim.

Glavna prednost analogni senzori:

Cjenovna prednost. Kod izrade vaga i zamjene analognih senzora u slučaju kvarova (grom, preopterećenje...) njihova se upotreba čini isplativijom.

Jasne dvije prednosti digitalni mjerači naprezanja:

• određivanje ne samo ukupne težine izvagane robe, već i njezine raspodjele(razlika u opterećenju okretnih postolja željezničkog vagona, određivanje položaja pomaka središta mase i sl.). Prilikom izgradnje takvih sustava vaganja pomoću digitalnih senzora, moguće je znati informacije o trenutnim opterećenjima na svakom senzoru zasebno.
• prijenos informacija od senzora do opreme za elektroničku obradu na udaljenosti do 1200 m. To je zbog činjenice da digitalnih kanala prijenos informacija s gledišta održavanja točnosti svojstava signala je učinkovitiji.

I zaključno, potrebno je razmotriti hibridne analogno-digitalne sustave, koji pri korištenju analognih senzora omogućuju primanje protoka informacija od svakog pojedinačnog senzora i, ako je potrebno, organiziranje digitalnih kanala za prijenos informacija u skalama. Strukturni dijagrami transformacije u takvim sustavima mogu se prikazati na sljedeći način:

Shema 3: Spajanje analognih mjerača naprezanja preko 8-kanalnog ADC-a.

Shema 4: Spajanje analognih mjerača naprezanja preko 8-kanalnog ADC ugrađenog u indikator težine.

Provedba takvih strukturnih transformacija moguća je korištenjem višekanalnih analogno-digitalnih pretvarača (ADC). Strukturno, oni nisu kombinirani sa senzorima i mogu se nalaziti ili u digitalnom indikatoru vaganja, pri čemu se informacije od svakog senzora do indikatora prenose u analognom obliku, ili izravno pored senzora (na primjer, ispod platforme za primanje težine) , pri čemu se informacije prenose u sustav za vaganje u digitalnom obliku.

Na taj način možete iskoristiti prednosti sustava koji koriste i digitalne i analogne mjerače naprezanja.

Nadam se da će moje razmišljanje nadopuniti vaše ideje o suvremenim shemama za izgradnju sustava mjerača naprezanja za vaganje i da će vam biti korisno u praktičnim aktivnostima!

Mnoge druge zanimljivi članci Mjerače naprezanja i njihovu primjenu možete pogledati na našoj web stranici u odjeljku ČLANCI.

direktor tvrtke grupa tvrtki "World of Libra" (Ukrajina),

Generalni direktor ZEMIK CIS LLC (Rusija),