آمایش یا تطبیق سیگنال

آمایش یا تطبیق سینگنال

۱- خلاصه

عنوان سند آمایش یا تطبیق سیگنال
تهیه کننده علیرضا علی‌حسینی
موضوع آمایش سیگنال
نوع فایل متن و عکس
کلیدواژه داده‌برداری، آمایش سیگنال، تطبیق سیگنال

۲- آمایش سیگنال

در طراحي ترانسدیوسرها، تراگردان‌ها یا مبدل‌ها (Transducers) آنچه بيشتر مورد ملاحظه قرار مي-گيرد، شناخت مواردي است که به نحوي بر اثر تغيير کميت‌‌‌هاي فيزيکي‌‌‌اي که بايد حفظ شوند تغيير کند. بنابراين معمولاً دامنه و خطي بودن سيگنال خروجي تراگردان، که در سيستم‌‌‌هاي داده‌‌‌برداري مورد توجه ويژه هستند، در طراحي تراگردان‌‌‌ها اولويت ندارند. به همين دليل معمولاً استفاده از آمايش سيگنال براي افزايش دامنه و بهبود خاصيت خطي بودن، در سيستم‌‌‌هاي داده‌‌‌برداري ضروري و اجتناب‌‌‌ناپذير است.

به عبارتي ديگر، در زماني که سيگنال اندازه‌‌‌گيري شده‌‌‌ي مورد بحث در راه رسيدن به کارت داده‌‌‌بردار مي‌‌‌باشد ممکن است تحت تأثير اختلال یا نویز (Noise) يا عوامل ديگر، به يک نمونه‌‌‌ي بي‌‌‌حاصل تبديل شود. معمولاً در مورد سيگنال‌‌‌هاي آنالوگ که بيانگر پديده‌‌‌هاي فيزيکي هستند، آمايش یا تطبيق سيگنال (Signal Conditioning) نيز انجام مي‌‌‌شود.

سيگنال مورد بحث بايد با وضوح کامل، بدون اختلال و با دقت کافي با ولتاژي معمولاً در حدود ۵+ ولت يا ۱۰-۰ ولت و جرياني در حدود ۲۰ ميلي‌‌‌آمپر به کارت داده‌‌‌بردار وارد شود. همچنين براي به کارگيري يک تراگردان لازم است در مورد آن اطلاعاتي در اختيار داشته باشيم. به عنوان نمونه براي آمايش يک سيگنال صوتي با استفاده از يک ميکروفن، شايد اتصال سيستم به زمين و يا استفاده از يک فيلتر (صافي) پايين‌‌‌گذر کافي به نظر برسد؛ امّا اگر بخواهيم سطوح يونيزاسيون را در يک غشاي پلاسما در سطح ولتاژ ۸۰۰ ولت اندازه‌‌‌گيري کنيم و نخواهيم که رايانه‌‌‌ي خود را کباب کنيم! بايد سيستم‌‌‌هاي آمايش پيچيده‌‌‌تري را به کار برد. در اين سيتم معمولاً از تقويت‌‌‌کننده‌‌‌هاي ايزوله‌‌‌کننده به بهره‌‌‌ي پايين استفاده مي‌‌‌شود. شرکت نشنال اینسترومنت (NI)، سازنده‌‌‌ي نرم‌‌‌افزار لب‌ویو (LabVIEW)، در مورد سيگنال‌‌‌هايي که نياز به آمايش (تطبيق) داشته يا براي سيستم‌‌‌هايي که داراي تعداد زيادي سيگنال هستند، اقدام به طراحي و ساخت سيستم‌‌‌هاي SCXI نموده است. يک سيستم SCXI شامل يک جعبه است که واحدهاي پيمانه‌‌‌اي (مدولار) در داخل آن نصب مي‌‌‌شوند. اين واحدها شامل تافتگرهاي (تسهيم-کننده‌‌‌هاي) ورودي آنالوگ، کارت‌‌‌هاي خروجي آنالوگ، واحدهاي آمايش و … مي‌‌‌باشند. برخي شکل‌‌‌هاي عمومي در آمايش سيگنال عبارت‌‌‌اند از:

  • تقويت کردن (Amplification)
  • خطي کردن (Linearization)
  • ايزوله کردن (Isolation)
  • فيلتر کردن (Filtering)
  • بافر کردن (تعديل کردن، ميانگري) (Buffering)
  • تبديل کردن
  • و غيره.
شکل ‏2 1: صورت‌‌‌هاي مختلف آمايش سيگنال

شکل ‏۲ ۱: صورت‌‌‌هاي مختلف آمايش سيگنال

در شکل‌های زیر چند تراگردان (حسگر/سنسور) به همراه صورت‌‌‌هاي مختلف آمايش سيگنال نشان داده شده است.

شکل ‏2 2: چند ترانسدیوسر یا تراگردان به همراه صورت‌‌‌هاي مختلف آمايش سيگنال

شکل ‏۲ ۲: چند ترانسدیوسر یا تراگردان به همراه صورت‌‌‌هاي مختلف آمايش سيگنال

۳- جمع‌بندی

در این گزارش، مطالب مختصری در رابطه با آمايش یا تطبيق سيگنال (Signal Conditioning) و شکل‌های عمومی در آمایش سیگنال ارائه گردید.

۴- مراجع

۱- کتاب راهنماي جامع LabVIEW، نوشته فربد قابوسی، چاپ اول. تهران: نشر آفرنگ، ۱۳۸۲
۲- کتاب «مکاترونيک» نوشته عليرضا نداف اسکويي؛ کيومرث  قلي‌‌‌پور چناري و عباسعلي فرقاني اله-آبادي، چاپ اول. تهران: نشر سپاهان، ۱۳۸۶
۳- کتاب ابزارها و اندازه‌‌‌گيري الکترونيکي، نوشته لاري دي، جونز؛ اي فاستر، چين، ترجمه ناييني، محمدمهدي. چاپ اول. تهران: انتشارات دانشگاه شريف، ۱۳۸۲