Порівняно з аналоговими. Порівняння аналогових та цифрових систем охоронного телебачення. Цифрові сервоприводи часто застосовуються в

До основних недоліків цифрових систем передачі, обробки та зберігання аудіосигналів можна віднести:

1) розширення смуги частот. Передача аналогових сигналів вимагає смуги частот, ширина якої не більша за смугу вихідного сигналу. Необхідність розширення лінії для проходження цифрових сигналів визначається тим, що відліки подаються у вигляді двійкових кодових комбінацій, при передачі яких кожен біт кодової комбінації відображається окремим імпульсом. Тому одними з головних недоліків цифрового представлення сигналів є високі вимоги до пропускної спроможності каналів зв'язку та ємності пристроїв;

2) аналого-цифрове перетворення. При реалізації АЦП прагнуть знайти компроміс між точністю подання вихідного сигналу в цифровій формі, яке досягається збільшенням числа рівнів квантування та частоти дискретизації, та ступенем розширення смуги частот, необхідною для передачі цифрового сигналу, або ємності пристрою, необхідної для його зберігання. Звичайною є практика АЦП аудіосигналів з досить високим ступенем точності (близько 16 розрядів на 1 відлік) з подальшим зниженням кількості бітів, що припадають на відлік шляхом використання різних схем цифрової компресії;

3) необхідність тимчасової синхронізації. Синхронізація визначає моменти часу, коли потрібно відраховувати сигнал, що надходить, щоб вирішити, яке значення було передано. Для оптимального виявлення сигналу генератор імпульсів має бути синхронізований з моментами надходження імпульсів лінії. Проблема ускладнюється у випадках, коли мережа утворена декількома комутаційними станціями та необхідно вирішувати завдання внутрішньої та загальномережевої синхронізації;

4) несумісність із існуючими аналоговими пристроями. Цифрове обладнання, яке використовується, наприклад, у локальних телефонних мережах, обов'язково забезпечує стандартний аналоговий «стик» з рештою мережі. Тому до тих пір, поки всі мережі не стануть повністю цифровими, досягти максимальних переваг цифрових телефонних систем щодо якості передачі сигналів та надання «немовних» видів обслуговування практично не вдасться.

Основні технічні переваги цифрових систем обробки, передачі та зберігання аудіосигналів:

1) можливість регенерації сигналу. Основною перевагою цифрової системи є те, що можливість виникнення помилки в лінійному тракті при передачі повідомлення можна зробити дуже маленький, вводячи регенератори в проміжних точках ліній передачі. Проміжні вузли виявлятимуть і регенеруватимуть цифрові сигнали перш ніж спотворення, що виникають у каналі, досягнуть такого рівня, який призведе до помилок при прийомі, тобто. виключається вплив цих спотворень. На противагу цьому в аналогових системах відбувається накопичення перешкод і спотворень у міру проходження сигналу від однієї ділянки до іншої. Якщо кількість пунктів регенерації в проектованій цифровій системі зв'язку достатньо для того, щоб виключити помилки в каналі, якість передачі в мережі зв'язку визначається лише процесом перетворення сигналу в цифрову форму, а не системою передачі;

2) можливість роботи при малих значеннях відношення сигнал-шум (перешкода). Шум і перешкоди під час передачі звукових сигналів в аналогових мережах виявляються найбільше під час пауз, коли амплітуда сигналу мала. Ще однією з основних проблем при проектуванні та експлуатації аналогових мереж, наприклад, у телефонії, є необхідність виключити перехідні перешкоди між ланцюгами, якими йде передача мови. Проблема стає ще гострішою у періоди, як у одному каналі є пауза розмові, а іншому, впливає, йде передача сигналу з максимальним рівнем потужності. У цифрових системах під час пауз йде передача певних кодових комбінацій, причому рівень потужності сигналів, що передаються під час пауз, такий же, як і при передачі корисної інформації. Оскільки регенерація сигналу при цифровій передачі виключає практично всі шуми, що виникають у середовищі передачі, то шум вільного каналу(При паузі) визначається лише процесом кодування, а не лінією передачі. Таким чином, паузи не визначають максимальні рівнішуму, як це має місце в аналогових системах, а перехідні перешкоди малого рівня виключаються в процесі регенерації цифрових регенераторах або приймачах.

Лінії цифрової передачі забезпечують можливість практично безпомилкової передачі повідомлень каналами зв'язку при значеннях відношення сигнал-шум порядку 15-25 дБ в залежності від способу кодування (прийняте значення відношення сигнал-шум при передачі від одного кінцевого пристрою до іншого в аналоговій мережі становить 46 і 40 дБ відповідно для місцевих та міжнародних ліній зв'язку), що забезпечує конкурентоспроможність цифрових систем у порівнянні з аналоговими при використанні в умовах низького рівнясигналу та наявності перехідних перешкод;

3) простота передачі інформації, що управляє. Керуюча інформація є за своєю природою переважно цифровою і, отже, може бути легко введена цифрову систему передачі. Незалежно від способу введення керуючої інформації в цифровий тракт (групоутворення з тимчасовим поділом, введення спеціальних кодових комбінацій, що управляють) по відношенню до системи передачі керуюча інформація виявляється невідмінною від інформаційних повідомлень. На противагу цьому аналогові системи передачі мають меншими, часто дуже обмеженими, можливостями здійснення передачі керуючої інформації, що призвело до появи безлічі різних типів форматів керуючих сигналів і необхідності проектування пристроїв розпізнавання та перетворення цих форматів;

4) пристосованість до інших видів обслуговування. Використання аналогової мережі, наприклад, телефонної, для організації інших видів зв'язку, не призначених для передачі мовної інформації, може вимагати спеціальних заходів для пристосування до умов передачі мовного сигналу (зокрема відповідати смузі частот до 4 кГц). Навпаки, у цифровій системі будь-яке повідомлення має стандартний формат, прийнятий системі передачі. Таким чином, система передачі не повинна проводити аналіз виду інформації, що передається, і може бути взагалі індиферентною до характеру навантаження, яку вона обслуговує;

5) цифрове оброблення сигналів. Обробкою сигналів зазвичай називають такі операції над сигналами, у яких поліпшуються чи трансформуються їх характеристики. Основні переваги обробки сигналів цифровими методами:

Програмування. Одна базова структура з змінним алгоритмічним або параметричним описом цифрової пам'ятіможе бути використана для обробки сигналів різного типу;

Спільне використання. Один пристрій цифрової обробки сигналів може бути використаний для обробки багатьох сигналів завдяки запам'ятовування проміжних результатів кожного процесу в пристрої (ЗУ) з довільною вибіркою та обробці послідовності сигналів деяким циклічним способом в режимі поділу часу;

Автоматичний контроль. Оскільки на входах і виходах пристрою цифрової обробки сигналів використовуються цифрові дані, перевірку правильності роботи пристрою можна здійснювати стандартним шляхом, порівнюючи реакцію на його виході на деяку тестову послідовність даних, записаних в ЗУ;

Універсальність. Оскільки цифрова обробка сигналів реалізується цифровими логічними схемами, процес обробки може включати багато різних функцій, реалізація яких у аналогової формі могла б виявитися неможливою чи непрактичною.

Прикладами операцій, пов'язаних з обробкою сигналів і більш ефективних при цифровій обробці, є: виявлення (генерація) певних частот, посилення (ослаблення), корекція, фільтрація, компандування, перетворення різних форматів повідомлень;

6) Простота групоутворення. Суть методів групоутворення (багатоканальної передачі сигналів) полягає в тому, що повідомлення від різних джерел інформації об'єднуються, утворюючи груповий сигнал, який і передається лінією зв'язку. При використанні аналогових систем зв'язку зазвичай використовується принцип частотного поділу каналів (ЧРК), при якому кожному каналу системи надається певна ділянка частотного діапазону, що за шириною дорівнює смузі частот абонентського каналу або перевищує її. У багатоканальних цифрових системах зв'язку, зазвичай побудованих за принципом тимчасового поділу каналів (ВРК), здійснюється почергова передача сигналів по лінії зв'язку від різних джерел повідомлень з використанням повної смуги частот лінійного тракту під час передачі сигналів кожного джерела.

Обладнання ЧРК зазвичай дорожче, ніж обладнання ВРК навіть у тому випадку, коли враховується вартість аналого-цифрового перетворення. Слід зазначити, що формування групових аналогових сигналів при ВРК також досить просто реалізується, проте недолік аналогових систем з ВРК полягає в їх низькій перешкоди, зумовленої схильністю вузьких аналогових імпульсів впливу перешкод, спотворень, перехідних перешкод і міжсимвольної інтерференції;

7) простота засекречування. На відміну від аналогових повідомлень, шифрування яких є досить трудомістким завданням, а надійність шифрування часто недостатньою, реалізація скремблювання і дескремблювання цифрового потоку відрізняється більш високою простотою і ефективністю.

Багато переваг цифрової передачі (порівняно з аналоговою) можна віднести і до цифрового запису. Першою з цих переваг є можливість визначення якості відтворення під час запису та підтримки цієї якості нескінченно довго шляхом періодичного копіювання (регенерації) записаної цифровим чином інформації, що неможливо при аналоговому записі.

Інша перевага цифрових систем запам'ятовування полягає у можливості використовувати низькоякісний (нелінійний) носій запису з меншим співвідношенням сигнал-шум порівняно з аналоговим носієм. Внаслідок цього цифрові пристрої відтворення стануть економічно привабливими для споживачів через зниження вартості електронних виробів та носіїв запису.

8) аналіз та синтез аудіосигналів, особливо мови, є областю широко поширених досліджень, тісно пов'язаних з перетворенням мови на цифрову форму. У деяких з кодерів і декодерів мови, що працюють на самих низьких швидкостяхпередачі, застосовується до певної міри аналіз та синтез мовних сигналів, представлених у цифровій формі.

9) висока надійністьі ступінь інтеграції з іншими пристроями (насамперед із цифровими), зручність поєднання з ЕОМ.

Особливо швидкими темпами використання ЦГЗ йде у різних видах засобів зв'язку, зокрема, бездротової. До таких засобів слід віднести цифрові комутатори для АТС, засоби розпізнавання мовлення в системах керування голосом, засоби кодування мови та ущільнення каналів в системах телефонного та стільникового радіотелефонного зв'язку, засоби стиснення зображень у відеотелефонії, засоби захисту інформації від несанкціонованого доступу. Нові технічні вимоги до систем зв'язку 3G покоління полягають у використанні більш високих частотних діапазонів (2-3 ГГц), розширення смуги пропускання каналів та пакетів, високої швидкостіпередачі даних (до 2Мбіт/с). Мобільні термінали нового покоління повинні забезпечувати повноцінну роботу в Інтернеті з можливістю обміну аудіо/відеоінформацією.

Прискорювачі на базі цифрових сигнальних процесорів (DSP) на порядок і більше підвищують продуктивність комп'ютера, а в поєднанні з інтерфейсами аналогового вводу/виводу перетворюють ПК на робочу станцію для вирішення завдань акустики, радіолокації, телерадіомовлення, медицини та ін. ефективної обробкимови, аудіо та відеоінформації в апаратних схемах на основі ЦСП дозволили зробити якісний стрибок у використанні комп'ютерної техніки.

Вступ

Метою даної є розгляд переваг цифрової техніки та їх причин.

Цифрові технології, як такі, ґрунтуються на поданні сигналів дискретними смугами аналогових рівнів, а не у вигляді безперервного спектру. Всі рівні в межах смуги є однаковим станом сигналу.

З кінця 90-х років минулого століття прийнято вважати, що саме за цифровими технологіями стоїть майбутнє. У цій роботі я спробую висвітлити основні причини та тези такої точки зору.

1. Аналоговий сигнал

Аналоговий сигнал - сигнал даних, у якого кожен з параметрів описується функцією часу і безперервним безліччю можливих значень. Такі сигнали описуються безперервними функціями часу, тому аналоговий сигнал іноді називають безперервним сигналом.

Властивості аналогових сигналів значною мірою відображають їхню безперервність:

· Відсутність чітко відмінних друг від друга дискретних рівнів сигналу призводить до неможливості застосувати щодо його описи поняття інформації у вигляді, як розуміється у цифрових технологіях. «Кількість інформації», що міститься в одному відліку, буде обмежена лише динамічним діапазоном засобу вимірювання.

· Відсутність надмірності. З безперервності простору значень випливає, що будь-яка перешкода, внесена в сигнал, не відрізняється від самого сигналу і, отже, вихідна амплітуда не може бути відновлена. Насправді фільтрація можлива, наприклад, частотними методами, якщо відома будь-яка додаткова інформаціяпро властивості цього сигналу (зокрема смуга частот).

Розглянемо цей вид сигналу на простому прикладі. Під час розмови, наші голосові зв'язки випромінюють певну вібрацію різної тональності (частоти) та гучності (рівня звукового сигналу). Ця вібрація, пройшовши деяку відстань, потрапляє до людського вуха, впливаючи там, так звану слухову мембрану. Ця мембрана, починає вібрувати з такою ж частотою і силою вібрації яку випромінювали наші звукові зв'язки, з однією лише відмінністю, що сила вібрації за рахунок подолання відстані дещо слабшає.

Так от, передачу голосової мови від однієї людини до іншої можна сміливо назвати аналогової передачі сигналу, І ось чому.

Тут справа в тому, що наші голосові зв'язки, випромінюють таку ж звукову вібрацію, яку і сприймає саме людське вухо (що говоримо, те й чуємо), тобто переданий і прийнятий звуковий сигнал, має схожу форму імпульсу, і такий самий частотний діапазон звукових вібрацій, чи інакше сказати, «аналогічної» звуковий вібрації.

Тепер розглянемо складніший приклад. І за цей приклад візьмемо спрощену схему телефонного апарату, тобто телефону, яким люди користувалися задовго до появи стільникового зв'язку.

Під час розмови мовні звукові вібрації передаються на чутливу мембрану телефонної трубки (мікрофону). Потім, в мікрофоні, звуковий сигнал перетворюється на електричні імпульси, і далі надходить по проводах до другої телефонної трубки, в якій за допомогою електромагнітного перетворювача (динаміка або навушника) електричний сигнал перетворюється назад в звуковий сигнал.

У наведеному вище прикладі, використовується, знову ж таки, « аналогове» Перетворення сигналу. Тобто, звукова вібрація має таку саму частоту, як і частота електричного імпульсу лінії зв'язку, а як і, звуковий і електричний імпульси, мають схожу форму (тобто, аналогічну).

У передачі телевізійного сигналу, сам аналоговий радіотелевізійний сигнал має досить складну форму імпульсу, а так само досить високу частоту цього імпульсу, адже в ньому передається на великі відстані, як звукова інформація, так і відео.

2. Цифровий сигнал

Цифровий сигнал - сигнал даних, у якого кожен з параметрів описується функцією дискретного часу і кінцевим безліччю можливих значень.

Сигнали є дискретні електричні або світлові імпульси. При такому способі вся ємність каналу комунікаційного використовується для передачі одного сигналу. Цифровий сигнал використовує всю смугу пропускання кабелю. Смуга пропуску- це різниця між максимальною та мінімальною частотою, яка може бути передана кабелем. Кожен пристрій у таких мережах посилає дані в обох напрямках, а деякі можуть одночасно приймати та передавати. Вузькосмугові системи передають дані у вигляді цифрового сигналу однієї частоти.

Дискретний цифровий сигнал складніше передавати на більші відстані, ніж аналоговий сигнал, тому його попередньо модулюютьна стороні передавача, та демодулюють на стороні приймача інформації. Використання в цифрових системах алгоритмів перевірки та відновлення цифрової інформаціїдозволяє значно збільшити надійність передачі.

Слід мати на увазі, що реальний цифровий сигнал за своєю фізичною є аналоговим. Через шуми та зміни параметрів ліній передачі він має флуктуації по амплітуді, фазі / частоті поляризації. Але цей аналоговий сигнал (імпульсний та дискретний) наділяється властивостями числа. У результаті його обробки стає можливим використання чисельних методів (комп'ютерна обробка).

За приклад, "цифрового сигналу", візьмемо принцип передачі з допомогою досить відомої «азбукою Морзе». Для тих, хто не знайомий з таким видом передачі текстової інформації, далі коротко поясню основний принцип.

Раніше, коли передача сигналу повітрям (за допомогою радіосигналу), ще тільки розвивалася, технічні можливостіприймально-передавальної апаратури не дозволяли передавати мовний сигнал на великі відстані. Тому замість мовної інформації використовували текстову. Оскільки текст складається з літер, ці літери передавалися з допомогою коротких і довгих імпульсів тонального електричного сигналу.

Така передача текстової інформації називалася – передача інформації за допомогою «Абетки Морзе».

Тональний сигнал, за своїми електричними властивостями, мав велику пропускну спроможність, ніж мовленнєвий, і внаслідок цього радіус дії приймально-передавальної апаратури збільшувався.

Одиницями інформації в такій передачі сигналу умовно називалися «точка» та «тире». Короткий тоновий сигнал означав крапку, а довгий тоновий сигнал — тире. Тут кожна буква алфавіту складалася з певного набору точок і тире. Так наприклад, буква Апозначалася комбінацією» .- (точка-тире), а літера Б « - … »(Тире-точка-точка-точка), ну і так далі.

Тобто текст, що передається, кодувався за допомогою точок і тире у вигляді коротких і довгих відрізках тонового сигналу. Якщо слова «АЗБУКА МОРЗЕ» висловити за допомогою точок і тире, це виглядатиме так:

В основу цифрового сигналу покладено дуже схожий принцип кодування інформації, тільки самі одиниці інформації там уже інші.

Будь-який цифровий сигнал складається з так званого «двійкового коду». Тут, за одиниці інформації використовуються логічний 0 (нуль), та логічна 1 (одиниця).

Якщо за приклад, ми візьмемо звичайний кишеньковий ліхтарик, то якщо включити його, то це буде означати логічну одиницю, а якщо виключимо, то логічний нуль.

У цифрових електронних мікросхемах за логічні одиниці 1 і 0, приймають певний рівень електричної напруги у вольтах. Приміром, логічна одиниця означатиме 4,5 вольта, а й за логічний нуль 0,5 вольт. Природно кожного типу цифрових мікросхем, значення величини напруг логічного нуля і одиниці, різні.

Будь-яка літера алфавіту, як і на прикладі з описаною вище азбукою Морзе, в цифровому вигляді складатимуться з певної кількості нулів і одиниць, що розташовуються в певної послідовностіякі в свою чергу входять до пакетів логічних імпульсів. Так наприклад, буква А буде одним пакетом імпульсів, а буква Б іншим пакетом, але в букві Б послідовність нулів та одиниць буде вже іншою ніж у букві А (тобто, різної комбінації розташування нулів та одиниць).

У цифровий код, можна закодувати практично будь-який вид електричного сигналу, що передається (включаючи і аналоговий), і не важливо, буде це картинка, відеосигнал, аудіо сигнал, або текстова інформація, причому можна передавати ці види сигналу практично одночасно (в єдиному цифровому потоці).

3. Аналогові прилади

З появою електрики у людей з'явилася можливість використовувати техніку, яка працює від струму. Щодня з'являлося все більше нових приладів, наука розвивалася, техніка вдосконалювалася. Тоді всі винаходи вважалися аналоговими. Слово «аналоговий» означало, що прилад працює за аналогією чогось. Щоб було зрозуміліше, розглянемо вимірювальний прилад. Припустимо, потрібно побудувати графік вимірів, самі дані вимірів відомі. Прилад спершу виведе рівняння за відомими даними, яке описує поведінку графіка, а потім спробує побудувати графік. Він працює за аналогією рівняння, суворо підпорядковується його законам. А наскільки точно рівняння описує графік, це неважливо. Таким чином, аналогові електронні пристрої – це пристрої посилення та обробки аналогових електричних сигналів, виконані на основі електронних приладів. Слід виділити дві великі групи, якими можна класифікувати аналогові електронні пристрої:

· Підсилювачі - це пристрої, які за рахунок енергії джерела живлення формують новий сигнал, що є формою більш-менш точною копієюзаданого, але перевершує його за струмом, напругою або потужністю.

· Пристрої з урахуванням підсилювачів - переважно перетворювачі електричних сигналів і опорів.

Перетворювачі електричних сигналів (активні пристрої аналогової обробки сигналів) - виконуються на базі підсилювачів або шляхом безпосереднього застосування останніх зі спеціальними ланцюгами зворотних зв'язків або шляхом деякого їх видозміни. Сюди відносять пристрої підсумовування, віднімання, логарифмування, антилогарифмування, фільтрації, детектування, перемноження, поділу, порівняння та ін. Перетворювачі опорів виконуються на основі підсилювачів зворотними зв'язками. Вони можуть перетворювати величину, тип, характер опору. Використовують їх у деяких пристроях обробки сигналів. Особливий клас складають всілякі генератори та пов'язані з ними пристрої.

4. Цифрові прилади

Цифровими називаються вимірювальні прилади, що автоматично виробляють дискретні сигнали вимірювальної інформації та дають показання у цифровій формі. Під дискретнимирозуміють сигнали, значення яких виражені числом імпульсів N. Система правил подання інформації з допомогою дискретних сигналів називається кодом. Дискретні сигнали на відміну безперервних мають лише кінцеве число значень, що визначається обраним кодом.

Головними та обов'язковими функціональними вузлами електронних цифрових вимірювальних приладів є аналого-цифрові перетворювачі, в яких аналогова, що вимірюється, тобто. безперервна в часі, фізична величина X автоматично перетворюється на еквівалентний їй цифровий код, а також цифрові відлікові пристрої, в яких отримані кодові сигнали N перетворюються на цифрові символи десяткової системи числення, зручні для візуального сприйняття. Цифрова форма подання результату вимірювання порівняно з аналоговою прискорює зчитування та суттєво зменшує ймовірність суб'єктивних помилок. Так як більшість цифрових вимірювальних приладів містять попередні аналогові перетворювачі, призначені для зміни масштабу вхідної величини, що вимірюється, х або її перетворення в іншу величину Y = f(x), більш зручну для обраного методу кодування, то в загальному випадку структурна схема приладу подається у вигляді рис .

Структурна схема цифрового вимірювального приладу

Сучасні цифрові прилади містять аналого-цифрові перетворювачі, здатні виробляти сотні і більше перетворень на секунду, що дозволяє реєструвати фізичні процеси, що швидко протікають, і легко поєднувати об'єкти дослідження з ЕОМ. Цифрові прилади – новий ступінь еволюції техніки, що працює за цифровими даними.

Для наочності розглянемо той самий випадок - потрібно побудувати графік за заданими вимірами. Прилад не складатиме рівняння, він розіб'є графік на дрібні шматочки, і за відомими даними для кожного шматочка розрахує координати. Потім прилад побудує кожен шматочок за отриманими координатами, і через те, що таких шматочків величезна кількість, вони будуть представляти безперервний графік. Ось так працює цифрова техніка.

5. Основні переваги цифрових приладів перед аналоговими

Цифровий сигнал, за своїми електричними властивостями (як і у прикладі з тональним сигналом), має більшу пропускну здатність передачі, ніж аналоговий сигнал. Також, цифровий сигнал, можна передавати на більшу відстань, ніж аналоговий, причому без зниження якості сигналу, що передається. Наприклад, безперервний звуковий сигнал, що передається у вигляді послідовності 1 і 0, може бути відновлений без помилок за умови, що шуму при передачі було недостатньо, щоб запобігти ідентифікації 1 і 0. Час музики може бути збережений на компакт-диску з використанням близько 6 млрд. двійкових розрядів. Це особливо актуально останнім часом, з урахуванням величезного зростання інформації, що передається (збільшення кількості теле-, радіоканалів, збільшення кількості телефонних абонентів, збільшення числа користувачів інтернету та швидкості інтернет ліній).

Зберігання інформації у цифрових системах простіше, ніж у аналогових. Перешкодостійкість цифрових систем дозволяє зберігати та витягувати дані без пошкодження. В аналоговій системі старіння та знос може погіршити записану інформацію. У цифровій, доки загальні перешкоди не перевищують певного рівня, інформація може бути відновлена ​​точно.

Цифровими системами з комп'ютерним керуванням можна керувати за допомогою програмного забезпечення, додаючи нові функції без заміни апаратних засобів. Часто це може бути зроблено без участі заводу-виробника шляхом простого оновлення програмного продукту. Подібна функція дозволяє швидко адаптуватися до вимог, що змінюються. Крім того, можливе застосування складних алгоритмів, які в аналогових системах неможливі або здійсненні, але тільки з дуже високими витратами.

При передачі цифрового телевізійного сигналу, телеглядач не побачить такого дефекту як «зображення сніжить», як у аналоговому сигналі при поганому прийомі. У цифровій передачі телеканалів, якість картинки може бути тільки хорошим, або зображення зовсім не буде, якщо прийом поганий (тобто, чи так, чи ні).

Що стосується цифрової передачі телефонних розмов, то тут, з гарною якістю може передаватися як шепіт, так і крик, як нижні тони, так і високі, і тут вже на якій відстані знаходяться телефонні абоненти.

Цифрова техніка завжди перевершувала аналогову за точністю. Наприклад, порівняємо аналоговий та цифровий диктофони. При необхідності записати голосову інформацію, цифровий прилад впорається із завданням краще за аналоговий. Це буде помітно як запис. Справа в тому, що аналоговий диктофон не так точно відтворює інформацію, в запис будуть намішані шуми, а цифровий відсіюватиме непотрібні шуми, відповідно звучання буде правдоподібніше.

Цифрова техніка мініатюрніша. Прилади побудовані на мікросхемах, здатних проводити операції складання та віднімання над числами, звідси й малі розміри. Дані сучасних приладів можуть на відміну аналогових швидко оброблятися комп'ютерами. Звичайно, дані аналогових теж можуть бути поміщені в комп'ютер, але йому потрібно їх перекладати на «свій» цифрову мову.

Цифрова техніка економічніша і довша служить. Мікросхеми споживають менше енергії та можуть довгий чассправно працювати, тоді як механічна техніка швидко виходити з ладу.

Також цифрові прилади можуть похвалитися:

· Мала похибка. Точність аналогових приладів обмежується похибками вимірювальних перетворювачів, вимірювального механізму, похибками шкали і т.д.

· Висока швидкодія (кількість вимірів в одиницю часу);
При вимірі величин, що змінюються в часі, швидкодія відіграє важливу роль. Якщо для показувальних пріорів не потрібно високої швидкодії, оскільки можливості оператора, що працює з ними, обмежені, то навпаки, вимога швидкодії стає важливою при обробці інформації за допомогою ЕОМ, до яких часто підключаються цифрові прилади.
· Відсутність суб'єктивної помилки відліків результату виміру - суб'єктивних похибок, пов'язаних з особливостями зору людини, через паралаксу, через роздільну здатність ока.

6. Цифровий фільтр

Цифровий фільтр - в електроніці будь-який фільтр, що обробляє цифровий сигнал з метою виділення та/або придушення певних частот цього сигналу. На відміну від цифрового, аналоговий фільтр має справу з аналоговим сигналом, його властивості недискретнівідповідно передавальна функція залежить від внутрішніх властивостей складових його елементів.

Перевагами цифрових фільтрів перед аналоговими є:

· Висока точність (точність аналогових фільтрів обмежена допусками на елементи).

· Стабільність (на відміну аналогового фільтра передатна функція залежить від дрейфу характеристик елементів).

· Гнучкість налаштування, легкість зміни.

· Компактність - аналоговий фільтр на дуже низьку частоту(частки герца, наприклад) зажадав би надзвичайно громіздких конденсаторів чи індуктивностей.

Але також є й недоліки:

· Проблема роботи з високочастотними сигналами. Смуга частот обмежена частотою Найквіста, що дорівнює половині частоти дискретизації сигналу. Тому для високочастотних сигналів застосовують аналогові фільтри, або якщо на високих частотахнемає корисного сигналу, спочатку пригнічують високочастотні складові за допомогою аналогового фільтра, потім обробляють цифровим сигналом фільтром.

· Труднощі роботи у реальному часі - обчислення має бути завершено протягом періоду дискретизації.

· Для великої точності та високої швидкості обробки сигналів потрібно не тільки потужний процесор, але й додаткове, можливо дороге, апаратне забезпеченняу вигляді високоточних та швидких аналого-цифрових перетворювачів.

7. Аналого-цифровий перетворювач

Як правило, аналого-цифровий перетворювач - електронний пристрій, що перетворює напругу на двійковий цифровий код. Тим не менш, деякі неелектронні пристрої з цифровим виходом, також слід відносити до цього виду, наприклад, деякі типи перетворювачів кут-код. Найпростішим однорозрядним двійковим перетворювачем є компаратор.

Дозвіл АЦП- Мінімальна зміна величини аналогового сигналу, яка може бути перетворена даним приладом - пов'язане з його розрядністю. У разі одиничного виміру без урахування шумів роздільна здатність безпосередньо визначається розрядністю перетворювача.

Розрядність АЦПхарактеризує кількість дискретних значень, які перетворювач може видати на виході. У двійкових приладах вимірюється в бітах, в трійкових-тритах. Наприклад, двійковий 8-розрядний перетворювач здатний видати 256 дискретних значень (0 ... 255), оскільки . Трійковий 8-розрядний здатний видати 6561 дискретне значення, оскільки .

Частота перетвореннязазвичай виявляється у відліках за секунду. Сучасні АЦП можуть мати розрядність до 24 біт і швидкість перетворення до мільярда операцій на секунду (звісно, ​​одночасно). Чим вище швидкість і розрядність, тим важче отримати необхідні характеристики, тим дорожче і складніше перетворювач. Швидкість перетворення та розрядність пов'язані один з одним певним чином, і ми можемо підвищити ефективну розрядність перетворення, пожертвувавши швидкістю.

Шум квантування- Помилки, що виникають при оцифровці аналогового сигналу. Залежно від типу аналого-цифрового перетворення можуть виникати заокруглення (до певного розряду) сигналу або усічення (відкидання молодших розрядів) сигналу.

Для забезпечення дискретизації синусоїдального сигналу частотою 100 кГц з похибкою 1% час перетворення АЦП має дорівнювати 25 нс. У той же час, за допомогою такого швидкодіючого АЦП принципово можна дискретизувати сигнали, що мають ширину спектра близько 20 МГц. Таким чином, дискретизація за допомогою самого приладу призводить до відчутного розходження вимог між швидкодією АЦП та періодом дискретизації. Ця розбіжність може досягати 2 ... 3 порядків і сильно здорожує і ускладнює процес дискретизації, тому що навіть для вузькосмугових сигналів вимагає швидкодіючі перетворювачі. Для відносно широкого класу сигналів, що швидко змінюються, цю проблему вирішують за допомогою пристроїв вибірки-зберігання, що мають мале апертурний час.

8. Цифрове та аналогове копіювання

Починаючи з кінця 90-х років, на ринку широкоформатних копіювальних апаратів та інженерних систем простежується чітка тенденція переходу від аналогової техніки до цифрової. В даний час більшість виробників модифікували свою продуктову лінійку. Багато хто з них повністю відмовився від випуску аналогових копіювальних апаратів.

Тенденція переходу до цифрової техніки цілком зрозуміла. По-перше, багато підприємств, які бажають йти в ногу з часом і бути конкурентоспроможними, вирішують завдання перекладу документообігу електронний вигляд. По-друге, зростають вимоги до якості документів, що визначає імідж підприємства в очах партнерів та замовників.

У зв'язку з цим багатофункціональна цифрова техніка має суттєві переваги перед аналоговою, зумовлені насамперед самими принципами цифрового та аналогового копіювання.

Переваги:

· Можливість підключення до комп'ютера

· Цифрова техніка може не тільки копіювати документи, але й роздруковувати файли з комп'ютера, а також сканувати оригінали та переводити їх в електронний вигляд, наприклад, для збереження в електронний архів. Аналогові апарати вміють лише копіювати.

· Якість копій

· Цифрова техніка дозволяє отримувати копії більше високої якості, оскільки відсканований у пам'ять апарата файл можна піддати цифровій обробці. Найкорисніше застосування такої можливості - очищення фону при копіюванні синяків. Крім того, цифрові апарати підтримують роботу у фоторежимі і на порядок якісніше передають відтінки сірого та півтону. При копіюванні кольорових зображень цифрові апарати можуть розрізнити різні кольори, надрукувавши їх різними відтінками сірого.

· На додаток до цього цифрова техніка не використовує оптики, що передає відбите від оригіналу світло на фотобарабан. Ця оптика у аналогових апаратів вимагає регулярного догляду, оскільки припадати пилом, що також позначається на якості відбитків.

· Широка функціональність

· Цифрова обробка оригіналу дозволяє не тільки покращувати якість копій, але також і перетворювати оригінал, наприклад, масштабувати, застосовувати інверсію, негатив та ін.

· Надійність

· Більш висока надійність цифрової техніки пов'язана не тільки з відсутністю оптики та лампи підсвічування, яку потрібно регулярно міняти, але й іншим способом тиражування. При виготовленні тиражу на аналоговому апараті оригінал потрібно не лише простягати у напрямку сканування, але й повертати у вихідне положення перед наступною копією. Цифровий апарат простягає оригінал один раз, запам'ятовує його і надалі виготовляє тираж, друкуючи копії з пам'яті.

9. Цифрове та аналогове музичне обладнання

Вже давно у наш час цифрових технологійми перестали замислюватися над тим, наскільки зручніші цифрові апаратні ресурси порівняно з аналоговими. У принципі, коли тільки починався перехід з аналогового обладнання на цифрове, було дуже багато дебатів на тему зручності роботи, технічних перевагі, навпаки, мінусів цифри перед аналоговими. Але зараз час від часу це питання постає в різних ситуаціях, як у різних студіях звукозапису, так і в клубах. Які все ж таки переваги цифрового обладнанняперед аналоговим і чим цифра поступається старим конструкціям?

Спочатку коротко про те, за якими принципами будується оцифровка звуку.

Для перетворення аналогового звукуу цифровій існують аналогово-цифрові перетворювачі, саме ці пристрої здатні перетворювати безперервний аналоговий сигнал на послідовність окремих чисел, тобто зробити його дискретним. Перетворення відбувається таким чином: цифровий пристрій багато разів на секунду здійснює вимірювання амплітуди аналогового сигналу і видає результати цих вимірювань безпосередньо у вигляді чисел. При цьому результат вимірювань не є точним аналогом безперервного електричного сигналу. Повнота відповідності залежить кількості вимірювань та його точності. Частота, з якою виробляються виміри, називається частотою дискредитації, а точність вимірів амплітуди вказує число біт, що використовуються для показань результату вимірів. Цей параметр є розрядність.

Отже, перетворення аналогового сигналу на цифровий складається з двох етапів: дискредитаціїза часом та квантування(Вирівнювання) по амплітуді. Дискредитація за часом означає, що сигнал представляється поряд своїх відліків (семплів), взятих через рівні проміжки часу. Наприклад, коли говоримо, що частота дискредитації (частіше використовується назва частота семплювання), дорівнює 44,1 кГц, це означає, що сигнал вимірюється 44100 разів протягом секунди. Як правило, основне питання на першому етапі перетворення аналогового сигналу в цифровий (оцифрування) полягає у виборі частоти дискредитації аналогового сигналу, так як від цього залежить і безпосередньо якість результату перетворення. Вважається, що діапазон частот, які чує людина, становить від 20 до 20000 Гц, а для того, щоб аналоговий сигнал можна було точно відновити за його відліками, частота дискредитації повинна бути як мінімум удвічі більша за максимальну звукову частоту. Таким чином, якщо реальний аналоговий сигнал, який надалі буде перетворено на цифрову форму, містить частотні компоненти від 0 кГц до 20 кГц, то частота дискредитації такого сигналу повинна бути не менше ніж 40 кГц. У процесі дискредитації частотний спектр аналогового звуку зазнає значних змін. Після дискредитації відносно низькочастотний вихідний аналоговий сигнал є послідовним часовим рядом дуже вузьких імпульсів з різною амплітудою і з дуже широким спектром до декількох мегагерц. Тому спектр дискредитованого сигналу значно ширший за спектр вихідного аналогового сигналу. Звідси висновок: найбільш доцільне оцифрування відбувається на підвищеній частоті дискредитації та з високою розрядністю.

Принципи роботи аналогового обладнання будуються на безперервності сигналу в електричному ланцюзі. Причиною переходу виробництва технологій від аналогових до цифрових стала потреба насамперед у підвищенні якості звучання, зберігання, а також автоматизації процесу роботи. Але при цьому, через стиснення вихідного сигналу після процесу оцифрування, компакт-диск поступається якістю загального звучання вінілу, так як діапазон частот оригінального сигналу при аналоговому записі практично не зазнає жодних змін (що стосується шумоподавлення, це також залежить від голок на програвачах) . Тому професіонали віддають перевагу звучанню вінілу компакт-дискам.

10. Недоліки цифрових пристроїв

Хотілося б ще кілька слів приділити недолікам цифрової техніки, які можуть бути дуже важливими при масовому виробництві.

У деяких випадках цифрові схеми використовують більше енергії, ніж аналогові для виконання однієї і тієї ж задачі, виділяючи більше тепла, що підвищує складність схем, наприклад, шляхом додавання кулера. Це може обмежити їх використання в портативні пристрої, що живляться від батарейок.

Наприклад, стільникові телефоничасто використовують малопотужний аналоговий інтерфейс для посилення та налаштування радіосигналів від базової станції. Проте базова станція може використовувати енергоємну, але дуже гнучку програмно-визначену радіосистему. Такі базові станціїможна легко перепрограмувати для обробки сигналів, які використовуються в нових стандартах стільникового зв'язку.

Цифрові схеми іноді дорожчі за аналогові.

Можлива також втрата інформації при перетворенні аналогового сигналу на цифровий. Математично це явище можна описати як помилка округлення.

У деяких системах при втраті або псуванні одного фрагмента цифрових даних може змінитися сенс великих блоків даних.

Список літератури

аналоговий цифровий сигнал прилад

1. Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки. У 3-х т: Т. 2. Пров. з англ. - 4-те вид., перероб. та дод. - М: Мир, 1993. - 371 с.

Ханзел Г.Є. Довідник із розрахунку фільтрів. США, 1969. / Пер. з англ., за ред. А.Є. Знам'янського. М: Рад. радіо, 1974. – 288 с.

. "Цифрова обробка сигналів". Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкін - М.: Радіо та зв'язок, 1985

Бірюков С.А. Цифрові пристрої на МОП-інтегральних мікросхемах / Бірюков С.А..-М.: Радіо та зв'язок, 2007.-129 с.: іл. - (Масова радіобібліотека; Вип. 1132).

Горбачов Г.М. Чаплігін Є.Є. Промислова електроніка/За ред. проф. В.А. Лабунцова. - М: Енергоатоміздат, 1988.

Шкрітек П. Довідковий посібник зі звуковоїсхемотехніки: Пер. з ньому.-М. Мир, 1991. – 446 с.: іл

Шило В.Л. Популярні цифрові мікросхеми: Довідник/Шило В.Л.-М.: Металургія, 2008.-349 с. - (Масова радіобібліотека; Вип. 1111).

Гольденберг Л.М. Імпульсні та цифрові пристрої: Підручник для вузів/Гольденберг Л.М.-М.: Зв'язок, 2009.-495 с.: іл..-Бібліогр.:с. 494-495.

Букрєєв І.М. Мікроелектронні схеми цифрових пристроїв/Букреєв І.М., Мансуров Б.М., Горячев В.І.. - 2-ге вид., перераб. і доп.-М.: Рад. радіо, 2008.-368 с.

У світі електроніки сервоприводи часто використовуються в силовій частині різних пристроївта механізмів. Усі сервоприводи можна чітко розділити на дві групи – цифрові та аналогові сервомашини.

Сьогодні ми розглянемо переваги та недоліки кожного типу серво, керованих бібліотекою Servo, яка входить у стандартний комплект постачання ПЗ ArduinoIDE – одного з найпопулярніших засобів розробки ПЗ для мікроконтролерів.

Відмінність між цифровим та аналоговим серводвигуном

Буквально десяток років тому переважна більшість сервомоторів складали аналогові сервоприводи, але зараз все більшої популярності набувають цифрові сервомашинки. Зовні ці два види серво не відрізняються один від одного, всі їхні відмінності полягають у внутрішній електроніці.

У аналогових сервоприводах, зазвичай, встановлена ​​спеціальна мікросхема, конфигурируемая аналоговими елементами, як резистори і конденсатори, тоді як і цифрових серводвигателях– мікроконтролер з кварцовим генератором і зашитым ПЗ, унаслідок чого цифрові сервомашинки можуть приймати сигнал із більшою частотою, ніж аналоговые.

Деякі просунуті сервоприводи мають можливість оновлення прошивки, управління з ПК ... Але основна відмінність все-таки полягає в електроніці, а решта складових механіки, як мотор і редуктор, можуть бути однаковими.

Обробка сигналу керування сервоприводами різних видів

ArduinoServo – спеціальна бібліотека для пакету ArduinoIDE, що забезпечує точну роботу серводвигунів із контролерами Arduino. Розгляньмо, як сервоприводи сприймають інформацію, що надходить від контролера Arduino. Сервомотор, незалежно від його виду, отримує сигнал від контролера.

Якщо це аналоговий серводвигун, то під час надходження нового сигналу відбувається його порівняння з поточним положенням (яке дізнається за допомогою потенціометра), а потім, у разі потреби, сигнал проходить перетворення і прямує з двигуна, який переміщує вал на потрібний кут.

Стандартний параметр сигналу для аналогового сервоприводу – частота 50Гц (1/50 секунди), тобто час реакції сервопривода становитиме трохи менше 20мксек. Протягом цього проміжку часу, теоретично, положення валу може бути змінено деяким зовнішнім впливомтому такий проміжок називається мертвою зоною.

Цифровий сервопривод здатний сприймати керуючий сигнал з частотою до 300Гц, тому він здатний швидше реагувати на зміну сигналу і має дуже маленьку в порівнянні з аналоговим сервоприводом мертву зону; швидший і точніший мікроконтролер також дозволяє точніше позиціонувати вал і точно утримувати вал на потрібному кутку. Такі сервоприводи, як правило, мають високий момент, що крутить.

А практично єдиним, але суттєвим недоліком є ​​збільшене споживання енергії порівняно з аналоговим серводвигуном.

Особливі галузі використання сервоприводів різних видів

Цифрові сервомотори показують покращені характеристики (швидкість швидкодії, зусилля) порівняно з аналоговими, але мають більш високе енергоспоживання та вартість.

У разі встановлення цифрового сервоприводу на будь-який автономний пристрій, його вартість обслуговування збільшиться, адже доведеться додати більш ємні (і дорожчі) батареї та витратити ресурс на їхню зарядку. Вага батарей зменшить автономність кардинально.

Загалом цифрові сервоприводи варто використовувати, якщо хочеться отримати:

• Високу точність позиціонування (до часток градуса)
• Максимально висока роздільна здатність
• Практично непомітну мертву зону
• Майже миттєву реакцію на сигнал, що надходить
• Постійне зусилля на валу

Але варто врахувати, що мало одного бажання, ще доведеться викласти чималу суму за новий цифровий сервомотор.

Цифрові сервоприводи часто застосовуються в:

• Пакувальні машини
• Керуючі механізми «безпілотників»
• Маніпулятори
• Радіокеровані моделі преміум-класу

А аналогові сервоприводи, що не мають як переваг, так і "цифрових" недоліків, застосовуються в:

• Підйомні механізми
• Металообробних верстатів
• Нескладних конвеєрних лініях

Вітаю Вас, шановні друзі, колеги та партнери!

«Які тензодатчики краще – цифрові чи аналогові? І для кого вони кращі?

Ці питання останнім часом я чую дедалі частіше. І відповіді на них дедалі частіше мають протилежні значення - хтось доводить, що цифрові датчики– це панацея від усіх проблем у роботі ваг, інші навпаки – їхнє джерело.

У лавах, що сперечаються, можна виділити кілька основних зацікавлених груп фахівців, які забезпечують різні етапи. життєвого циклувагових систем:

• розробники-виробники-продавці датчиків та інших компонентів ваг;
• розробники-виробники-продавці самих ваг та ваговимірювальних систем загалом;
• службовці метрологічних центрів;
• спеціалісти ремонтних організацій;
• споживачі-покупці ваг.

Щоденний контакт із усіма переліченими групами фахівців, а також бізнес-модель керованого мною підприємства, що здійснює одночасно комерційну, інноваційну, проектну, виробничу та експлуатаційну діяльність, змушує мене постійно виступати та відстоювати інтереси то однієї, то іншої групи.

У цій статті я постараюся описати основні особливості застосування аналогових та цифрових датчиківз мінімально можливою кількістю технічних термінів та ускладненої технічної інформації.

Але перш, ніж почати описувати всі «за» і «проти», давайте спочатку у спрощеній формі розберемося з принципом роботи ваг з аналоговими та цифровими тензодатчиками.

Як правило, при використанні аналогових датчиківвикористовується наступна схема підключення (спрощений варіант на прикладі автомобільних або вагонних ваг):

Схема 1: Підключення аналогових тензодатчиків автомобільних вагах.

Інформація з аналогових тензометричних датчиківпо кабелю надходить у сполучну клемну коробку. У коробці, як правило, встановлені прецизійні резистори для вирівнювання чутливостей кожного датчика та їх аналогового підсумовування. Після цього сумарний сигнал надходить у ваговий індикатор, де за допомогою аналого-цифрового перетворювача (АЦП) сигнал оцифровується. У цьому ж індикаторі є програма калібрування ваг, яка надає цифровому коду значення одиницях маси (кг, грамах, тоннах чи ін.)

Спрощена структура ваговимірювальної системи при використанні цифрових датчиків представлена ​​нижче:

Схема 2: Підключення цифрових тензодатчиків до автомобільних ваг.

При використанні цифрових тензодатчиків вимірювання відбувається так само, як і при використанні аналогових. Відмінність тільки в тому, що оцифрування відбувається не у ваговому індикаторі, а в кожному датчику окремо і далі цифровий код передається в сполучну коробку і в ваговий індикатор або комп'ютер. Якщо ваговий індикатор не використовується, то калібрування системи та візуалізація результатів відбувається за допомогою спеціального програмного забезпечення (ПЗ) на комп'ютері.

Тепер давайте послідовно розглянемо основні відмінності застосування цифрових та аналогових тензодатчиків і як наслідок їх переваги та недоліки.

1. Спосіб передачі даних від тензодатчика до системи (відмінність цифрового сигналу від аналогового).

Відмінність способів передачі сигналів аналоговими та цифровими тензодатчиками в систему ваг полягає в наступному.

Тут звичайно виграють цифрові датчики, порівняно з аналоговими. Цифровий сигнал може бути переданий на 1000 – 1200 метрів, без суттєвого погіршення якості, на відміну від аналогового: до 200 метрів. Тут потрібно просто визначитися чи потрібна така відстань від датчиків до вагового терміналусаме Вам?

3. При заміні цифрових тензодатчиків не потрібне калібрування та повірка ваг. Чи так це?

І так і ні! Тобто теоретично можна поміняти цифровий датчик і знаючи певні коефіцієнти калібрування (інформації про характеристики перетворення з супровідної документації на датчик) прописати їх у ваговому приладі. Цього достатньо відновлення працездатності ваг. Працюватимуть ваги, прагнучи середнього класу точності. Але без калібрування ваг зразковим вантажем, працювати на таких вагах протизаконно (згідно з існуючими технічними регламентами та ГОСТами). Усі номери датчиків, встановлених в автомобільні ваги, записуються в паспорт, в якому повіритель ставить свій підпис і друк, що свідчить про те, що ваги відповідають середньому класу точності та готові до застосування.

І при заміні будь-якого з датчиків необхідно запрошувати метролога (повірителя) із зразковим вантажем та заново робити перевірку ваг. І після цього внести зміни до паспорта на ваги, записавши там новий номервстановленого датчика.

4. Які ж тензодатчики точніші, цифрові чи аналогові?

Це спочатку неправильне питання. Точність датчиків ваги, як і ваги в цілому, визначається межами допускаються абсолютних похибок вимірювання виражених в одиницях маси через е – ціну перевірочного поділу. І не залежить від того аналоговий датчик чи цифровий.

Точність датчиків виражається Класом Точності (за OIML це С2, С3, С4, С5), і визначається рівнем розробки, технологічними та метрологічними можливостями підприємства – виробника датчиків.

Тобто точність цифрових та аналогових датчиків однакова, за умови, що ці датчики одного класу точності.

5. У яких системах можна побачити показання кожного датчика окремо? І навіщо це?

Як я писав вище, інформація з аналогових тензодатчиків оцифровується тільки після підсумування в сполучній коробці. Тобто отримати дані у цифровому вигляді від кожного датчика ми не можемо. Ми бачимо цифровий код, а надалі вага з усіх датчиків, а не з кожного окремо. У цифрових датчиках оцифрування сигналу відбувається одразу в тензодатчику, тобто дані ми отримуємо від кожного датчика.

Навіщо це потрібно? Якщо необхідно порівнювати або аналізувати значення ваги з кожного тензодатчика, наприклад, у вагонних або автомобільних вагах визначити центр ваги або рівнозавантаженість вагона, аналогові датчики без додаткових пристроїв нам не підійдуть.

6. Взаємозамінність тензодатчиків різних виробниківта робота з різними ваговими індикаторами.

Нині немає взаємозамінних цифрових тензодатчиків різних виробників. За взаємозамінністю датчиків різних виробників аналогові датчики є кращими.

Цифрові тензодатчикта різних виробників мають свої протоколи обміну даними, отже, при заміні необхідно міняти датчик лише на такий самий. І працюють ці датчики тільки зі «СВОЇМ» фірмовим цифровим індикатором або програмним забезпеченням.

В аналогових системах все значно уніфікованіше. Мало того, що датчики багатьох відомих світових виробників взаємозамінні, так і ваговий прилад з ними можна використовувати будь-якого виробника, аби він підходив за технічними характеристиками.

7. Які тензодатчики надійніші: аналогові чи цифрові?

Ми всі знаємо, що чим менше елементів у системі, тим менша ймовірність виходу її з ладу. Наявність додаткової електронної плати конструкції цифрового датчика потенційно погіршує його надійність.

Однак, надійність електронних компонентів вбудованих аналого-цифрових та процесорних елементів, порівняно з експлуатаційною надійністю пружних елементів, тензорезисторних структур та електронних плат налаштування аналогових датчиків, істотно вища.

Тому необхідно визнати, що надійність аналогових і цифрових датчиків «приблизно» дорівнює, незважаючи на те, що в цифрових датчиках використовується більше електронних елементів.

8. Ціна.

Як правило, всі компанії стверджують, що ціна цифрових датчиків вища за аналогові. І вони всі майже праві. Точніше трохи неправі. Якщо порівнювати вартість аналогового датчика німецького або американського виробника з цифровим датчиком китайського виробництва, то є велика ймовірність, що цифровий датчик китайського виробникакоштує дешевше. І це абсолютно не говорить про те, що він гірший. На це впливають інші фактори, про які написано у .

Ну а якщо порівнювати вартість аналогових та цифрових датчиків одного виробника, то звичайно цифровий буде дорожчим.

У цьому пункті я хочу об'єднати відразу кілька переваг цифрових датчиків, таких як:

9. Зручність налаштування ваги, діагностики поломок, сервісне обслуговування.

Давайте по черзі. Почнемо з того, що встановлення тензодатчиків у ваги відбувається однаково, тому що габаритні розміри однієї і тієї ж моделі збігаються. Відрізняється саме налаштування самих ваг.

Як це відбувається? Першим що потрібно зробити після встановлення всіх датчиків – це так зване вирівнювання по кутах. Як я писав раніше, в аналогових датчиках це відбувається за допомогою резисторів у сполучній підсумовуючій коробці. Змінюючи опір одного з резисторів, ми наводимо систему до однакових даних. (це робиться для того, щоб у будь-якому місці, де б не знаходився вантаж на платформі, показники були однакові). У цифрових датчиках така настройка робиться за допомогою спеціальних коефіцієнтів, які вводить в пам'ять вагового індикатора. От і все. Різниця саме у цьому.

Щодо діагностики ваг. У цифрових датчиках це дуже просто. Ваговий прилад сам «покаже», який саме датчик вийшов з ладу, оскільки постійно опитує кожен датчик на працездатність (так звана «самодіагностика»).

При виході з ладу аналогового датчика необхідно буде визначити поломку, відключаючи з сполучної коробки по одному датчику. Або відключити все та продіагностувати їх по черзі. Але, як правило, навіть ця ускладненість процедури не займе понад півгодини у фахівця.

Сервісне обслуговування або заміна зламаного датчика відбувається однаково. Відмінність полягає в тому, що при використанні аналогового датчика необхідно буде знову "підлаштувати" систему за допомогою резисторів, як я писав вище. У цифрових - знову ввести коефіцієнт. А після цього необхідно буде провести перевірку ваг, незалежно від виду датчика.

Також багато хто стверджує, що при виході з ладу одного цифрового датчика автомобільні ваги продовжуватимуть працювати. Безумовно будуть, але не один виробник, що поважає себе, або метролог не візьме на себе відповідальність стверджувати, що система працює без додаткової похибки. Ця похибка залежить насамперед від розташування вантажу на ваговій платформі. І якщо більша частина ваги цього вантажу буде припадати на непрацездатний датчик – похибка може збільшуватись у рази.

Давайте тепер коротко відобразимо відмінності аналогових тензодатчиків від цифрових у таблиці.

Підсумок:

Безумовно, з точки зору зручності діагностики, налаштування та обслуговування, цифрові датчики кращі та кращі у застосуванні. Але краще і краще для виробника і ремонтно-обслуговуючих організацій.

Для споживачів (покупців) електронної ваги явних переваг при використанні у вагах цифрових датчиків порівняно з аналоговими немає.

Основна перевага аналогових датчиків:

Цінова перевага. При створенні ваги та заміні аналогових датчиків при поломках (блискавка, перевантаження ...) роблять їх застосування більш вигідним.

Явні дві переваги цифрових тензодатчиків:

• визначення не тільки загальної ваги товару, що зважується, але і його розподілу(Різниця завантаження візків залізничного вагона, визначення положення зміщення центру мас та ін.). При побудові таких вагових систем на цифрових датчиках, можна знати інформацію про навантаження на кожен датчик окремо.
• передача інформації від датчиків до електронної апаратури на відстань до 1200 м.Це зв'язано з тим що цифрові каналиПередача інформації з точки зору збереження точності властивостей сигналів є більш ефективними.

І на завершення необхідно розглянути гібридні аналого-цифрові системи, які дозволяють при застосуванні аналогових датчиків отримувати потоки інформації від кожного окремого датчика і при необхідності організувати цифрові канали передачі інформації у вагах. Структурні схеми перетворень у таких системах можна наступним чином:

Схема 3: Підключення аналогових тензодатчиків через 8-канальне АЦП.

Схема 4: Підключення аналогових тензодатчиків через 8-канальне АЦП, потроєне у ваговому індикаторі.

Реалізація таких структурних перетворень можлива під час застосування багатоканальних аналого-цифрових перетворювачів (АЦП). Конструктивно вони не поєднані з датчиками і можуть перебувати як у цифровому ваговому індикаторі, при цьому інформація від кожного датчика до індикатора передається в аналоговому вигляді, так і безпосередньо поряд з датчиками (наприклад, під вагомою платформою) при цьому інформація передається у вагову систему в цифровому вигляді. .

Таким чином, можна отримати переваги систем як на цифрових тензодатчиках, так і на аналогових.

Сподіваюся, що мої міркування доповнять Ваші уявлення про сучасні схеми побудови вагових тензометричних систем і будуть Вам корисні у практичній діяльності!

Багато інших цікавих статей про тензодатчики та їх застосування ви можете переглянути на нашому сайті в розділі СТАТТІ.

Генеральний директоргрупи компаній «Світ Терезів» (Україна),

генеральний директор ТОВ «ЗЕМІК СНД» (Росія),

Використання цифрових технологій у охоронному телебаченні постійно зростає. Розглянемо відмінності між цифровим та аналоговим телебаченням.
Початком та кінцем будь-якого процесу є аналоговий сигнал. Проміжні значення можна перетворювати на цифрового форматущо дає багато переваг. Органи почуттів людини (вухо, око, ніс, шкіра тощо) реагують лише з безперервний аналоговий сигнал.

Аналогові системи

Аналоговий сигнал - це безперервний електричний сигнал напруги, що представляє фізичний процес, подібний до світла, звуку або будь-якої іншої змінної. Хоча аналоговий процес легший у розумінні, він має багато обмежень.

Шум та перешкоди

Всі електронні ланцюги та пристрої виробляють кілька випадкових шумів. Крім того, існують зовнішні електромагнітні перешкоди. Так як аналоговий сигнал є безперервною функцією, цей шум та перешкоди стають частиною сигналу і не можуть бути повністю усунені. Шумові складові зростають із збільшенням числа електричних ланцюгів.

Спотворення

Аналоговий сигнал залежить від пропорційності між фізичним процесом та відповідним йому електричною напругою. Більшість аналогових ланцюгів є нелінійними, але це означає, що вихідний сигнал неточно відповідає вхідному. Зазвичай це положення не можна повністю відкоригувати. Крім того, в великий системіці спотворення накопичуються. У всіх аналогових ланцюгах внаслідок впливу зовнішніх факторів, подібно до температурних змін, відбуваються невеликі зміни рівня сигналу. Вони не можуть бути виправлені, оскільки невіддільні від сигналів.

Цифрові системи

Цифрова система є складнішою, але має багато переваг проти аналогової системою.

Точне уявлення

Після того, як аналоговий сигнал перетворено на цифровий сигнал, його параметри можна підтримувати незмінними в межах усієї системи незалежно від її розмірів (крім випадку, коли використовується стиснення). Це відбувається внаслідок несприйнятливості цифрової системи до зовнішнього шуму та перешкод.

Передача сигналів без втрати інформації

Всі системи передачі сигналу головним чином є аналоговими та мають властиві їм проблеми шуму та спотворень. Однак для цифрових сигналів можна організувати захист від помилок, дозволяючи надсилати цифрові сигнали без спотворень.

Складність процесу

В аналоговій системі кожного кроку складного процесу обробки сигналу зазвичай потрібна окрема схема. У цифровій системі один центральний процесор (CPU) може бути запрограмований так, що, використовуючи відповідне програмне забезпечення, він може виконувати різні кроки. Це дозволяє цифровій системі обробляти набагато більше процесів.

Низька вартість

Інтегральні схеми (IC) для цифрових систем робити набагато дешевше, ніж для аналогових систем.

Зберігання у цифровому вигляді було одним із перших застосувань цифрового відео. Цифрові відеосигнали можуть бути запам'ятані в пам'яті швидким пошуком. Ця пам'ять також робить можливим відображення сигналів у різних форматах, незалежно від формату сигналу, що надходить. Можливе відображення сигналів з різною роздільною здатністю та форматом (PAL, NTSC тощо).

Недоліки цифрових відеосистем

• Більш складні для розуміння та проектування
• Вимагають ширшої смуги пропускання (проте різні методи стиснення дозволяють подолати цей недолік).
• Немає поступового погіршення цифрового сигналу - навіть маленька помилка може спотворити все зображення.