אותות אנלוגיים במדידה ובבקרה של תהליכים פיזיים

משקף תנודות [אוסצילוסקופ=סקופ] חלק 6 זיכון בסקופ | סקופ דיגיטלי מול אנלוגי (מאי 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

מִכשׁוּר

מכשור הוא תחום לימוד ומרכז עבודה על מדידה ובקרה של תהליכים פיזיים. תהליכים פיזיים אלה כוללים לחץ, טמפרטורה, קצב הזרימה, ועקביות כימית. מכשיר הוא מכשיר אשר מודד ו / או פועל כדי לשלוט בכל סוג של תהליך פיזי.

מתמר לחץ מספק פלט אנלוגי ודיגיטלי

בשל העובדה כי כמויות חשמליות של מתח הנוכחי הנוכחי קל למדוד, לתפעל, ולהעביר על פני מרחקים ארוכים, הם נמצאים בשימוש נרחב לייצג משתנים פיזיים כאלה ולהעביר את המידע למיקומים מרוחקים.

האות הוא כל סוג של כמות פיזית שמעבירה מידע . דיבור נשמע הוא בהחלט סוג של אות, כפי שהוא מעביר את המחשבות (מידע) של אדם אחד למשנהו באמצעות המדיום הפיזי של הצליל. מחוות ידיים הן אותות, גם להעביר מידע באמצעות אור.

טקסט זה הוא סוג אחר של אות, מפרש על ידי המוח שלך מאומן אנגלית כמידע על מעגלים חשמליים. במאמר זה, אות המילה ישמש בעיקר בהתייחסות לכמות חשמלית של מתח או זרם המשמש לייצוג או לסמן כמות פיזית אחרת.

אות אנלוגי הוא סוג של אות המשתנה ברציפות, לעומת מספר מוגבל של צעדים לאורך הטווח שלו ( נקרא דיגיטלי ). דוגמה ידועה של אנלוגי לעומת דיגיטלי היא של שעונים: אנלוגי להיות סוג עם מצביעים לאט להסתובב סביב סולם עגול, ואת הדיגיטלית להיות סוג עם מספר עשרוני מציג או "יד שנייה" כי jerks ולא חלקה מסובב. שעון אנלוגי אין גבול פיזי עד כמה זה יכול להציג את הזמן, כמו "הידיים" שלה בצורה חלקה, ללא פגם.

השעון הדיגיטלי, לעומת זאת, לא יכול להעביר כל יחידת זמן קטנה יותר ממה שהתצוגה תאפשר. סוג השעון עם " יד שנייה " המסתובב במרווחים של שנייה הוא מכשיר דיגיטלי עם רזולוציה מינימלית של שנייה אחת.

שני אותות אנלוגיים ודיגיטליים למצוא יישום האלקטרוניקה המודרנית. לעת עתה, נגביל את היקף הדיון הזה לאותות אנלוגיים, שכן המערכות המשתמשות בהן נוטות להיות פשוטות יותר.

עם כמויות פיזיות רבות, במיוחד חשמל, שונות אנלוגית קל לבוא. אם כמות פיזית כזו משמשת כאמצעי איתות, היא תוכל לייצג וריאציות של מידע עם רזולוציה כמעט בלתי מוגבלת.

בימים הראשונים של המכשור התעשייתי, האוויר הדחוס שימש כמדיום איתות כדי להעביר מידע ממכשירי מדידה אל מכשירי הצבעה ובקרה הממוקמים מרחוק. כמות לחץ האוויר התאימה לגודלו של כל משתנה שנמדד. אוויר נקי ויבש בכ - 20 פאונד לאינץ 'מרובע (PSI) סופק מדחס אוויר דרך הצינור למכשיר המדידה והוסדר אז על ידי המכשיר בהתאם לכמות הנמדדת על מנת לייצר אות יציאה מקביל.

לדוגמה, התקן " משדר " ברמה אווירית פנאומטית (peter), אשר נקבע למדידת גובה המים ("משתנה התהליך") במיכל אחסון, יפיק לחץ אוויר נמוך כשהטנק ריק, לחץ בינוני כאשר הטנק היה מלא חלקית, ולחץ גבוה כאשר הטנק היה מלא לגמרי.

פנאומטי (אות אוויר) ברמה "משדר" התקן

" מפלס מפלס המים " (LI) אינו אלא מד לחץ שמודד את לחץ האוויר בקו האות הפנאומטי.

זה לחץ אוויר, להיות אות, הוא בתורו ייצוג של מפלס המים במיכל. כל וריאציה של מפלס במיכל יכולה להיות מיוצגת על ידי וריאציה מתאימה בלחץ של האות פניאומטי. מלבד מגבלות מעשיות מסוימות המוטלות על ידי מכניקה של התקני לחץ אוויר, האות הפנאומטי הזה משתנה באופן בלתי משתנה, מסוגל לייצג כל מידה של שינוי ברמת המים, ולכן הוא אנלוגי במובן האמיתי ביותר של המילה.

גולמי כפי שהוא עשוי להיראות, זה סוג של מערכת איתות פניאומטי היוו את עמוד השדרה של מערכות מדידה ובקרה תעשייתיים רבים ברחבי העולם, ועדיין רואה שימוש היום בשל הפשטות, הבטיחות והאמינות .

אותות לחץ אוויר מועברים בקלות דרך צינורות זולים, נמדדים בקלות (עם מדי לחץ מכני), והם מתבצע בקלות על ידי מכשירים מכניים באמצעות מפוח, דיאפרגמות, שסתומים, והתקנים פניאומטיים אחרים.

אותות לחץ אוויר אינם שימושיים רק למדידת תהליכים פיזיים, אלא גם לשליטה בהם. עם בוכנה גדולה מספיק או הסרעפת, אותות לחץ אוויר קטן יכול לשמש כדי ליצור כוח מכני גדול, אשר ניתן להשתמש בהם כדי להעביר שסתום או התקן שליטה אחרים.

מערכות בקרה אוטומטיות מלאות נעשו תוך שימוש בלחץ האוויר כמדיום האות. הם פשוטים, אמינים, וקל להבנה. עם זאת, המגבלות המעשיות על דיוק אותות לחץ האוויר יכולות להיות מגבילות מדי במקרים מסוימים, במיוחד כאשר האוויר הדחוס אינו נקי ויבש, וכאשר קיימת אפשרות לדליפת צינורות.

עם כניסתם של מגברים אלקטרוניים מצב מוצק והתקדמות טכנולוגית אחרת, כמויות חשמל של מתח הנוכחי הנוכחי הפך מעשי לשימוש כאמצעי אנלוגי אותות התקשורת.

במקום להשתמש באנלוגי לחץ פניאומטיים כדי להעביר מידע על מלוא מיכל אחסון המים, אותות חשמליים יכולים להעביר אותו מידע על חוטים דקים (במקום צינורות) ולא דורשים את תמיכתם של ציוד יקר כגון מדחסי אוויר לתפעול:

אותות לחץ פניאומטיים באמצעות אותות חשמליים כדי להעביר את המידע על גבי חוטים דקים

אותות אלקטרוניים אנלוגיים הם עדיין הסוגים העיקריים של אותות המשמשים בעולם המכשירים כיום (ינואר 2001), אך הוא נותן דרך למצבים דיגיטליים של תקשורת ביישומים רבים (עוד בנושא זה מאוחר יותר). למרות השינויים בטכנולוגיה, זה תמיד טוב שיש הבנה מעמיקה של עקרונות היסוד, ולכן המידע הבא לעולם לא יהיה מיושן.

מושג חשוב אחד מיושם במערכות אותות אנלוגיים רבים הוא של "אפס חי", דרך סטנדרטית של שינוי קנה האות, כך שניתן להצביע על אינדיקציה של 0% ממעמד של מערכת "מת".

קח את מערכת אותות פניאומטיים כדוגמה:

אם טווח הלחץ של האות למשדר ולמחוון נועד להיות 0 עד 12 PSI, עם 0 PSI המהווה 0% ממדידת התהליך ו- 12 PSI המייצג 100%, האות המתקבל של 0% יכול להיות קריאה לגיטימית של מדידה של 0% זה יכול אומר כי המערכת היתה תקלה (מדחס אוויר נעצר, צינורות שבור, משדר תקלה, וכו '). עם נקודת 0 אחוז המיוצג על ידי 0 PSI, לא תהיה שום דרך קלה להבחין אחד מהשני.

עם זאת, אם נמדד את המכשירים (המשדר והאינדיקטור) כדי להשתמש בסולם של 3 עד 15 PSI, עם 3 PSI המייצג 0 אחוז ו 15 PSI המייצג 100 אחוז, כל סוג של תקלה וכתוצאה מכך אפס לחץ אוויר ב מחוון יפיק קריאה של -25 אחוזים (0 PSI), וזה בבירור ערך פגום. אדם מסתכל מחוון ואז יוכל מיד להגיד שמשהו לא בסדר .

לא כל תקני האות הוקמו עם קווי אפס חי, אבל תקני אותות חזקים יותר (3-15 PSI, 4-20 mA) יש, ויש סיבה טובה.

מסקנות:

  • האות הוא כל סוג של לכדי כמות המשמש לתקשר מידע.
  • אות אנלוגי הוא אות שיכול להיות ברציפות, או אינסופי, מגוונים לייצג כל כמות קטנה של שינוי.
  • אותות פניאומטיים או לחץ אוויר שימשו בעיקר במערכות אותות תעשייתיים. זה הוחלף במידה רבה על ידי אותות חשמליים אנלוגיים כגון מתח וזרם.
  • אפס חי מתייחס לסולם אות אנלוגי המשתמש בכמות שאינה אפס כדי לייצג 0% ממדידת העולם האמיתי, כך שכל תקלה במערכת שתוביל למצב "מנוחה" טבעית של לחץ, מתח או זרם אפס יכולה להיות מיידית מוּכָּר.

משאבים: שיעורים במעגלים חשמליים כרך I - DC

מדריכים חשמליים בנושא & מאמרים

חיפוש: מאמרים, תוכנות ומדריכים