Keitiklis yra prietaisas, paverčiantis energiją iš vienos formos į kitą.Dažnio keitikliaispecialiai konvertuoja signalus tarp kintamosios srovės dažnio ir atitinkamo įtampos lygio. Tai leidžia išmatuoti dažnius ir panaudoti juos daugelyje programų. Pažvelkime atidžiau, kaip veikia dažnio keitikliai ir kaip jie naudojami.
Kas yra dažnio keitiklis?
Dažnio keitiklis, dar vadinamas dažnio ir įtampos keitikliu, yra jutiklis, kuris priima įvesties dažnio signalą ir konvertuoja jį į analoginės įtampos išvestį, proporcingą tam dažniui.
Pagrindiniai komponentai yra osciliatoriaus grandinė, skirta generuoti įvesties signalą, ir keitiklis, susiejantis virpesius su įtampa. Įprasti tipai yra įtampos valdomi generatoriai (VCO), talpiniai jutikliai ir Holo efekto keitikliai.
Pagrindinės dažnio keitiklius apibūdinančios specifikacijos:
– Įvesties dažnių diapazonas – tipiniai diapazonai yra 0-1KHz, 0-5KHz, 0-10KHz
– Išėjimo įtampos diapazonas – įprasti lygiai yra 0-5V, 0-10V
- Rezoliucija – minimalus aptinkamas dažnio pokytis, turi įtakos tikslumui
- Tikslumas/tiesiškumas – kaip tiksliai išėjimo įtampa atitinka įvesties dažnį
- Reagavimo laikas – intervalas tarp dažnio pokyčio ir atitinkamo įtampos pokyčio
Dažnio keitikliai yra paprastas būdas dažnio reikšmes paversti išmatuojamais įtampos signalais. Tada išėjimo įtampa gali būti sustiprinta, kondicionuojama, rodoma, įrašoma arba naudojama valdymo sistemose.
Kaip veikia dažnio keitikliai?
Dažnio keitikliuose naudojami keli įprasti grandinių tipai:
1. Įtampa valdomas osciliatorius (VCO)
Tai sukuria nuo įtampos priklausomą dažnio išvestį. Įvesties kondicionavimo grandinė konvertuoja išmatuotą dažnį į VCO valdymo įtampą. Jo virpesių dažnis kinta tiesiškai, atsižvelgiant į šią valdymo įtampą. VCO išėjimas yra atitinkamas keitiklio analoginės įtampos signalas.
2. Skaitiklis/skaitmeninis keitiklis
Įvesties dažnis suaktyvina skaitiklio grandinę per fiksuotą laiko langą. Bendras skaičius yra proporcingas dažniui ir konvertuojamas į analoginės įtampos išvestį per skaitmeninio į analoginį keitiklį.
3. Fazinis užraktas (PLL)
PLL sinchronizuoja vidinį įtampos valdomą generatorių su išmatuotu įvesties dažniu. VCO valdymo įtampa, reikalinga užrakinti su įėjimu, tampa analogine išėjimo įtampa.
Nepriklausomai nuo tikslios grandinės, pagrindinis dažnio keitiklio tikslas yra sukurti kalibruotą įtampos lygį, kuris nuolat atitinka įvesties signalo dažnį.
Dažnio keitiklių taikymas
Dažnio keitikliai plačiai naudojami matavimo ir valdymo reikmėms:
- Tachometrai – matuoja variklio, veleno ar turbinos sukimosi greitį
- Srauto matuokliai – aptikti srautą iš irklinio rato tūrio jutiklių
- Lygio aptikimas – susiekite aukštį su dažniu rezervuaruose ar rezervuaruose
- Vibracijos stebėjimas – stebėti konstrukcijų ir mechanizmų virpesius
- Slėgio jutikliai – susieja jėgos svyravimus su slėgiu
- Signalo moduliavimas - konvertuoti bazinės juostos signalus į aukštesnius dažnius, kad būtų galima perduoti
- Greičio jutikliai – paverčia judėjimo greitį į atitinkamą dažnį
- Dažnių dauginimas – generuoja aukštesnės eilės harmoninius bazinių signalų dažnius
- PID valdymas – suteikia grįžtamąjį ryšį stabilizuojant variklio sūkius
Dažnio keitikliai sukuria įtampą, kuri leidžia sudėtingoms sistemoms adaptyviai reguliuoti proceso kintamuosius naudojant uždarojo ciklo valdymą. Jų kalibravimo stabilumas yra labai svarbus norint tiksliai stebėti ir valdyti.
Tinkamo dažnio keitiklio pasirinkimas
Pagrindiniai dažnio keitiklių atrankos kriterijai yra šie:
- Įvesties dažnių diapazonas – turi apimti numatomus matavimo signalus
- Išėjimo įtampos diapazonas – atitinka analoginio įvesties poreikius
– Tiesiškumo klaida – minimalus nuokrypis tarp diapazono
- Rezoliucija – aptikti nedidelius dažnio pokyčius
- Reagavimo laikas – greitas pereinamųjų procesų aptikimas
- Aplinka - temperatūra, drėgmė, triukšmo suderinamumas
- Pakuotė - modulinė, plokštės lygio, miniatiūrinė
- EMC atitiktis - atsparumas elektromagnetiniams trukdžiams
Tinkamas keitiklio pasirinkimas, montavimas ir kalibravimas padeda maksimaliai padidinti matavimų patikimumą elektroninėse sistemose.
Dažnio keitikliai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį prietaisų ir valdymo procesuose. Konvertuodami įvesties dažnius į tinkamas įtampos išvestis, jie įgalina pagrindines galimybes:
- Realaus laiko dažnio stebėjimas
- Uždarojo ciklo grįžtamojo ryšio valdymas
- Duomenų rinkimas pagal dažnumą
- Patobulintas proceso matomumas ir diagnostika
Su savo paprastomis, bet itin svarbiomis funkcijomis dažnio keitikliai ir toliau tobulės automatizavimo ir matavimo technologijas.
„Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd.“ yra aukštųjų technologijų įmonė, kuri specializuojasi MTTP, automatinių lazerinių dengimo mašinų, greitaeigių lazerinių dengimo mašinų, lazerinio gesinimo aparatų, lazerinio suvirinimo aparatų ir lazerinio 3D spausdinimo įrangos tyrime ir plėtroje. Mūsų produktai yra ekonomiški ir parduodami šalyje ir užsienyje. Jei jus domina mūsų gaminiai, susisiekite su mumis elbob@gshenglaser.com.
Nuorodos:
1. Fraden, J. (2004). Šiuolaikinių jutiklių vadovas: fizika, dizainas ir pritaikymas. Springer mokslo ir verslo žiniasklaida.
2. Malaric, R. (2011). Elektrotechnikos prietaisai ir matavimai. „BrownWalker Press“.
3. Pallàs-Areny, R. ir Webster, JG (2001). Jutikliai ir signalo kondicionavimas. Johnas Wiley ir sūnūs.
4. Webster, JG (1999). Matavimo, prietaisų ir jutiklių vadovas. CRC presas.