Лекція 5. Перетворювачі: повідомлення сигнал

Класифікація перетворювачів

Способи перетворення повідомлення в сигнал і назад

Перетворювачі звук – сигнал

Перетворювачі нерухоме зображення – сигнал

Перетворювачі рухливе зображення – сигнал

 

Класифікація перетворювачів

Перетворювачі сигналів в повідомлення повідомлень в сигнали можна розбити на 6 класів, рис 5.1.

 

Рис.5.1 Класифікація перетворювачів

 

Місце перетворювачів в узагальненій структурній схемі системи електрозв'язку показує рис. 5.2.

 

Рис.5.2 Узагальнена структурна схема системи електрозв'язку

 

Способи перетворення повідомлення в сигнал і назад

У системах електрозв'язку застосовують різні по пристрою і принципу роботи перетворювачі повідомлення в сигнал (на передавальному кінці) і назад (на приймальному кінці). Це залежить від виду і характеру переданих повідомлень. У системах передачі оптичних повідомлень у якості таких перетворювачів застосовуються фотоелектричні перетворювачі та електрооптичні пристрої. У системах передачі звукових повідомлень використовуються відповідно акустоелектричні і електроакустичні перетворювачі.

Перетворюють пристрої можуть виконувати як пряме (безпосереднє), так і умовне перетворення.

При прямому перетворенні інформаційні параметри повідомлення і сигналу змінюються по одним і тим же законам. Наприклад, зміни електричного сигналу на виході акустоелектричних перетворювачів точно повторюють зміни звукового тиску. Це досягається завдяки включенню в електричний ланцюг пристроїв, чутливих до зміни звукового тиску. Пропорційно зміні тиску змінюється опір електричному струму. У результаті величина струму змінюється відповідно до зміни повідомлення. Зворотне перетворення сигналу в звукове повідомлення здійснюється за допомогою електромагніту. В обмотку електромагніту надходить сигнал, що створює змінне магнітне поле, яке призводить у коливальний рух мембрану, що викликає у навколишньому середовищі звукові коливання.

При умовному перетворенні зв'язок між інформаційними параметрами повідомлення та сигналу – умовна. При цьому застосовуються коди, тобто кожен знак повідомлення при передачі перетвориться в певну комбінацію електричних імпульсів, а в процесі прийому по цій комбінації визначається відповідний знак. Коди використовуються для перетворення оптичних повідомлень в сигнал. Прикладом служить принцип дії факсимільного апарату.

 

Перетворювач: звук – сигнал

Найпростіший перетворювач цього типу – вугільний мікрофон. Основними елементами мікрофона є рухливий і нерухомий електроди, підключені до електричної ланцюга, і вугільний порошок, що заповнює простір між електродами. Рухливий електрод жорстко пов'язаний з мембраною, що сприймає коливання навколишнього шару повітря. Елементи мікрофона поміщені в загальний корпус, виготовлений з ізоляційного матеріалу.

 

Рис. 5.3. Вугільний мікрофон

 

Звукові коливання повітря приводять до відповідних коливань мембрани. Разом з мембраною коливається, здійснюючи горизонтальні рухи, рухливий електрод, що змінює щільність вугільного порошку. При збільшенні щільності вугільного порошку його опір електричному струму зменшується, а при зменшенні – збільшується. Отже, струм у ланцюзі буде змінюватися прямо пропорційно зміні звукового тиску. При відсутності звукових коливань мембрана знаходиться в стані спокою, опір порошку не змінюється, а в ланцюзі мікрофона протікає незмінюється, тобто постійний струм. З появою звукових коливань, тобто з початком зміни звукового тиску, струм починає змінюватися за законом зміни тиску.

 

Перетворювач: сигнал – звук

Прикладом перетворювача сигналу в звук служить електромагнітний телефон. Основними елементами телефону (рис 5.4) є: постійний магніт, електромагніт, що складається з двох обмоток з сердечником і мембрана.

Принцип дії електромагнітного телефону заснований на взаємодії магнітних потоків і , створюваних відповідно постійним магнітом і електромагнітом. Під дією результуючого (сумарного) потоку мембрана телефону здійснює коливальні рухи, що збігаються з напрямком електричного струму, що надходить в обмотку електромагніту.

 

Рис 5.4. Пристрій електромагнітного телефону

 

У спокої, тобто при відсутності струму в обмотках електромагніту, мембрана притягнута до сердечника під дією магнітного потоку, створюваного постійним магнітом. Вона має невеликий загинув у бік сердечника і нерухома. Поява змінного електричного струму в обмотках електромагніту створює в осерді додатковий змінний магнітний потік, напрямок якого збігається або протилежно напрямку потоку, створюваного постійним магнітом. У результаті мембрана буде здійснювати коливальні рухи, відповідні зміни сили струму. Коливальні рухи мембрани створюють поширюються коливальні рухи частинок повітря, що сприймаються вухом людини як звук.