Převodník – princip činnosti a příklady použití

Převodník je měřicí nebo elektronické zařízení, jehož úkolem je převádět jednu formu energie, fyzikální veličinu nebo signál na jinou. V praxi to znamená například převod tlaku, teploty, světla, vlhkosti nebo zvuku na elektrický signál, který lze snadno měřit, analyzovat a přenášet v automatizačních systémech.

Díky převodníkům je možné nejen přesně měřit parametry průmyslových procesů, ale také je monitorovat a řídit. V elektronických zařízeních hrají klíčovou roli při převodu analogových a digitálních signálů.

Princip činnosti

Základní princip činnosti převodníku spočívá v tom, že vstupní signál, tedy měřená fyzikální veličina, je převeden na standardizovaný výstupní signál – analogový nebo digitální. V závislosti na typu převodníku může tento proces probíhat díky mechanickým, piezoelektrickým, kapacitním nebo elektromagnetickým jevům.

Například:

• tlakový převodník převádí hodnotu tlaku na elektrický signál,
• teplotní převodník převádí změny teploty na napětí nebo proud,
• analogově-digitální převodník (ADC) převádí kontinuální analogový signál na digitální signál srozumitelný pro mikroprocesorové systémy.

Druhy převodníků

Podle účelu a výstupního signálu existují různé typy převodníků. Mezi nejdůležitější patří:

• Měřicí převodníky – slouží k převodu fyzikálních veličin (např. tlak, teplota, vlhkost) na elektrický signál.
• Analogově-digitální převodníky (ADC) – převádějí analogový signál na digitální.
• Digitálně-analogové převodníky (DAC) – opak ADC, převádějí digitální signál na analogový.
• Piezoelektrické převodníky – využívají piezoelektrický jev k měření vibrací a akustického tlaku.
• Mechanické a kapacitní převodníky – používají se například k měření síly, tlaku nebo zrychlení.

Každý z těchto typů nachází uplatnění v různých oblastech techniky a průmyslu.

Tlakový převodník

Jedním z nejčastěji používaných zařízení je tlakový převodník. Slouží k měření tlaku kapalin a plynů v technologických instalacích. Změna tlaku způsobuje deformaci měřicího prvku, která se následně převede na elektrický signál úměrný měřené hodnotě.

Aplikace tlakových převodníků zahrnují:

• hydraulické systémy,
• instalace stlačeného vzduchu,
• chemické a energetické procesy,
• HVAC systémy (topení, ventilace, klimatizace),
• monitorování tlaku vody a technických plynů.

Díky nim je možné udržovat vhodnou úroveň bezpečnosti a optimalizovat provoz zařízení.

Teplotní převodník

Dalším příkladem je teplotní převodník, který spolupracuje s teplotními senzory, například termočlánkem nebo odporovým čidlem PT100. Jeho úkolem je převést signál ze senzoru na standardizovaný proudový nebo napěťový signál, často s galvanickým oddělením.

Nachází uplatnění v:

• měření teploty v průmyslových procesech,
• systémech vytápění a klimatizace,
• výrobních linkách,
• laboratorních zařízeních.

Díky standardizaci signálu (např. 4…20 mA) je možné snadné přenášení informací na velké vzdálenosti s vysokou odolností proti elektromagnetickému rušení.

Analogově-digitální převodník

V elektronice hraje zvláštní roli analogově-digitální převodník (ADC). Jeho činnost spočívá v odebírání vzorků analogového signálu a jeho převodu do digitální podoby, kterou lze ukládat, zpracovávat a analyzovat v mikroprocesorových systémech.

Důležité parametry ADC jsou:

• frekvence vzorkování,
• rozlišení,
• dynamický rozsah,
• odolnost proti rušení.

Bez tohoto typu převodníků by nebylo možné fungování audio zařízení, datových záznamníků, měřicích systémů nebo průmyslové automatizace.

Digitálně-analogový převodník

Opakem ADC je digitálně-analogový převodník (DAC), který převádí digitální data na analogový signál. Nachází uplatnění například v audio systémech, řízení analogových akčních členů nebo při testování elektronických obvodů.

Použití převodníků – kde je potkáme?

Převodníky mají široké spektrum použití – od spotřební elektroniky po těžký průmysl. Nejčastěji je najdeme v:

• průmyslové automatizaci – monitorování parametrů technologických procesů,
• energetice – měření napětí, proudu a výkonu,
• HVAC systémech – kontrola tlaku, teploty a vlhkosti,
• elektronických zařízeních – audio, telekomunikace, měřicí přístroje,
• bezpečnostních systémech – detekce plynů, tlaku nebo kritické teploty,
• laboratořích – přesná měření fyzikálních veličin pomocí měřicích převodníků.

Jak vybrat vhodný převodník?

Výběr vhodného převodníku závisí na mnoha faktorech:

• druhu měřené veličiny (tlak, teplota, proud, vlhkost),
• požadované přesnosti měření,
• druhu výstupního signálu (analogový, digitální, proudový, napěťový),
• pracovních podmínkách (teplota okolí, přítomnost rušení, průmyslové prostředí),
• integraci do řídicího systému (PLC, SCADA, monitorovací systémy).

V mnoha případech je rovněž klíčové zajistit galvanické oddělení a odolnost proti rušení, zejména v průmyslových provozech.

Převodníky v měřicích systémech a automatizaci

V moderních měřicích systémech hrají převodníky centrální roli. Spojují senzory, které zaznamenávají fyzikální veličiny, s řídicími a záznamovými systémy. Díky nim je signál ze senzoru standardizován a může být snadno interpretován PLC řadiči, mikroprocesory nebo počítačovými systémy.

V průmyslové automatizaci převodníky zajišťují spolehlivost a stabilitu měření, což se odráží na bezpečnosti a efektivitě technologických procesů.

Shrnutí

Převodník je klíčový prvek moderní techniky, který umožňuje převod různých fyzikálních veličin na elektrické signály snadné k analýze a přenosu. Existuje mnoho druhů převodníků – od tlakových a teplotních po analogově-digitální a digitálně-analogové.

Jejich princip činnosti spočívá v převodu vstupního signálu na výstupní a jejich využití je nesmírné – nacházejí uplatnění v automatizaci, energetice, spotřební elektronice a průmyslových systémech.

Zveme vás k seznámení s naší nabídkou a výběru vhodného převodníku pro vaše potřeby. Kontaktujte nás pro výběr řešení přesně přizpůsobeného vašim požadavkům.