مبدل سیگنال

مبدل سیگنال

مبدل سیگنال دسته ای از مدارات الکترونیکی هستند که به منظور تبدیل سیگنال بخشی از مدار (در اینجا سنسور) به نوع دیگری از سیگنال مورد استفاده قرار می گیرند.

سیگنالی که می بایستی تغییر کند معمولا سیگنال خروجی یک سنسور می باشد که به دلیل عدم تطابق با ورودی سیستم مورد نظر (سیستمی که خروجی سنسور به عنوان ورودی آن می باشد) می بایستی تغییر کرده به یک سیگنال قابل شناسایی توسط این سیستم تبدیل شود.

انواع مبدل سیگنال

مبدل های سیگنال انواع گوناگونی را دارا می باشند که عمده آن ها عبارتند از مبدل های آنالوگ به دیجیتال و بالعکس، مبدل ولتاژ به جریان و بالعکس، مبدل های نوع سیگنال که ماهیت سیگنال خروجی یک سنسور را عوض می کنند و چندین و چند مبدل دیگر.

مبدل سیگنال آنالوگ

مبدل های سیگنال آنالوگ به دیجیتال همانطور که از نامشان مشخص است عمل تبدیل یک سیگنال آنالوگ به یک سیگنال دیجیتال را به منظور قابل شناسایی شدن آن برای یک میکروپروسسور انجام می دهند.

در مقابل، مبدل سیگنال دیجیتال به آنالوگ برعکس این عمل را انجام داده و سیگنال دیجیتال خروجی از یک میکروپروسسور را به یک سیگنال آنالوگ هم ارز با آن تبدیل می کنند.

مبدل های سیگنال ولتاژ به جریان و جریان به ولتاژ همانطور که مشخص است عمل تبدیل یک سیگنال ولتاژ را به جریان و بالعکس انجام می دهند.

سیگنال های از نوع جریان و ولتاژ هر کدام مزایا و معایبی دارند که با توجه به شرایط و سیستم مورد استفاده می بایستی استفاده شده و در بعضی موارد می بایستی توسط مبدل های سیگنال به یکدیگر تبدیل شوند.

به عنوان مثال اکثر سیگنال های مورد استفاده و قابل تشخیص و اندازه گیری در مدارات الکترونیکی از نوع ولتاژ هستند. میکروکنترلر ها و میکروپروسسورها عموما به منظور تبادل داده با محیط اطراف و مدارات مرتبط از سیگنال های نوع ولتاژ استفاده می کنند.

کار کردن و ساختن یک سیگنال ولتاژ بسیار راحت تر از جریان می باشد، در مقابل شرایطی وجود دارد که می بایستی از سیگنال های نوع جریان استفاده کرد.

به عنوان مثال خروجی بسیاری از سنسورهای مختلف از نوع جریان می باشد، این امر به چند دلیل اتفاق می افتد.

اول اینکه در مواقعی که مسیر سیگنال طولانی می باشد و نیاز به استفاده از کابل های با طول زیاد می باشد، استفاده از سیگنال های ولتاژ باعث به‌وجود آمدن افت ولتاژ قابل توجهی در مسیر سیگنال می شود.

به نحوی که ممکن است ولتاژ دو سر کابل به دلیل مقاومت اهمی کابل و وجود افت ولتاژ، با هم برابر نباشد که این امر باعث به‌وجود آمدن خطای زیادی در اندازه گیری پارامترهای مربوط می شود، در اینجا به جای استفاده از سیگنال ولتاژ، از سیگنال جریان استفاده می شود.

نکته بعدی زمانی است که نویز محیطی زیاد باشد، به دلیل اینکه اکثر نویزهای الکترومغناطیسی به صورت پارازیت های ولتاژی برروی قسمت های مختلف مدار و مخصوصاً خروجی آن ایجاد می شود، در اینگونه موارد نیز از سیگنال های خروجی جریان به جای ولتاژ استفاده می شود تا نویزپذیری خروجی سیستم مینیموم شود.

همه موارد بالا از جمله گزینه هایی هستند که می بایستی با استفاده از مبدل های سیگنال مخصوص، عمل تبدیل سیگنال ها به نوع مناسب انجام پذیرد.

به عنوان یک نکته مهم در زمینه مدارات آنالوگ با خروجی جریان ذکر این امر ضروری است که مداراتی که دارای خروجی آنالوگ جریان می باشند اکثراً دارای خروجی 4 الی 20 میلی آمپر می باشند، یعنی حد پایین به جای صفر از 4 میلی آمپر شروع می شود.

دلیل این امر به این خاطر است که اگر حد پایین جریان از صفر شروع شود تشخیص خطا برای سیستم ممکن نمی شود، بدین گونه که فرض کنید جریان صفر به معنای صفر بودن خروجی است.

حال اگر به عنوان مثال پای یک کارگر در زمانی که خروجی سنسور برابر 10 میلی آمپر است به سیم خروجی سنسور گیر کرده و آن را قطع کند، جریان خروجی برابر صفر خواهد شد و سیستم آن را به عنوان حد پایین در نظر خواهد گرفت در حالی که در عمل این حد پایین ایجاد شده به دلیل خطا در سیستم می باشد نه خروجی صفر ایجاد شده توسط سنسور.

به همین دلیل در سنسورهای آنالوگ جریان حد پایین از 4 میلی آمپر در نظر گرفته می شود که بین خطا و حد پایین اندازه گیری بتوان تمایز قائل شد و سیستم قابلیت تشخیص این دو را از هم داشته باشد.