संकेत अनुकूलन

इलेक्ट्रानिक्स और सिग्नल प्रोसेसिंग में, संकेत अनुकूलन एक एनालॉग सिग्नल का इस तरह से कार्यसाधन है कि यह आगे की प्रक्रिया के लिए अगले चरण की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण (एडीसी) एप्लिकेशन में, संकेत अनुकूलन में वोल्टेज या वर्तमान सीमित और एंटी-अलियासिंग फ़िल्टरिंग सम्मिलित हैं।

नियंत्रण इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में, संवेदन चरण (जिसमें सेंसर होता है), संकेत अनुकूलन चरण (जहां सामान्यतः सिग्नल का प्रवर्धक किया जाता है) और एक प्रसंस्करण चरण (अधिकांशतः एडीसी और माइक्रो- द्वारा किया जाता है) होना सामान्य है। नियंत्रक)। परिचालन प्रवर्धक(ऑप-एम्प्स) को सामान्यतः संकेत अनुकूलन चरण में सिग्नल के प्रवर्धन के लिए नियोजित किया जाता है। कुछ ट्रांसड्यूसर में, संकेत अनुकूलन सेंसर के साथ एकीकृत होती है, उदाहरण के लिए हॉल इफेक्ट सेंसर है।

बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स में, वोल्टेज सेंसर और धारा सेंसर जैसे सेंसर द्वारा इनपुट सेंस्ड सिग्नल को प्रोसेस करने से पहले, संकेत अनुकूलन स्केल सिग्नल को माइक्रोप्रोसेसर के लिए स्वीकार्य स्तर पर ले जाता है।

इनपुट

सिग्नल कंडीशनर द्वारा स्वीकृत सिग्नल इनपुट में एकदिश धारा और धारा, प्रत्यावर्ती धारा और धारा, आवृत्ति और बिजली का आवेश सम्मिलित हैं। सेंसर इनपुट एक्सेलेरोमीटर , थर्मोकपल, थर्मिस्टर , प्रतिरोधक थर्मामीटर, विकृति प्रमापक या ब्रिज और रैखिक चर अंतर ट्रांसफार्मर या रोटरी चर अंतर ट्रांसफार्मर हो सकते हैं। विशिष्ट इनपुट में एनकोडर, काउंटर या टैकोमीटर, टाइमर या क्लॉक, रिले या स्विच और अन्य विशेष इनपुट सम्मिलित हैं। संकेत अनुकूलन उपकरण के लिए आउटपुट वोल्टेज, धारा, फ्रीक्वेंसी, टाइमर या काउंटर, रिले, रेजिस्टेंस या पोटेंशियोमीटर और अन्य विशेष आउटपुट हो सकते हैं।

प्रक्रियाएं

संकेत अनुकूलन में प्रवर्धक, फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग), कनवर्टिंग, रेंज मिलान, पृथक्रकरण और कंडीशनिंग के बाद प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त सेंसर आउटपुट बनाने के लिए आवश्यक अन्य प्रक्रियाएं सम्मिलित हो सकती हैं।

इनपुट कपलिंग

एसी कपलिंग का उपयोग करें जब सिग्नल में बड़ा डीसी घटक होता है। यदि आप एसी कपलिंग को सक्षम करते हैं, तो आप इनपुट प्रवर्धक के लिए बड़े डीसी ऑफसेट को हटा देते हैं और केवल एसी घटक को बढ़ाते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन एडीसी डायनेमिक रेंज का प्रभावी उपयोग करता है

फ़िल्टरिंग

इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर सबसे सामान्य संकेत अनुकूलन कार्य है, क्योंकि सामान्यतः सभी सिग्नल फ्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम में वैध डेटा नहीं होता है। उदाहरण के लिए, अधिकांश वातावरणों में उपस्थित 50 या 60 हर्ट्ज एसी पावर लाइन सिग्नल पर शोर उत्पन्न करती हैं जो प्रवर्धित होने पर हस्तक्षेप का कारण बन सकती हैं।

प्रवर्धन

सिग्नल प्रवर्धक दो महत्वपूर्ण कार्य करता है: इनपुट सिग्नल के रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाता है, और इसके सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनिक तापमान संवेदक का आउटपुट, जो संभवतः मिलिवोल्ट रेंज में है, एनालॉग-टू-डिजिटल परिवर्त्तक (एडीसी) के लिए सीधे प्रक्रिया करने के लिए बहुत कम है। इस स्थिति में वोल्टेज स्तर को एनालॉग-टू-डिजिटल परिवर्त्तक द्वारा आवश्यक स्तर तक लाना आवश्यक है।

संकेत अनुकूलन के लिए सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले प्रवर्धकों में नमूना लें और रखें प्रवर्धकों, पीक संसूचक, लॉग प्रवर्धकों, एंटीलॉग प्रवर्धकों, इंस्ट्रूमेंटेशन प्रवर्धकों और प्रोग्रामेबल गेन प्रवर्धकों को सम्मिलित किया जाता है।

क्षीणन

क्षीणन, प्रवर्धन के विपरीत, आवश्यक है जब डिजिटाइज़ किए जाने वाले वोल्टेज एडीसी सीमा से परे हों। संकेत अनुकूलन का यह रूप इनपुट सिग्नल आयाम को कम करता है जिससे वातानुकूलित सिग्नल एडीसी रेंज के अंदर हो। 10 वी से अधिक वोल्टेज को मापते समय क्षीणन सामान्यतः आवश्यक होता है।

उत्साह

कुछ संवेदकों को बाहरी वोल्टेज या उत्तेजना के वर्तमान स्रोत की आवश्यकता होती है, इन संवेदकों को सक्रिय संवेदक कहा जाता है। (उदाहरण के लिए थर्मिस्टर और आरटीडी जैसे तापमान सेंसर, एक प्रेशर सेंसर (पीजो-प्रतिरोधक और कैपेसिटिव), आदि)। उत्तेजना संकेत की स्थिरता और स्पष्टता सीधे सेंसर की स्पष्टता और स्थिरता से संबंधित है।

रैखिककरण

रैखिककरण आवश्यक है जब सेंसर वोल्टेज सिग्नल उत्पन्न करते हैं जो भौतिक माप से रैखिक रूप से संबंधित नहीं होते हैं। रेखीयकरण सेंसर से संकेत की व्याख्या करने की प्रक्रिया है और इसे या तो संकेत अनुकूलन के साथ या सॉफ्टवेयर के माध्यम से किया जा सकता है।

विद्युत पृथक्रकरण

भौतिक सम्बन्ध के बिना स्रोत से मापने वाले उपकरण तक सिग्नल पास करने के लिए सिग्नल पृथक्रकरण का उपयोग किया जा सकता है। इसका उपयोग अधिकांशतः सिग्नल गड़बड़ी के संभावित स्रोतों को अलग करने के लिए किया जाता है जो अन्यथा सेंसर से प्रसंस्करण परिपथ तक विद्युत पथ का अनुसरण कर सकते हैं। कुछ स्थितियों में, सेंसर से कंडीशनिंग के बाद सिग्नल को प्रोसेस करने के लिए उपयोग किए जाने वाले संभावित महंगे उपकरण को अलग करना महत्वपूर्ण हो सकता है।

चुंबकीय या ऑप्टिकल पृथक्रकरण का उपयोग किया जा सकता है। चुंबकीय पृथक्रकरण सिग्नल को वोल्टेज से चुंबकीय क्षेत्र में बदल देता है जिससे सिग्नल भौतिक सम्बन्ध के बिना प्रसारित किया जा सके (उदाहरण के लिए, ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके)। ऑप्टिकल पृथक्रकरण प्रकाश संचरण (ऑप्टिकल एन्कोडिंग) द्वारा एन्कोड किए गए सिग्नल को संशोधित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल का उपयोग करके काम करता है। डिकोडेड लाइट संचरण का उपयोग प्रसंस्करण के अगले चरण के लिए इनपुट के लिए किया जाता है।

सर्ज प्रोटेक्शन

एक सर्ज रक्षक अगले चरण को हानी से बचाने के लिए वोल्टेज स्पाइक्स को अवशोषित करता है।