analog signal conditioning

سد الفجوة: معالجة الإشارات التناظرية في الأنظمة الكهربائية

في عالم الإلكترونيات، تحتاج المعلومات من العالم الحقيقي إلى أن تُترجم إلى لغة يمكن للكمبيوتر فهمها. هذا هو المكان الذي تأتي فيه **معالجة الإشارات التناظرية**، لتلعب دورًا أساسيًا كحلقة وصل بين الظواهر الفيزيائية والمعالجة الرقمية.

فكر في مقياس الحرارة. فهو يقيس درجة الحرارة، وهي كمية مادية، ويعرضها على مقياس، وهو تمثيل تناظري. ولكن لتغذية هذه المعلومات إلى جهاز كمبيوتر، نحتاج إلى تحويلها إلى تنسيق رقمي. وهنا تأتي معالجة الإشارات.

**ما هي معالجة الإشارات التناظرية؟**

معالجة الإشارات التناظرية هي عملية تعديل إشارة تناظرية من مستشعر أو محول لجعلها مناسبة للمعالجة الإضافية، عادةً من قبل مُحول تناظري إلى رقمي (ADC). تتضمن هذه العملية سلسلة من العمليات التي يمكن أن تشمل:

• التضخيم: زيادة سعة الإشارة لجعلها أقوى وأسهل قياسًا.
• التصفية: إزالة الضوضاء والتداخل غير المرغوب فيهما التي يمكن أن تشوه الإشارة.
• التوهين: تقليل سعة الإشارة لمنع حدوث تحميل زائد أو تلف للدوائر اللاحقة.
• التخطيط: تصحيح السلوك غير الخطي في المستشعر أو المحول.
• الإزاحة: ضبط خط أساس الإشارة لمطابقة مستوى المرجع المطلوب.
• التحويل: تغيير شكل الإشارة، مثل تحويل إشارة تيار إلى إشارة جهد.

**لماذا هي مهمة؟**

تلعب معالجة الإشارات دورًا حاسمًا في ضمان دقة موثوقية اكتساب البيانات من المستشعرات والمحولات. من خلال:

• تحسين جودة الإشارة: ضمان أن الإشارة تمثل بدقة الكمية الفيزيائية المقاسة من خلال تصفية الضوضاء والتداخل.
• مطابقة مستويات الإشارة: ضمان بقاء الإشارة ضمن النطاق المقبول لـ ADC من خلال تضخيمها أو توهينها.
• تصحيح عدم الخطية: المساعدة في ضمان أن الإشارة تمثل بدقة الكمية المقاسة، حتى إذا كان المستشعر له سلوك غير خطي.
• التحسين لتطبيقات محددة: تحسين خصائص الإشارة لمتطلبات التطبيقات المحددة، مثل أنظمة التحكم أو أنظمة اكتساب البيانات من خلال معالجة الإشارة بعناية.

**أمثلة على معالجة الإشارات التناظرية**

• قياس درجة الحرارة: ينتج الترموكوبل، الذي يستخدم لقياس درجة الحرارة، جهدًا صغيرًا. تقوم معالجة الإشارات بتضخيم وتخطيط هذه الإشارة الجهدية لتوفير قراءة درجة حرارة دقيقة.
• قياس الضغط: يمكن لمحول الضغط إنتاج تيار نسبة للضغط المطبق. تقوم معالجة الإشارات بتحويل إشارة التيار هذه إلى إشارة جهد وتصفية الضوضاء للحصول على قراءات ضغط دقيقة.
• قياس شدة الضوء: ينتج الصمام الضوئي تيارًا نسبة لشدة الضوء. تقوم معالجة الإشارات بتضخيم وتحويل إشارة التيار هذه إلى إشارة جهد لمزيد من المعالجة.

في الختام

تُعد معالجة الإشارات التناظرية كجسر أساسي بين العالم المادي والعالم الرقمي، وضمان أن نظمنا الإلكترونية يمكنها تفسير ومعالجة المعلومات من المستشعرات والمحولات بدقة. من خلال التلاعب بخصائص الإشارة، تُحسن معالجة الإشارات جودتها وملاءمتها للمعالجة الرقمية، مما يساهم في تشغيل موثوق به لعديد من التطبيقات في مختلف المجالات.