Цап. так ли все просто?

Устройство, производящее преобразование аналоговых сигналов в цифровые

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) создает дискретный код из стандартного аналогового сигнала, в его задачу входит трансформация определенной величины напряжения в двоичный код, доступный цифровой технике.

Показатель эффективности работы сигнала — его разрядность, которая показывает количество дискретных значений, доступных к выдаче за один цикл работы. В зависимости от кодировки отдельного прибора, это значение выдается в битах или тритах.

В зависимости от типа преобразования, выделяются АЦП прямого, последовательного и параллельного вида. Распространены конвейерные модификации, сочетающие в себе несколько ступеней. Показатель производительности устройства – частота дескретизации, то есть частота, с которой производятся цифровые значения на основе поступающего аналогового сигнала.

Порядок установки и подключения

Определяем требуемый тип антенны

Прежде всего нужно установить условия приема. Удобнее всего это сделать по онлайн-карте ЦЭТВ. Там нужно задать свое местоположение и сервис покажет расстояние до ближайшей телевышки.

Ориентироваться нужно на следующее:

  • дистанция от 0 до 15 км – достаточно комнатной антенны;
  • 15–30 км – нужна внешняя индивидуальная или коллективная;
  • 30 и более км – нужна индивидуальная точно направленная;
  • 50 и более – требуется остронаправленная персональная с усилителем;
  • более 50 – прием возможен, но лучше подумать о покупке антенны и ресивера спутникового ТВ или о подключении кабельного ТВ.

Рекомендуем ознакомиться с подробной статьей о том, как правильно выбрать антенну для цифрового ТВ.

Устанавливаем антенну

Если используется коллективная, то мастера уже установили ее правильно. Поэтому речь пойдет о комнатных и внешних индивидуальных.

Схема установки простая, нужно руководствоваться следующими правилами:

  • Чем выше, тем лучше. Даже комнатную нужно поднять к потолку. Индивидуальную же лучше поставить на очень высокую мачту.
  • Антенна должна быть четко ориентирована на ретранслятор. Точный пеленг можно узнать по карте ЦЭТВ.

Подключаем оборудование

Порядок следующий:

  1. Антенна подключается к телевизору. Используется разъем RF-IN.
  2. Если телевизор не может принимать «цифру» (проверить это можно здесь), то сначала антенна подключается к тюнеру (ресиверу), а уже затем через RCA, SCART, HDMI или другой имеющийся разъем – к телевизору. Рекомендуем действовать в соответствии с подробной инструкцией по подключению цифровой приставки.
  3. Если используется отдельный усилитель, то он подключается к антенне.
Вышла видеоинструкция по подключению цифрового ТВВышла видеоинструкция по подключению цифрового ТВ

Настраиваем каналы

Пошаговая настройка каналов цифрового телевидения выглядит так:

  1. С помощью пульта ДУ или сервисных кнопок переключите телевизор в режим «Меню», а затем – в позицию «Настройки».
  2. Перейдите к пункту «ТВ», «Прием» или аналогичному.
  3. Выберите «автоматический» режим поиска, а затем источник сигнала («антенна», «ЦТВ» или аналогичный).
  4. Запустите автопоиск. Точные параметры зависят от интерфейса конкретного устройства.
  5. Чтобы каналы сохранились в памяти, каждый раз нужно нажимать кнопку «ОК», иначе после выключения телевизора придется перенастраивать все заново.
Настройка бесплатных цифровых Т2 каналов на телевизоре САМСУНГ ( Samsung )Настройка бесплатных цифровых Т2 каналов на телевизоре САМСУНГ ( Samsung )

Если используется приставка, разница в том, что сначала телевизор нужно перевести на прием AV-сигнала, а затем настройка производится согласно инструкции к ней. Как правило, процедура выглядит так же, только каналы надо переключать на приставке, а не на телевизоре.

Вот и все! Осталось устроиться поудобнее на диване и наслаждаться новым цифровым ТВ.

5.2. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

ЦАП служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал. ЦАП широко применяется в различных устройствах автоматики для связи контроллеров, вырабатывающих сигналы управления в виде цифрового кода, с аналоговыми элементами системы.

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода.

ЦАП преобразует цифровой двоичный код а, а1, а2, .. ап-1 в аналоговую величину, обычно напряжение Uвых.. Каждый разряд двоичного кода имеет определенный вес i-го разряда вдвое больше, чем вес (i-1)-го. Работу ЦАП можно описать следующей формулой:

,

где e = — напряжение, соответствующее весу младшего разряда, аi — значение i -го разряда двоичного кода (0 или 1).

Например, числу 1001 соответствует: Uвых=e*(0*1+0*2+1*4+1*8)=12*e.

Точность преобразования: ,и для .

Выбором е можно установить требуемый масштаб аналоговой величины. На рисунке 49 приведена схема цифро-аналогового преобразователя.

Рис. 49. Схема цифро-аналогового преобразователя

В регистр записывается двоичный код выходного сигнала, на выходе сумматора формируется аналоговый эквивалентный сигнал. Этот сигнал имеет ступенчатую форму (рис. 50) и для его сглаживания нужен фильтр низкой частоты.

Рис. 50. Сигналы на выходе сумматора и фильтра

Фильтрация-сглаживание

Можно в принципе избежать искажений из-за недостаточной частоты выборки путем фильтрации аналоговых сигналов до передачи их в АЦП

Обратите внимание, что для захвата интересующего частотного диапазона по-прежнему важно установить достаточно высокую частоту выборки, однако фильтрация-сглаживание позволяет исключить ложные сигналы, не нарушая целостности измерений

В идеале фильтрация-сглаживание даст очень плоскую полосу пропускания и очень резкое снижение частоты Найквиста (около половины частоты выборки).

Диаграмма частотных границ сглаживающего фильтра

В сглаживающем фильтре аналоговый фильтр нижних частот обычно устанавливается перед АЦП. Это отсекает прохождение сигналов, превышающих половину максимальной полосы пропускания АЦП. 16-битные АЦП последовательного приближения в модулях Dewesoft SIRIUS-HS основаны на этом принципе.

В 24-битных дельта-сигма АЦП систем Dewesoft имеется дополнительный фильтр ЦОС-процессора, который автоматически перенастраивается в зависимости от частоты выборки, заданной пользователем. Такой всесторонний подход обеспечивает самую надежную на данный момент фильтрацию-сглаживание в системах сбора данных.

Как превратить аналоговую систему видеонаблюдения в цифровую

У вас устаревшая аналоговая система видеонаблюдения, которую нельзя подключить к сети Интернет для возможности просмотра видео удаленно? Не беда. Аналоговую систему можно сделать IP-системой с минимальными затратами денежных средств.

Основное различие аналоговой системы от цифровой заключается в способе передачи видеосигнала. Значит, для преобразования системы нужно преобразовать аналоговые сигналы в цифровые, а также обеспечить подключение видеокамер к сетевому видеорегистратору или WiFi-маршрутизатору, чтобы получить доступ в сеть.

Для этого вам нужно приобрести IP конвертер. Также его называют цифровым видеосервером или видеокодер-мини-компьютер с системой Linux, преобразующий аналоговые сигналы в цифровые  для передачи их по IP-сети.

Что вам понадобится для преобразования системы? Прежде всего:

  • Сетевой кабель
  • IP-конвертер/цифровой видеосервер/видеокодер/сетевой IP-видеосервер
  • Программное обеспечение для цифрового видеосервера
  • WiFi-маршрутизатор/PoE-коммутатор
  • Компьютер

Камеры необходимо подключить к компьютеру через IP-конвертер и PoE коммутатор или маршрутизатор. Сетевой видеосервер имеет BNC вход для аналоговой камеры и порт Ethernet для подключения к сетевому коммутатору/NVR/WiFi маршрутизатору через кабель Ethernet Cat-5.

Если у вас есть аналоговый видеорегистратор и ПК с доступом в интернет, то видеокамеры подключите к питанию и к видеорегистратору, а кго, в свою очередь подключите к роутеру. На ПК установите софт Smart PSS и через него можно наблюдать за камерами удаленно.

После этого появится доступ к аналоговым камерам видеонаблюдения через веб-браузеры, программное обеспечение или мобильные приложения.

Обновление имеющейся аналоговой системы видеонаблюдения до системы IP-видеонаблюдения с помощью вышеназванных методов позволит вам не только сэкономить на демонтаже старой системы и покупке, а также установке нового оборудования, но и даст возможность пользоваться сетевыми возможностями системы видеонаблюдения.

И в заключение видео по теме.

подключаем старую аналоговую камеру к компьютеруподключаем старую аналоговую камеру к компьютеру

Ну а мы напоминаем, что наша компания «Запишем всё» с 2010 года занимается монтажом, модернизацией и обслуживанием любых систем видеонаблюдения и видеодомофонов в Москве и Подмосковье.

Мы работаем быстро, качественно и по доступным ценам. Перечень услуг и цены на их вы можете посмотреть здесь.

Звоните +7 (499) 390-28-45 с 8-00 до 22-00 в любой день недели, в том числе и в выходные. Мы будем рады Вам помочь!

1, Апрель, 2020|Настройка видеонаблюдения|

Как аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и наоборот

Первой в цифровую форму преобразовали математическую, физическую и компьютерную информацию. Описать формулы и расчеты не составило труда. А вот для преображения аналоговой действительности в цифровые массивы уже потребовались специальные устройства. Ими стали аналого-цифровые преобразователи или сокращенно АЦП. Они предназначены для преобразования различных физических величин в цифровые коды. Обратное действие совершают устройства ЦАП.

Любые цифровые передатчики и приёмники оснащены такими преобразователями. Например, сотовому телефону, поступивший звук необходимо обработать и передать в оцифрованном виде. В то же время необходимо принять от другого абонента код, преобразовать и передать напряжение на динамик. Так же и с изображением на смартфонах и в телевизорах. В любом случае первоначальной информацией выступает напряжение.

Существует много видов АЦП, но самыми распространёнными являются следующие:

  • параллельного преобразования;
  • последовательного приближения;
  • дельта-сигма, с балансировкой заряда.

Преобразования в АЦП понятийно связаны с измерением и сравнением. Кодировка, это процесс сравнения полученных от источника данных с эталоном. То есть полученная аналоговая величина сравнивается с эталонной (с заданным напряжением). Эталоном выступает информация о конкретном цвете, звуке и т.п. Она соответствует заложенным в устройство представлениям о преобразуемом сигнале. Потом данные эталонной величины кодируются для передачи. Во время аналого-цифровой обработки физических превращений сигнала не происходит. С аналогового делается цифровой матрица (модель).

Упрощенно работу любого АЦП можно представить так:

  1. Измерение через определенные интервалы времени амплитуды напряжения.
  2. Сравнение с эталоном и формирование данных.
  3. Отгрузка оцифрованных сведений об изменениях амплитуды на передатчик.

Качество передаваемой информации зависит от двух параметров — точности и частоты измерений. Чем точнее измеряется и зашифровывается входящее напряжение, тем качественней передаваемая информация. Поэтому, имеет большое значение, сколько бит может зашифровать преобразователь. Чем плотнее информационный поток, тем точней передача данных. Это выражается в красках экрана, контрастности картинки и чистоте звука. Следующим важным показателем является дискретизация, то есть частота измерений. Чем чаще, тем меньше провалов в измерениях и необходимости сглаживания. В совокупности, чем чаще и точнее преобразователь может измерять и обрабатывать полученное напряжение, тем он лучше.

Отличие дискретного сигнала от цифрового

Про Азбуку Морзе наверное слышали все. Придумал художник Самуэль Морзе, другие новаторы усовершенствовали, а использовали все. Это способ передачи текста, где точками и тире закодированы буквы. Упрощенно, кодировка называется морзянкой. Её долго использовали на телеграфе и для передачи информации по радио. Кроме того, сигналить можно с помощью прожектора или фонарика.

Код морзянки зависит только от самого знака. А не от его продолжительности или громкости (силы). Как ни ударь ключом (моргни фонариком), воспринимаются только два варианта– точка и тире. Можно только увеличить скорость передачи. Ни громкость, ни продолжительность в расчёт ни принимаются. Главное, что бы сигнал дошёл.

Так же и цифровой сигнал

Важно закодировать данные с помощью 0 и 1. Получатель должен только разобрать, комбинацию нолей и единиц

Неважно с какой громкостью и какой продолжительностью будет каждый сигнал. Важно получить нолики и единички. Это суть цифровой технологии.

Дискретный сигнал получится если закодировать ещё громкость (яркость) и продолжительность каждой точки и тире, или 0 и 1. В этом случае вариантов кодировки больше, но и путаницы тоже. Громкость и продолжительность можно не разобрать. В этом и разница между цифровым и дискретным сигналами. Цифровой генерируется и воспринимается однозначно, дискретный с вариациями.

Аналоговый и цифровой сигналы — различия, преимущества и недостатки

Любой сигнал, аналоговый или цифровой — это электромагнитные колебания, которые распространяются с определенной частотой, в зависимости от того, какой сигнал передается, устройство, принимающее данный сигнал, переводит его в текстовую, графическую или звуковую информацию, удобную для восприятия пользователя или самого устройства. Для примера, телевизионный или радиосигнал, вышка или радиостанция может передавать и аналоговый и, на даный момент, цифровой сигнал. Приемное устройство, получая данный сигнал, преобразует его в изображение или звук, дополняя текстовой информацией (современные радиоприемники).

Звук передается в аналоговой форме и уже через приемное устройство преобразуется в электромагнитные колебания, а как уже говорилось, колебания распространяются с определенной частотой. Чем выше будет частота звука, тем выше будут колебания, а значит звук на выходе будет громче. Говоря общими словами, аналоговый сигнал распространяется непрерывно, цифровой сигнал — прерывисто (дискретно).

Так как аналоговый сигнал распространяется постоянно, то колебания суммируются и на выходе возникает несущая частота, которая в данном случае является основной и на нее осуществляется настройка приемника.

В самом приемнике происходит отделение данной частоты от других колебаний, которые уже преобразуются в звук.

К очевидным недостаткам передачи при помощи аналогового сигнала относятся — большое количество помех, невысокая безопасность передаваемого сигнала, а также большой объем передаваемой информации, часть из которой явлляется лишней.

Если говорить о цифровом сигнале, где данные передаются дискретно, стоит выделить его явные преимущества:

  • высокий уровень защиты передаваемой информации за счет ее шифрования;
  • легкость приема цифрового сигнала;
  • отсутствие постороннего «шума»;
  • цифровое вещание способно обеспечить огромное количество каналов;
  • высокое качество передачи — цифровой сигнал обеспечивает фильтрацию принимаемых данных;

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот испльзуются специальные устройства — аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). АЦП устанавливается в передатчике, ЦАП установлен в приемнике и преобразует дискретный сигнал в аналоговый.

Что касается безопасности, почему цифровой сигнал является более защищенным, чем аналоговый. Цифровой сигнал передается в зашифрованном виде и устройство, которое принимает сигнал, должно иметь код для расшифровки сигнала.

Подведем итог, основное различие между аналоговым и цифровым сигналом заключается в структуре передаваемого сигнала. Аналоговые сигналы представляют из себя непрерывный поток колебаний с изменяющимися амплитудой и частотой. Цифровой сигнал представляет из себя дискретные колебания, значения которых зависят от передающей среды.

Представление сигнала и спектр

Есть два способа представления сигнала в зависимости от области определения: временной и частотный. В первом случае сигнал представляется функцией времени s(t){\displaystyle s(t)} характеризующей изменение его параметра.

Кроме привычного временного представления сигналов и функций при анализе и обработке данных широко используется описание сигналов функциями частоты. Действительно, любой сколь угодно сложный по своей форме сигнал можно представить в виде суммы более простых сигналов, и, в частности, в виде суммы простейших гармонических колебаний, совокупность которых называется частотным спектром сигнала.

Для перехода к частотному способу представления используется преобразование Фурье:

S(ω)=∫−∞+∞s(t)e−jωtdt{\displaystyle S(\omega )=\int \limits _{-\infty }^{+\infty }s(t)e^{-j\omega t}\,dt}.

Функция S(ω){\displaystyle S(\omega )} называется спектральной функцией или спектральной плотностью. Поскольку спектральная функция S(ω){\displaystyle S(\omega )} является комплексной, то можно говорить о спектре амплитуд |S(ω)|{\displaystyle |S(\omega )|} и спектре фаз ϕ(ω)=arg(S(ω)){\displaystyle \phi (\omega )=arg(S(\omega ))}.

Физический смысл спектральной функции: сигнал s(t){\displaystyle s(t)} представляется в виде суммы бесконечного ряда гармонических составляющих (синусоид) с амплитудами |S(ω)|πdω{\displaystyle {\frac {|S(\omega )|}{\pi }}d\omega }, непрерывно заполняющими интервал частот от {\displaystyle 0} до ∞{\displaystyle \infty }, и начальными фазами ϕ(ω){\displaystyle \phi (\omega )}.

Размерность спектральной функции есть размерность сигнала, умноженная на время.

Архитектуры ЦАП

Архитектура ЦАП — это способ формирования выходного сигнала на функциональном уровне. Иначе говоря, это описание того, на сумму из каких чисел будет раскладываться значение выходного сигнала. Выходной сигнал формируется с помощью взвешивающих элементов, каждый из которых отвечает за свою «порцию» выходного сигнала. Различают следующие архитектуры по набору значений взвешивающих элементов:

Бинарная архитектура;

Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 2. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в двоичной системе счисления. Соответственно, веса элементов, формирующих выходной сигнал, в нормированном виде, будут равны 1, 2, 4, 8, 16 и т. д. Управление взвешивающими элементами осуществляется бинарным кодом.

Унарная архитектура;

Соотношение двух соседних взвешивающих элементов равно 1. То есть выходной сигнал формируется так же, как это происходит в унарной системе счисления. Соответственно, веса всех элементов, в нормированном виде, равны 1. Управление осуществляется унарным или унитарным кодом.

Архитектура Фибоначчи;

Веса элементов представляют собой последовательность чисел Фибоначчи. Выходной сигнал формируется так же, как это происходит в Фибоначчиевой системе счисления.

Кроме того, существует понятие сегментной архитектуры, которая предполагает разделение входного кода на несколько групп. Как правило, две. Каждая группа обрабатывается независимо своим сегментом. Выходные сигналы всех сегментов комбинируются, образуя выходной сигнал ЦАП. Наиболее часто встречается следующая конфигурация сегментной архитектуры: младшие разряды обрабатываются сегментом, построенном по бинарной архитектуре, старшие разряды — сегментом, построенном по унарной архитектуре.

5.3. Типовые схемы АЦП

Существуют различные типы АЦП. Мы остановимся лишь на тех типах, которые получили в настоящее время наибольшее распространение.

АЦП параллельного типа является самым быстродействующим. У него существенно меньше, чем у других АЦП время преобразования (tпр). Структурная схема АЦП параллельного типа приведена на рис. 51.

Рис. 51. Схема АЦП параллельного типа

Здесь входная аналоговая величина Uвх с выхода схемы ВХ сравнивается с помощью 2n+1 – 1 компараторов с 2(2n-1) эталонными уровнями, образованными делителем из резисторов равного сопротивления. На вход делителя подается стабилизированное опорное напряжение Uоп. При этом срабатывают те (m) младших компараторов, на входе которых уровень сигнала выше эталонного уровня. На выходах этих компараторов образуется единичный код, на выходе остальных (n-m) нулевой код. Код с выхода компараторов затем с помощью специального кодера-дешифратора преобразуется в двоично-кодированный выходной сигнал.

Погрешность АЦПП определяется неточностью и нестабильностью эталонного напряжения, резистивного делителя и погрешностями компараторов. Значительную роль могут играть входные токи компараторов, если делитель недостаточно низкоомный. Основной недостаток требуется набор прецизионных сопротивлений.

АЦП последовательного приближения является наиболее распространенным. Существует много различных вариантов схемы такого АЦП. Структурная схема АЦППП со счетчиком приведена на рисунке 52. Схема работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал Х перед началом преобразования запоминается схемой выборки – хранения (В/Х), что необходимо, так как в процессе преобразования необходимо фиксировать значение аналогового сигнала. Сигнал с выхода схемы выборки – хранения подается на один из входов компаратора, на второй вход которого подается сигнал с выхода ЦАП. Состояние ЦАП определяется кодом, хранящимся в запоминающем устройстве (ЗУ), а этот код соответствует в свою очередь состоянию счетчика, входящего в состав устройства управления (УУ).

В начальный момент времени счетчик обнулен, на выходе ЦАП нулевой сигнал, на выходе компаратора сигнал логической единицы.

Рис. 52. Схема АЦП последовательного приближения

Далее по команде “Пуск” с генератора G на счетчик подаются тактовые счетные импульсы; код на выходе счетчик последовательно увеличивается; соответственно увеличивается напряжение на выходе ЦАП. Как только оно сравнивается с входным аналоговым сигналом, срабатывает компаратор, процесс счета останавливается и на выходе ЗУ формируется двоичный цифровой код, соответствующий входному аналоговому сигналу.

Погрешность АЦП определяется разрядностью АЦП, неточностью ЦАП, зоной нечувствительности и т. д.

, например для n=8 имеем d=100/256=0,4%.

На входе АЦП тоже включают аналоговый фильтр нижних частот, для уменьшения помех, после АЦП. В системах управления обязательно используют цифровой фильтр для усреднения сигнала, устранения влияния помех и субчастот.

Устройство преобразующее цифровой сигнал в аналоговый

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство для перевода двоичного кода в непрерывный ток. На входе прибор получает импульсно-кодовую модуляцию, которая расшифровывается с помощью соответствующих кодеков.

Производительность оборудования определяется разрядностью, частотой дискретизации, монотонность и динамическим диапазоном, в котором может работать преобразователь.

Современные преобразователи относятся к классу микроконтроллеров, простейший из них – широтно-импульсный модулятор. Эта разновидность прибора позволяет управлять скоростью электрических машин, применяется в высококлассной аудиотехнике.

ЦАП располагаются в начале аналоговой системы, поэтому их производительность определяет быстродействие всей цепочки, ее устойчивость к внешним воздействиям.

Оцифровка с пленочной камеры

Видеокассеты VHS – не единственный аналоговый носитель информации, который может понадобиться оцифровать. Если запись сделана с помощью старой видеокамеры, информация находится на магнитной ленте в формате DV, HDV. Иногда использовались стандарты SD и HD-SDI, отличающие друг от друга плотностью и качеством изображения.

Для переноса таких данных не понадобится внешняя или внутренняя плата видеозахвата. Вместо нее можно использовать камеру, с помощью которой выполнялась съемка, или аналогичное устройство. Для оцифровки понадобится приложение «ВидеоМОНТАЖ» или похожее программное обеспечение. Для подключения камеры используются порты FireWare или SDI.

Как преобразовать аналоговый сигнал в цифровой для ТВ

Владельцы старых моделей телевизоров не всегда имеют возможность обновить технику до современной цифровой. В таком случае к антенне, принимающей сигналы, необходимо подключить аналого-цифровой преобразователь. Подобное устройство способно принимать цифровой сигнал, переводить его в аналоговый, и в таком виде транслировать на телевизоре.

В итоге владельцы преобразователя пользуются стабильным вещанием и высоким качеством цифрового телевидения, не меняя при этом свою технику на более дорогостоящую и современную.

Большинство подобных приборов автоматически ищет цифровые каналы для подачи на телевизор владельца.

5.4. Интеллектуальные датчики

В настоящее время все чаще применяют «интеллектуальные датчики». Интеллектуальный датчик имеет встроенный микропроцессор, выполняющий некоторую обработку сигнала, и поэтому может давать более точные показания благодаря применению числовых вычислений для компенсации нелинейностей чувствительного элемента или температурной зависимости. В круг возможностей некоторых приборов входит измерение нескольких параметров и пересчет их в одно измерение (например, объемный расход, температуру и давление – в массовый расход, т.н. многопараметрические датчики), функции встроенной диагностики, автоматическая калибровка.

Некоторые интеллектуальные приборы (например, семейство приборов Rosemount SMART FAMILY) позволяют посылать в канал передачи аналоговый сигнал, и цифровой. В случае одновременной трансляции обоих видов сигналов, аналоговый используется для трансляции значения измеренного параметра, а цифровой – для функций настройки, калибровки, а также позволяет считывать измеряемый параметр. d = 0,075%. Эти устройства обеспечивают преимущества цифровой связи и, в то же время, сохраняют совместимость и надежность аналоговых средств, которые требуются для существующих систем.

Считывание измеряемого параметра в цифровой форме повышает точность за счет ограничений операций цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразований сигнала 4..20 мА. Но цифровой способ измерения вносит задержку в измерения (время, затраченное на последовательную передачу информационной посылки), которая может быть неприемлема для управления быстродействующими контурами.

Цифровой датчик позволяет хранить последовательную информацию о процессе (тэг, описатель позиции измерения, диапазон калибровки, единицы измерения), записи о процедурах его обслуживания и т.п., считываемой по запросу. Многопараметрические приборы содержат базу данных по физическим свойствам измеряемых жидкостей и газов. Для сильно распределенных объектов интеллектуальному датчику нет альтернативы. благодаря встроенному интерфейсу с промышленной локальной сетью.

В класс интеллектуальных цифровых устройств входят и специализированные микросхемы, например контроллеры для работы с термопарами.

Фирма Analog Device выпускает AD596/AD597 – монолитные контроллеры, оптимизированные для использования в условиях любых температур в различных случаях. В них осуществляется компенсация напряжения холодного спая и усиление сигналов с J- и К-термопары таким образом, чтобы получить сигнал, пропорциональный температуре. Схемы могут быть подстроены так, чтобы обеспечить выходное напряжение 10 мВ/°С непосредственно от термопар типа J или К. Каждый из чипов размещен в металлическом корпусе с десятью выводами и настроен на работу при температуре окружающей среды от 25°С до 100°С.

AD596 усиливает сигналы термопары, работающей в температурном диапазоне от 200°С до +760°С, рекомендованном для термопар типа J, в то время как AD597 работает в диапазоне от -200°С до +1250°С (диапазон термопар типа К). Усилители откалиброваны с точностью ±4°С при температуре окружающей среды 60°С и характеризуются температурной стабильностью 0,05°С/°С при изменении температуры окружающей среды в пределах от 25°С до 100°С.

Все вышеописанные усилители не в состоянии компенсировать нелинейность термопары: они способны лишь корректировать и усиливать сигнал с термопарного выхода. АЦП с высокой разрешающей способностью, входящие в семейство AD77xx, могут использоваться для прямой оцифровки сигнала с выхода термопары, без предварительного усиления. Преобразование и линеаризацию осуществляет микроконтроллер. Два мультиплексируемых входа АЦП используются для прямой оцифровки сигнала с термопары и с теплового датчика, находящегося в контакте с ее холодным спаем. Вход PGA (программируемого усилителя) программируется на усиление от 1 до 128, и разрешающая способность АЦП лежит в пределах от 16 до 22 бит в зависимости от того, какая из микросхем выбрана пользователем. Микроконтроллер осуществляет как компенсацию напряжения холодного спая, так и линеаризацию характеристики.

Что такое оцифровка и в каких случаях ее надо делать

Под оцифровкой понимается преобразование аналогового видео или аудио сигнала в какой-либо цифровой формат.

Аналоговые записи – это виниловые диски, компакт кассеты, видеокассеты VHS.

  • Основным преимуществом цифрового формата аудио и видеозаписи является чрезвычайно высокий уровень сжатия данных.
  • На один стандартный виниловый диск умещается всего один музыкальный альбом длительностью около 45 минут.
  • На один цифровой CD-аудио диск можно записать всю дискографию музыкальной группы из нескольких десятков альбомов. И еще место останется для будущего творчества музыкантов.

Цифровые диски можно записывать в память компьютера, переслать электронной почтой или прикреплять к посланиям в мессенджерах (Телеграмм, Скайп и др.).

Отправить виниловые диски или кассету VHS в другой город можно разве что по почте или нарочным.

Да и вообще, в наше время купить качественное аналоговое оборудование – это уже из разряда роскоши. С недавних пор аналоговый звук снова вошел в моду, и производители начали выпускать современную технику для воспроизведения виниловых дисков. Однако стоимость такой техники приближается к цене автомобилей.

Исходя из перечисленных особенностей аналогового и цифрового способов хранения информации легко сделать выводы.

Казалось бы, зачем делать оцифровку?

  • Чтобы освободить шкафы от десятков виниловых дисков и сотен видеокассет.
  • Чтобы иметь возможность смотреть и слушать старые, но дорогие сердцу записи. Многие люди в восьмидесятых и девяностых делали видеозаписи знаменательных событий: свадьбы, дни рождения, юбилеи. Все это тоже очень желательно сохранить для потомков.
  • Наконец, чтобы иметь возможность смотреть и слушать песни и кинофильмы своей молодости и не разориться на приобретении воспроизводящего оборудования.

Виды сигналов

Сигнал это изменение физической величины во времени и пространстве. По сути это коды для обмена данными в информационной и управленческой средах. Графически любой сигнал можно представить в виде функции. По линии на графике можно определить тип и характеристики сигнала. Аналоговый будет выглядеть как непрерывная кривая, цифровой как ломаная прямоугольная линия, скачущая от ноля до единицы. Все, что мы видим глазами и слышим ушами поступает в виде аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

Зрение, слух, вкус, запах и тактильные ощущения поступают нам в виде аналогового сигнала. Мозг командует органами и получает от них информацию в аналоговом виде. В природе вся информация передаётся только так.

В электронике аналоговый сигнал основан на передаче электричества. Определённым величинам напряжения соответствуют частота и амплитуда звука, цвет и яркость света изображения и так далее. То есть цвет, звук или информация являются аналогом электрического напряжения.

При этом неважно идёт сигнал по проводам или радио. Передатчик непрерывно отправляет, а приёмник обрабатывает аналоговый вид информации

Принимая непрерывный электрический сигнал по проводам или радиосигнал через эфир приёмник преобразует напряжение в соответствующий звук или цвет. Изображение появляется на экране или звук транслируется через динамик.

Дискретный сигнал

Вся суть кроется в названии. Дискретный от латинского discretus, что означает прерывистый (разделённый). Можно сказать, что дискретный повторяет амплитуду аналогового, но плавная кривая превращается в ступенчатую. Изменяясь либо во времени, оставаясь непрерывной по величине, или по уровню, не прерываясь по времени.

Так, в определенный период времени (например миллисекунду или секунду) дискретный сигнал будет какой-то установленной величины. По окончании этого времени он резко изменится в большую или меньшую сторону и останется таким ещё миллисекунду или секунду. И так беспрерывно. Поэтому дискретный это преобразованный аналоговый. То есть полпути до цифрового.

Цифровой сигнал

После дискретного следующим шагом преобразования аналогового стал цифровой сигнал. Главная особенность – либо он есть, или его нет. Вся информация преобразуется в сигналы ограниченные по времени и по величине. Сигналы цифровой технологии передачи данных кодируются нолем и единицей в разных вариантах. А основой является бит, принимающий одно из этих значений. Бит от английского binarydigit или двоичный разряд.

Но один бит имеет ограниченную возможность для передачи информации, поэтому их объединили в блоки. Чем больше битов в одном блоке, тем больше информации он несёт. В цифровых технологиях используют биты объединенные в блоки кратные 8. Восьмибитовый блок назвали байтом. Один байт небольшая величина, но уже может хранить зашифрованную информацию о всех буквах алфавита. Однако при добавлении всего одного бита число комбинаций ноля и единицы удваивается. И если 8 битов делает возможным 256 вариантов кодировки, то 16 уже 65536. А килобайт или 1024 байт и вовсе немаленькая величина.

В большом количестве объединённых байтов хранится много информации, чем больше комбинаций 1 и 0 тем больше закодировано. Поэтому в 5 – 10 МБ (5000 – 10000 кБ) имеем данные музыкального трека хорошего качества. Идём дальше, и в 1000 МБ закодирован уже фильм.

Но так как вся окружающая людей информация аналоговая, то для её приведения в цифровой вид нужны усилия и какое-либо устройство. Для этих целей был создан DSP (digital signal processor) или ЦПОС (цифровой процессор обработки сигналов). Такой процессор есть в каждом цифровом устройстве. Первые появились еще в 70-е годы прошлого века. Методы и алгоритмы меняются и совершенствуются, но принцип остаётся постоянным – преобразование аналоговых данных в цифровые.

Обработка и передача цифрового сигнала зависит от характеристик процессора — разрядности и скорости. Чем они выше, тем качественней получится сигнал. Скорость указывается в миллионах инструкций в секунду (MIPS), и у хороших процессоров достигает нескольких десятков MIPS. Скорость определяет сколько единиц и нолей сможет устройство «запихнуть» в одну секунду и качественно передать непрерывную кривую аналогового сигнала. От этого зависит реалистичность картинки в телевизоре и звука из динамиков.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий