Mavzu : Boshqariluvchi ob’ekt datchiklari analog-raqam, raqam – analog o‘zgartiruvchi qurilmalar signallarni uzatish interfeysi

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Telekommunikatsiyatexnologiyalari” fakulteti

FAN:O’rnatilgan tizimlar

Mustaqil ish

Bajardi: 410-20 guruh talabasi
A’loxonov Abrorxon
Mavzu : Boshqariluvchi ob’ekt datchiklari. analog-raqam, raqam – analog o‘zgartiruvchi qurilmalar. signallarni uzatish interfeysi
Reja :
1. Boshqariluvchi ob’ekt datchiklari.
2. Analog-raqam
3. Raqam – analog o‘zgartiruvchi qurilmalar
4. Signallarni uzatish interfeysi
Boshqariladigan ob'ekt sensorlari - bu boshqariladigan ob'ekt yoki tizimning turli jismoniy parametrlari yoki o'zgaruvchilarini kuzatish va o'lchash uchun ishlatiladigan qurilmalar. Ushbu sensorlar ob'ektning xatti-harakati haqida qimmatli ma'lumotlarni taqdim etib, monitoring, tahlil qilish va nazorat qilish imkonini beradi. Boshqariladigan ob'ekt sensorlarining har xil turlari mavjud bo'lib, ularning har biri muayyan jismoniy miqdorlarni o'lchash uchun mo'ljallangan. Bu erda boshqariladigan ob'ekt sensorlarining keng tarqalgan turlari mavjud:
Harorat sensorlari: Bu sensorlar ob'ekt yoki uning atrofidagi haroratni o'lchaydi. Ular termojuftlar, qarshilik harorat detektorlari (RTD) yoki termistorlar kabi turli printsiplarga asoslangan bo'lishi mumkin.
Bosim sensorlari: Bosim sensorlari suyuqlik yoki gaz tomonidan ob'ektga ta'sir qiladigan bosimni o'lchaydi. Ular kuchlanish o'lchagichlar, sig'imli sezish yoki piezoelektrik effektlar kabi texnologiyalarga asoslangan bo'lishi mumkin.
Oqim sensorlari: Oqim sensorlari tizim orqali suyuqlik oqimi tezligini o'lchash uchun ishlatiladi. Ular bosimni differentsial o'lchash, termal zondlash yoki ultratovush usullari kabi printsiplarga asoslanishi mumkin.
Joylashuv va joy almashish sensorlari: Bu sensorlar ob'ektning joylashishini, siljishini yoki yaqinligini aniqlaydi va o'lchaydi. Ular optik enkoderlar, sig'imli sensorlar, induktiv sensorlar yoki Hall effektli sensorlar kabi texnologiyalardan foydalanishlari mumkin. Tezlashtirish va harakat sensorlari: Tezlashtirish va harakat sensorlari ob'ektning tezlashishini, tezligini yoki yo'nalishini o'lchash uchun ishlatiladi. Ular akselerometrlar, giroskoplar yoki inertial o'lchov birliklari (IMU) kabi texnologiyalarni o'z ichiga olishi mumkin.
Yorug'lik datchiklari: Fotodiodlar yoki fototransistorlar kabi yorug'lik sensorlari yorug'lik intensivligini aniqlaydi va o'lchaydi, bu atrof-muhit yorug'ligini sezish, yaqinlikni aniqlash yoki optik enkoderlar kabi ilovalarga imkon beradi.
Namlik datchiklari: Namlik sensorlari muhitdagi namlik yoki nisbiy namlikni o'lchaydi. Ular sig'imli, rezistiv yoki optik sezish tamoyillaridan foydalanishi mumkin.
Gaz va kimyoviy datchiklar: Bu sensorlar maxsus gazlar yoki kimyoviy moddalarning mavjudligi yoki kontsentratsiyasini aniqlash va o'lchash uchun ishlatiladi. Masalan, uglerod oksidi (CO) sensorlari, kislorod sensorlari yoki uchuvchi organik birikmalar (VOC) sensorlari.
Muayyan sensor turini tanlash dastur talablariga, o'lchanadigan jismoniy o'zgaruvchiga, kerakli aniqlik va aniqlikka, atrof-muhit sharoitlariga va boshqa omillarga bog'liq.
Boshqariladigan ob'ekt sensorlari ishlab chiqarish, avtomobilsozlik, sog'liqni saqlash, atrof-muhit monitoringi va boshqalarni o'z ichiga olgan keng ko'lamli sanoat va ilovalarda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Ular real vaqt rejimida monitoring, ma'lumotlarni yig'ish, fikr-mulohazalarni nazorat qilish va avtomatlashtirish imkonini beradi, bu esa samaradorlikni, xavfsizlikni va tizimlar va jarayonlarni optimallashtirishga hissa qo'shadi.
Analog-raqamli konvertor (ADC) uzluksiz analog signallarni diskret raqamli tasvirlarga aylantiruvchi qurilma yoki sxemadir. U analog kirish signalini muntazam ravishda namuna oladi va har bir namuna olish nuqtasida analog signalning amplitudasi yoki qiymatini ifodalovchi mos keladigan raqamli chiqishni ta'minlaydi.
Analogni raqamliga o'tkazish jarayoni ikkita asosiy bosqichni o'z ichiga oladi: namuna olish va kvantlash.

Namuna olish: ADC uzluksiz analog signalni ma'lum vaqt oralig'ida qiymatini o'lchash orqali namuna oladi. Namuna olish tezligi yoki chastotasi signal qanchalik tez-tez tanlanishini aniqlaydi. Nyquist-Shannon namuna olish teoremasi shuni ko'rsatadiki, asl analog signalni raqamli tasvirdan to'g'ri qayta qurish uchun namuna olish tezligi analog signalning eng yuqori chastotali komponentidan (Nyquist chastotasi) kamida ikki baravar ko'p bo'lishi kerak.

Kvantlash: Analog signal namunasi olingandan so'ng, ADC har bir namunaga diskret raqamli qiymatlarni tayinlaydi. Bu jarayon kvantlash deb ataladi. Analog signalning amplitudasi cheklangan miqdordagi darajalar yoki bosqichlarga bo'linadi va har bir namuna kvantlash darajalari ichida eng yaqin raqamli qiymatga yaxlitlanadi yoki qisqartiriladi. Kvantlash darajalari soni ADC rezolyutsiyasini aniqlaydi va odatda bitlarda ifodalanadi. Masalan, 8-bitli ADC analog signalni 2^8 = 256 diskret raqamli qiymatlar bilan ifodalashi mumkin.
Turli xil ilovalarda qo'llaniladigan ADC arxitekturalarining turli xil turlari mavjud, masalan:
Ketma-ket yaqinlashuvchi ADC: Ushbu turdagi ADC analog signalning raqamli ko'rinishini aniqlash uchun ikkilik qidiruv algoritmidan foydalanadi. U analog kirish qiymatini mos yozuvlar kuchlanishiga solishtirish va raqamli chiqishni bitma-bit sozlash orqali ketma-ket yaqinlashadi.
Delta-Sigma ADC: Delta-Sigma ADC'lari yuqori chastotada analog signalni haddan tashqari ko'paytiradi va piksellar sonini yaxshilash va shovqinni kamaytirish uchun haddan tashqari namuna olish deb ataladigan usuldan foydalanadi. Ular kirish signali va raqamli qayta aloqa signali o'rtasidagi farqni solishtirish orqali analog signalni 1s va 0s raqamli oqimga aylantiradi.
Flash ADC: Parallel ADC deb ham ataladigan Flash ADClar analog signalni bitta takt siklida raqamli chiqishga aylantirish uchun rezistorli narvon tarmog'i va bir qator komparatorlardan foydalanadi. Har bir komparator kirish signalini ma'lum bir mos yozuvlar kuchlanishiga solishtiradi va raqamli chiqishni yaratish uchun barcha komparatorlarning chiqishlari birlashtiriladi.
ADClar turli xil ilovalarda, jumladan, ma'lumotlarni yig'ish tizimlarida, aloqa tizimlarida, boshqaruv tizimlarida, asbobsozlik, audio ishlov berishda va boshqa ko'plab sohalarda keng qo'llaniladi. Ular haqiqiy analog signallarni raqamli tizimlar va protsessorlar tomonidan qayta ishlanishi, saqlanishi va boshqarilishi mumkin bo'lgan raqamli formatga aylantirishda muhim rol o'ynaydi.
Raqamli-analogli konvertor (DAC) raqamli signallarni uzluksiz analog signallarga aylantiruvchi qurilma yoki sxemadir. U diskret raqamli qiymatlarni oladi va asl raqamli ma'lumotni uzluksiz to'lqin shaklida ifodalovchi analog chiqish signalini qayta tiklaydi.
Raqamni analogga aylantirish jarayoni diskret raqamli qiymatlardan uzluksiz signalni qayta qurishni o'z ichiga oladi. Bunga ikki bosqichli jarayon orqali erishiladi:
Raqamli signalni qayta qurish: Raqamli kirish signali odatda ikkilik kod shaklida bo'ladi, bu erda har bir ikkilik bit diskret qiymatni ifodalaydi. Raqamli signal zinapoyaga o'xshash to'lqin shaklini qayta qurish uchun DAC tomonidan qayta ishlanadi, bu erda qadamlar raqamli qiymatlarga mos keladi.
Filtrlash va tekislash: DAC tomonidan ishlab chiqarilgan zinapoyaga o'xshash to'lqin shakli past o'tkazuvchan filtr yoki tekislash pallasidan o'tkaziladi. Ushbu filtr rekonstruksiya jarayonida kiritilgan yuqori chastotali komponentlarni olib tashlaydi, natijada asl uzluksiz to'lqin shakliga yaqinroq bo'lgan yumshoqroq analog signal paydo bo'ladi.
Turli xil ilovalarda ishlatiladigan turli xil DAC arxitekturalari mavjud, masalan:
Ikkilik vaznli DAC: Ushbu turdagi DAC kalitlarga ulangan rezistorlar tarmog'idan iborat. Har bir kalit ikkilik vazn bilan bog'langan va kalitlar raqamli kirish kodiga qarab tanlab yoqiladi yoki o'chiriladi. Chiqish kuchlanishi rezistorlar orqali o'tadigan oqimlarni yig'ish orqali olinadi.

R-2R Ladder DAC: Ushbu arxitekturada ikkita qarshilik qiymatiga (R va 2R) ega bo'lgan rezistorlarning narvon tarmog'i ishlatiladi. Raqamli kirish kodi narvon tarmog'ining kommutatsiyasini boshqaradi, natijada kerakli analog chiqish kuchlanishi paydo bo'ladi.

Delta-Sigma DAC: Delta-Sigma DACs Delta-Sigma ADC-larga o'xshash ortiqcha namuna olish usullaridan foydalanadi. Ular raqamli signalni yuqori chastotali bit oqimiga aylantiradi, keyin filtrlanadi va kerakli analog chiqish kuchlanishini ishlab chiqarish uchun qayta ishlanadi.
DAClar turli xil ilovalarda, jumladan, audio qayta ishlab chiqarish, telekommunikatsiya, asbobsozlik, motorni boshqarish va boshqalarda qo'llaniladi. Ular raqamli ma'lumotlarni dinamiklar, displeylar, aktuatorlar va analog boshqaruv tizimlari kabi qurilmalar uchun analog signallarga aylantirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. DAClar raqamli tizimlarga analog dunyo bilan o'zaro ta'sir qilish imkonini beradi va raqamli va analog domenlar o'rtasida aniq va aniq nazorat va aloqaga erishish uchun zarurdir.
Signal uzatish interfeysi turli komponentlar yoki tizimlar o'rtasida signallarni uzatish vositasidir. U ma'lumotlar, ma'lumotlar yoki signallarni manbadan belgilangan joyga o'tkazish imkonini beruvchi aloqa aloqasini ta'minlaydi. Signal uzatish interfeysini tanlash ma'lumotlar tezligiga bo'lgan talablar, masofa, shovqin immuniteti, moslik va maxsus dastur kabi omillarga bog'liq.
Bu erda tez-tez ishlatiladigan signal uzatish interfeyslari mavjud:
Simli interfeyslar:
Universal Serial Bus (USB): USB turli qurilmalarni kompyuterga ulash uchun keng qo'llaniladigan interfeysdir. U maʼlumotlar uzatish, quvvat yetkazib berish va qurilmalar oʻrtasida ulanishni qoʻllab-quvvatlaydi.
Ethernet: Ethernet mahalliy tarmoq (LAN) aloqasi uchun standartdir. U yuqori tezlikda ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi va odatda kompyuterlar, serverlar va boshqa qurilmalarni tarmoqqa ulash uchun ishlatiladi.
Seriyali interfeyslar (masalan, RS-232, RS-485): Seriyali interfeyslar ma'lumotlarni ketma-ket, bir vaqtning o'zida bir bit uzatadi. Ular nisbatan qisqa masofalardagi aloqa uchun ishlatiladi va odatda sanoat ilovalarida topiladi.
Simsiz interfeyslar:
Wi-Fi: Wi-Fi mahalliy tarmoq ichidagi qurilmalar uchun simsiz ulanish imkonini beradi. Bu jismoniy kabellarsiz yuqori tezlikda ma'lumotlarni uzatish va Internetga kirish imkonini beradi.
Bluetooth: Bluetooth - bu qurilmalar o'rtasida qisqa masofali aloqa uchun simsiz texnologiya. U odatda smartfonlar, minigarnituralar va tashqi qurilmalar kabi qurilmalarni ulash uchun ishlatiladi.
Zigbee: Zigbee kam quvvatli simsiz aloqa standarti bo'lib, uy avtomatizatsiyasi, sanoat boshqaruv tizimlari va sensor tarmoqlari uchun ishlatiladi.
Uyali tarmoqlar: 4G LTE yoki 5G kabi uyali tarmoqlar mobil qurilmalar va internetga ulanish uchun keng maydondagi simsiz aloqani ta'minlaydi.
Optik interfeyslar:
Optik tolalar: optik tolali kabellar yuqori tarmoqli kengligi va past signal yo'qotilishi bilan uzoq masofalarga ma'lumotlarni uzatish uchun yorug'lik signallaridan foydalanadi. Ular yuqori tezlikda ma'lumotlarni uzatish uchun telekommunikatsiya va tarmoqlarda keng qo'llaniladi.
Boshqa interfeyslar:
HDMI (Yuqori aniqlikdagi multimedia interfeysi): HDMI televizorlar, monitorlar va multimedia tizimlari kabi qurilmalar oʻrtasida audio va video signallarni uzatish uchun ishlatiladigan raqamli interfeys.
DisplayPort: DisplayPort raqamli displey interfeysi bo'lib, asosan kompyuter monitorlari va video manbalarini ulash uchun ishlatiladi.
CAN (Controller Area Network): CAN real vaqt rejimida boshqarish va monitoring qilish uchun avtomobil va sanoat ilovalarida keng qo'llaniladigan mustahkam ketma-ket aloqa avtobusidir.
Signal uzatish interfeysini tanlash dasturning o'ziga xos talablariga, jumladan ma'lumotlar tezligi, masofa, ishonchlilik, narx va tegishli qurilmalar bilan mosligiga bog'liq. Turli interfeyslar turli xil imkoniyatlarga va o'zaro kelishuvlarga ega va tizim yoki dastur ehtiyojlariga eng mos keladiganini tanlash muhimdir.