信号是信息存在的形式或载体。在自动化仪表设备和自动控制系统中,常将一种信号转换成另一种与标准量或参考量比较后的信号,以便将两类仪表联结起来,因此,转换器常常是两个仪表(或装置)间的中间环节。例如,电气转换器便是将直流电流信号转换成气压信号,使电动仪表能与气动仪表联用,构成兼有电动仪表和气动仪表特点的自动控制系统。模数转换器将模拟量信号转换成二进制数字量信号,使各种检测仪表能与计算机相连,构成计算机自动控制系统。各种类型的转换器的出现,大大扩大了各类仪表(装置)的使用范围,使自动控制系统具有更多的灵活性和更广的适应性。转换器按转换的信号来区分,有多种类型。
类型 | 功能 | 用途 |
电流电压转换器 | 将直流电流0~10毫安或4~20毫安转换为0~10伏或1~5伏直流电压 | 用于电动单元组合仪表联用的系统 |
电压电流转换器 | 将直流电压0~10伏或1~5伏转换为0~10毫安或4~20毫安直流电流 | 用于组装仪表与电动执行器联用的系统 |
频率电压电流转换器 | 将频率信号转换为直流电压或电流信号 | 用于涡轮流量计、转速表等与电动仪表或组装仪表联用系统 |
电气转换器 | 将直流电流0~10毫安或4~20毫安转换为0.2~1千克力/厘米2的气压信号(1千克力/厘米2≈98千帕) | 用于电动单元组合仪表与气动执行器联用系统 |
气电转换器 | 将0.2~1千克力/厘米2的气压信号转换为0~10毫安或4~20毫安直流电流(1千克力/厘米2≈98千帕) | 用于气动单元组合仪表与电动单元组合仪表联用系统 |
气液转换器 | 将气压信号转换为液压信号 | 用于要求执行机构具有快速切换大功率输出功能的调节系统 |
模数转换器 | 将模拟量信号转换为数字量信号,又分为电信号和气信号两种 | 用于信息处理系统、计算机控制系统 |
数模转换器 | 将数字量信号转换为模拟量信号 | 用于计算机控制系统和各种数字仪表 |
各类转换器的基本作用是将信息转换成便于传输和处理的形式,要求转换过程中信息不发生畸变、失真、延迟等,因此对转换器的线性度、输入输出阻抗匹配和隔离等有一定要求。
(1)线性特性。要求转换器的输出信号与输入信号
之间具有良好的比例关系,即
,式中
、
为常数。转换器的线性误差(即转换精度)一般不得超过±(0.1~0.5)%。
(2)输入阻抗和输出阻抗。作为两个仪表或装置间中间环节的转换器,其输入阻抗和输出阻抗必须与输入端仪表和输出端仪表相匹配,才能获得高的转换精度。
(3)隔离特性。在一些应用场合对信号的传递和转换时,输入电路、输出电路与电源电路在直流电势上应彼此隔离,输入、输出电路的接地点应分开,以提高抗干扰能力。
由于半导体技术的发展,元器件集成度越来越高,多种功能都可集中于一块细小的芯片上,因此转换器也向高性能、小体积方向发展。20世纪80年代初已出现单片计算机,在一个集成电路芯片上,除微处理机外还有几路模数转换器和数模转换器,这种微型转换器已能与其他电路制成一体,不以单独元件出现,可供设计各种智能化仪表使用。