מה ההבדל בין חיישנים אנלוגיים לדיגיטליים

המונח "חיישן" עצמו פירושו מנגנון שנועד למדוד פרמטר כדי לעבד את תוצאות המדידה. מעגל החיישנים מייצר אות בצורה נוחה להעברה, ואז האות ממיר, מעובד או מאוחסן. ללא חיישנים באזורים מסוימים בתעשייה, ובציוד רבים מסוגים שונים, פשוט לא יכולים לעשות זאת.

אלקטרוניקה כיום מאפשרת לייצר חיישנים אלקטרוניים המסוגלים לנטר תהליכים במספר פרמטרים בו זמנית, מה שמרחיב מאוד את האפשרויות לבניית התקני מדידה והפעלה מורכבים.

החיישן מכיל בהכרח בעיצובו אלמנט רגיש ולעתים קרובות חלק ממיר. המאפיינים העיקריים של חיישנים אלקטרוניים הם הרגישות שלהם ושגיאת המדידה.

כיום משתמשים בחיישנים אנלוגיים ודיגיטליים בכל מקום למטרות מדעיות ומחקריות, בטלמטריה, במערכות בקרת איכות ובקרה אוטומטית, ובתחומים רבים אחרים, אותם ניתן למנות ללא הגבלת זמן. כך או אחרת, אלה תמיד אותם תחומים טכניים שבהם יש צורך לקבל מידע על מדידת כמות.

מטרת מאמר זה תהיה לתת לקורא מושג מה ההבדל בין חיישנים אנלוגיים לדיגיטליים. אנו נבחן דוגמא פשוטה כיצד ניתן לעקוב אחר אותו ערך על ידי חיישן אנלוגי ודיגיטלי, ובמקרה כזה רצוי להשתמש בחיישן אנלוגי, ובאילו - דיגיטלי.

חיישן אנלוגי מפיק אות אנלוגי בפלט, שערכו ברמה מתקבל כפונקציה של זמן, ואות כזה משתנה ללא הפסקה, האות לוקח כל הזמן את אחד מהערכים הרבים האפשריים.

אז, חיישנים אנלוגיים מתאימים למעקב אחר גדולות פיזיות משתנות ללא הפסקה, למשל מתח מסוף צמד תרמי מאותת על שינוי טמפרטורה, והמתח על סלילה משנית של שנאי הזרם נמצא בפרק זמן מסוים ביחס לזרם של המעגל המבוקר. המיקרופון הוא חיישן של שינויי לחץ מגלי קול וכו '.

חיישנים דיגיטליים, בתורם, מפיקים אות פלט שניתן להקליט בצורה של רצף של ערכים מספריים, לעיתים קרובות האות הוא בינארי, כלומר רמת אות גבוהה או נמוכה (אפס). כאשר יש צורך להעביר אות חיישן דיגיטלי דרך ערוץ אנלוגי, כמו רדיו, נשתמש בשימוש במודולציה.

חיישנים דיגיטליים חולשים על מערכות תקשורת מכיוון שאותות הפלט שלהם מתחדשים בקלות בתוך המשחזר, גם אם קיים רעש. והאות האנלוגי, במובן זה, יתעוות על ידי רעש, והנתונים יתבררו כלא מדויקים. בעת העברת מידע, חיישנים דיגיטליים מקובלים יותר.

בואו נסתכל על דוגמאות פשוטות ספציפיות, תחילה חיישן אנלוגי, אחר כך דיגיטלי, ובדוגמא שלנו חיישנים אלה ימדדו את אותו פרמטר - זרם.

חיישן זרם אנלוגי

חיישן זרם אנלוגי בשנאי זרם. למה אנלוגי? מכיוון שבמקרה זה, הזרם יכול לעלות, למשל, מ -0 ל -5 אמפר, ואילו המתח (האות) ביציאה יגדל באופן יחסי מ -0 ל -1 וולט. חיישן כזה מאפשר פיקוח רציף על הזרם במעגל הנמדד.

לדוגמה, מותקן ב- ספק כוח PWM, חיישן הזרם האנלוגי יפיק אות משוב אנלוגי, וככל שערכו גבוה יותר, כך הזרם הזורם במעגל העומס גדול יותר ומעגל התאמת רוחב הדופק שליטה, בנוי על משווה, תפחית את משך דופק הבקרה, ויוביל את זרם העומס לערך הנקוב הנדרש, כך שעוצמת היציאה לא תגדל בצורה בלתי מתקבלת על הדעת.

חיישן זרם דיגיטלי

בואו נגיד כי עסקינן בממיר כוח חשמלי מהדהד, בו יש צורך לפקח על תנודות הזרם במעגל LC מהדהד, ופרמטר חשוב יהיה לא רק ולא עוצמת הזרם כמו הכיוון שלו.

במקרה זה, תוכלו להשתמש גם בשנאי זרם, רק הפלט של השנאי הנוכחי לא יוטען על הנגד, אלא על דיודה זנר או על הדיודות המגבילות. מה זה ייתן?

כאשר הזרם זורם בכיוון אחד, למתח בצד המשני של שנאי הזרם יהיה ערך גבוה מסוים, וכאשר בכיוון השני - ערך נמוך מסוים. כך מתברר "1" ו- "0" - אות דיגיטלי, ואין צורך בערכי ביניים, הם מנוטרים על ידי מעגל אחר, אנלוגי.

ניתן ליישם חיישני כיוון נוכחיים גם על בסיס אפקט Hall (חיישני הול דיגיטליים), אך בדוגמא שלנו המטרה הייתה להראות את ההבדל המהותי בין חיישנים אנלוגיים לדיגיטליים, אז נשאיר את חיישן Hall בצד.