Aký je rozdiel medzi analógovými a digitálnymi snímačmi

Pojem „samotný snímač“ znamená mechanizmus určený na meranie parametra s cieľom ďalšieho spracovania výsledku merania. Senzorový obvod generuje signál vo vhodnej forme na prenos, potom sa signál konvertuje, spracuje alebo uloží. Bez senzorov v niektorých moderných oblastiach priemyslu a v mnohých zariadeniach rôzneho druhu to jednoducho nedokáže.

Elektronika dnes umožňuje výrobu elektronických senzorov schopných monitorovať procesy pomocou niekoľkých parametrov naraz, čo značne rozširuje možnosti konštrukcie zložitých meracích a ovládacích zariadení.

Senzor nevyhnutne obsahuje vo svojej konštrukcii citlivý prvok a často aj časť prevodníka. Hlavnými charakteristikami elektronických senzorov sú ich citlivosť a chyba merania.

Analógové a digitálne snímače sa dnes používajú všade na vedecké a výskumné účely, v telemetrii, v systémoch kontroly kvality a automatizovanom riadení av mnohých ďalších oblastiach, ktoré je možné neurčito určiť. Tak či onak, vždy sú to technické oblasti, v ktorých je potrebné získať informácie o meraní množstva.

Účelom tohto článku bude poskytnúť čitateľovi predstavu o rozdiele medzi analógovými a digitálnymi snímačmi. Pozrime sa na jednoduchý príklad toho, ako môže byť rovnaká hodnota sledovaná pomocou analógového a digitálneho snímača, a v takom prípade je vhodné použiť analógový snímač av takom prípade - digitálne.

Analógový senzor generuje na výstupe analógový signál, ktorého hladina je získaná ako funkcia času a taký signál sa neustále mení, signál neustále prijíma ktorúkoľvek z mnohých možných hodnôt.

Analógové senzory sú teda vhodné napríklad na sledovanie neustále sa meniacej fyzickej veľkosti terminálne napätie termočlánku signalizuje zmenu teploty a napätie na sekundárnom vinutí prúdového transformátora je v určitej perióde úmerné prúdu regulovaného obvodu. Mikrofón je snímač zmien tlaku zo zvukovej vlny atď.

Digitálne senzory zase generujú výstupný signál, ktorý je možné zaznamenať vo forme postupnosti číselných hodnôt, signál je často binárny, to znamená buď vysoká úroveň signálu alebo nízka (nula). Ak je potrebné signál digitálneho senzora vysielať cez analógový kanál, ako je rádio, využite moduláciu.

Digitálne senzory ovládajú komunikačné systémy, pretože ich výstupné signály sa v zosilňovači ľahko regenerujú, aj keď je prítomný šum. A analógový signál bude v tomto zmysle rušený šumom a údaje sa ukážu ako nepresné. Pri prenose informácií sú prijateľné digitálne snímače.

Pozrime sa na konkrétne jednoduché príklady, najskôr na analógový senzor, potom na digitálny a v našom príklade tieto senzory zmerajú rovnaký parameter - prúd.

Analógový snímač prúdu

Analógový snímač prúdu na prúdovom transformátore. Prečo analógový? Pretože v tomto prípade sa prúd môže napríklad zvyšovať z 0 na 5 ampérov, zatiaľ čo napätie (signál) na výstupe sa úmerne zvyšuje z 0 na 1 volt. Taký senzor umožňuje nepretržité sledovanie prúdu v meranom obvode.

Napríklad inštalácia v systéme Windows 7 Napájanie PWM, snímač analógového prúdu vygeneruje analógový signál so spätnou väzbou a čím vyššia je jeho hodnota, tým vyšší je prúd v záťažovom obvode v danom okamihu a obvod nastavenia šírky riadiaceho impulzu, postavený na komparátore, skráti trvanie riadiaceho impulzu, čím sa dosiahne záťažový prúd na požadovanú nominálnu hodnotu, takže výstupný výkon sa neprijateľne nezvýši.

Digitálny snímač prúdu

Teraz povedzme, že máme do činenia s rezonančným meničom elektrickej energie, kde je potrebné monitorovať kolísanie prúdu v rezonančnom LC obvode a dôležitým parametrom bude nielen a nie tak veľká veľkosť prúdu, ako je jeho smer.

V tomto prípade môžete použiť aj prúdový transformátor, len výstup prúdového transformátora nebude zaťažený na odpor, ale na zenerovu diódu alebo na obmedzujúce diódy. Čo to dá?

Keď prúd tečie v jednom smere, napätie na sekundárnej strane prúdového transformátora bude mať určitú vysokú hodnotu a keď v druhom smere - určitú nízku hodnotu. Ukazuje sa teda „1“ a „0“ - digitálny signál a stredné hodnoty nie sú potrebné, sú monitorované iným obvodom, analógom.

Súčasné smerové senzory je možné implementovať aj na základe Hallovho efektu (digitálne Hallove senzory), ale v našom príklade bolo cieľom ukázať zásadný rozdiel medzi analógovými a digitálnymi senzormi, takže Hallov senzor nechajme stranou.