Почему в системах управления датчики дополняются усилителями

Ошибка! Страница не существует

Извините, запрашиваемая Вами страница еще не существует или была переименована.

Вы можете перейти на главную страницу и искать нужную Вам информацию там.

Либо отправить письмо, в котором указать, что Вас интересует.

© 2006 — 2024 www.ASC-Development.ru. Пользовательское соглашение

Разработка сайта — интернет-агентство «Atlas-IT»

Микрофоны

При использовании в системах звукоусиления микрофонов необходимо учитывать ряд условий в дополнение к обычным условиям записи. Чтобы избежать положительной акустической обратной связи (завывания), располагать микрофон следует ближе к источнику звука

При использовании в системах звукоусиления микрофонов необходимо учитывать ряд условий в дополнение к обычным условиям записи. Чтобы избежать положительной акустической обратной связи (завывания), располагать микрофон следует ближе к источнику звука, и поэтому часто приходится задействовать гораздо больше микрофонов, чем при обычной многоканальной записи. Кроме того, условия «живой» передачи требуют очень прочных микрофонов. Для выполнения этих требований нужно знать точные характеристики различных типов микрофонов и способы их подключения.

Требования к микрофонам заложены в европейские и международные стандарты. Мы рассмотрим только те данные, которые важны для техники звукоусиления и необходимы для последующих расчетов. Выходное напряжение микрофона, представляемое как функция воздействующего звукового давления, называется чувствительностью микрофона.

Номинальный диапазон частот — диапазон частот, в котором определяют параметры микрофона. Кроме уровня чувствительности, определяемого в свободном поле под углом 0° к рабочей оси микрофона, часто принимают во внимание уровень прямого поля для других направлений. Значения, измеряемые в диффузном поле, используют значительно реже.

Предельное звуковое давление — наивысшее звуковое давление, при котором микрофон работает с допустимыми искажениями. Для студийных микрофонов, обычно используемых с промышленными системами звукоусиления, в настоящее время допустимыми считаются гармонические искажения 0,5% (реже 1%) на частоте 1 кГц. Конденсаторные микрофоны в этих условиях способны выдерживать уровни звукового давления 120. 140 дБ.

Эффективное значение напряжения, создаваемое микрофоном без воздействия звукового поля или другого мешающего поля, называют напряжением внутреннего шума.

Эквивалентная громкость — это напряжение, определяемое при тех же условиях с помощью весовой кривой А в соответствии с публикацией МЭК 268-1 и индикатора эффективных значений. Она менее точно, чем псофометрическое напряжение, соответствует условиям субъективной частотной компенсации.

Разность между напряжением, указанным для предельного звукового давления, и напряжением внутреннего шума определяет динамический диапазон микрофона. Вследствие того, что псофометрическое напряжение и эквивалентная громкость определяются при помощи разных весовых кривых, числовые значения этих показателей у одного и того же объекта измерений могут различаться до 12 дБ.

Зависимость напряжения на выходе микрофона от направления воздействия возбуждающего звука называют эффектом направленности. Для описания этого эффекта используют следующие количественные параметры.

Принципы приема

Принцип приема с помощью микрофона оказывает значительное влияние на характеристики передачи и особенно на эффект направленности. Основные принципы приема, используемые в технике звукоусиления, рассмотрены ниже.

Микрофоны давления

Если на выходе микрофона возникает напряжение, пропорциональное давлению, то характеристика направленности такого микрофона оказывается сферической, так как давление — это скалярный количественный параметр. На высоких частотах, когда длина волны звука сравнима с размерами диафрагмы, приходится учитывать эффект возрастания давления. Отражения звука от диафрагмы увеличивают перед ней звуковое давление по сравнению с давлением в соседних областях. Поэтому чувствительность микрофона при нормальном падении звуковых волн выше, чем в случае бокового или диффузного падения. Характеристика направленности соответствующим образом изменяется, поэтому при нормальном падении звуковых волн в свободном поле возникает подчеркивание высоких частот. По этой причине такие микрофоны часто оснащают средствами выравнивания давления, которые компенсируют подчеркивание высоких частот с помощью электронной цепи. Однако у микрофонов с цепью коррекции происходит спад высоких частот в диффузном поле и при боковом падении звуковых полн.

Граничные микрофоны используются для расширения области возрастания давления и устранения бокового падения звука, то есть для линеаризации частотной характеристики и увеличения чувствительности.

Микрофоны давления обычно применяют для регистрации звука, приходящего из большого помещения, без существенной тембральной окраски. Они позволяют делать «прозрачные» записи и чисто воспроизводить низкие частоты.

Поскольку такие микрофоны из-за сферической направленности не могут подавить звук, приходящий от громкоговорителей, они не часто используются для звукоусиления.

Микрофоны-приемники градиента давления

Если для воздействия на диафрагму используется градиент давления или скорость между двумя точками, то получится микрофон-приемник градиента давления. Доступ к диафрагме для падающих звуковых волн должен быть с обеих сторон, возможно, даже через акустическую цепь. Некоторые микрофоны-приемники градиента давления имеют в своей конструкции две каскадно установленные диафрагмы.

Различные характеристики направленности (кардиоидная, гиперкардиоидная, суперкардиоидная, двунаправленная или восьмерочная) могут быть получены с помощью различного соотношения давлений спереди и сзади микрофона. Предполагая наличие осевой симметрии, получим следующие коэффициенты направленности: кардиоида — 3; суперкардиоида — 3,7; гиперкардиоида — 4; двунаправленной характеристики («восьмерка») — 3.

Часто не делают различий между гиперкардиоидной и суперкардиоидной характеристиками, но их необходимо различать, потому что у суперкардиоиды уменьшенный обратный лепесток и затухание в обратном направлении существенно большее, чем у гиперкардиоиды. Поэтому звук, приходящий сзади, суперкардиоидой подавляется более эффективно, чем гиперкардиоидой Благодаря направленной характеристике микрофоны-приемники градиента давления применяются наиболее часто, так как позволяют выбирать соответствующие характеристики направленности для эффективной минимизации потенциальной положительной обратной связи в системе звукоусиления.

Недостаток всех микрофонов-приемников градиента давления — их высокая чувствительность к воздушным потокам. На малом расстоянии возникает подчеркивание низких частот (эффект близости). Этот эффект иногда используют намеренно: например, вокалисты с его помощью придают своему голосу «теплоту». Однако он всегда уменьшает разборчивость речи. Чтобы подавить подчеркивание низких частот, микрофоны-приемники градиента давления часто снабжают подключаемыми или постоянно включенными электронными схемами коррекции. Чтобы избежать всплесков шума за счет воздушных потоков, отверстие для доступа к диафрагме прикрывают колпачками из пористого пластика специальной формы. Такие устройства ветрозащиты демпфируют воздушные потоки, оказывая сопротивление потоку, и при соответствующем размере частично нейтрализуют завихрения.

Интерференционные микрофоны

Если необходим больший эффект направленности, чем тот, который достигается с помощью микрофонов-приемников градиента давления, следует применять интерференционные микрофоны. Сегодня наиболее часто для этого используют остронаправленные микрофоны — направленные трубочные микрофоны. Такой микрофон состоит из капсюля-приемника градиента давления, установленного на одном конце трубки, имеющей прорези или перфорацию. Отверстия этой трубки оказывают сопротивление потоку, возрастающее в сторону микрофонного капсюля. Благодаря данной конструкции звуковые волны спереди приходят на диафрагму в фазе, а падающие сбоку по отношению к трубке гасятся (по крайней мере, частично). Достигаемый таким образом эффект направленности зависит от длины трубки. Направленные трубочные микрофоны используют, например, как микрофоны для слежения и записи звука с большого расстояния.

Микрофонные колонки, аналогичные громкоговорителям — звуковым колонкам, тоже можно считать интерференционными микрофонами. Вследствие их больших размеров и высокого коэффициента направленного действия они находят только специальное применение.

Электростатические микрофоны

Электростатическое преобразование осуществляется с помощью изменения расстояния между движущимся электродом (диафрагмой) и неподвижным электродом. В конденсаторном микрофоне два электрода нагружены через высокоомный резистор стабильным постоянным напряжением. Изменение расстояния между электродами приводит к изменению емкости. Напряжение нагрузки изменяется пропорционально изменению емкости и снимается через высокоомный резистор. Это напряжение подается в микрофонную линию через согласующий предусилитель.

Высокая резонансная частота диафрагмы (основной резонанс системы лежит выше диапазона передаваемых частот) обусловливает хорошие передаточные характеристики электростатических микрофонов.

Создание полевого транзистора позволило отказаться от напряжения накала для электронных ламп предусилителя и подавать напряжение, требуемое для заряда электродов, по фантомной цепи электропитания или непосредственно по сигнальному кабелю. Электропитание непосредственно по сигнальному кабелю требует применения определенного типа микрофона, поскольку сигнальный кабель становится токонесущим. Фантомные цепи могут использоваться для разных типов микрофонов, например, динамических, так как сигнальный кабель не несет электрического потенциала.

В настоящее время по фантомной цепи обычно подается напряжение 48 В; в редких случаях все еще используют 12 В. Применяемые источники питания способны коммутировать подаваемое напряжение автоматически, в зависимости от сопротивления подключенного микрофона. Если конденсаторный микрофон содержит две диафрагмы, по одной с каждой стороны неподвижного электрода, можно изменять характеристику направленности, прикладывая различные напряжения поляризации.

В электретном микрофоне поляризация электродов достигается иначе, чем в конденсаторном, а именно — за счет использования электретного эффекта материала диафрагмы. По этой причине никакого напряжения поляризации не требуется, нужно лишь напряжение для питания последующего согласующего усилителя. Если ожидается небольшой динамический диапазон, например, при использовании микрофонов в системе конференц-связи исключительно для передачи речи, для работы согласующего (микрофонного) усилителя, достаточно напряжение питания 1,5 В.

Недавно электретные микрофоны начали применять и для студийных целей, это позволило создать сравнительно простую и миниатюрную конструкцию. Однако вследствие большого динамического диапазона передаваемых сигналов в этом случае требуется более высокое напряжение питания. Затраты на изготовление электретных микрофонов сравнимы с аналогичными затратами для обычных конденсаторных микрофонов.

У электростатического преобразователя в форме конденсаторного микрофона многочисленные преимущества:

• широкий диапазон передаваемых частот и сбалансированная частотная характеристика;
• пониженная чувствительность к структурному шуму (передаваемому по конструкции);
• прекрасная переходная характеристика (благодаря очень малой массе диафрагмы);
• нечувствительность к помехам от магнитных полей.

Возможность электронного переключения характеристики направленности можно рассматривать как дополнительное преимущество. Наряду с указанными преимуществами имеются и недостатки:

• необходимость напряжения питания для согласующего усилителя;
• чувствительность электростатической системы к влажности;
• сравнительно высокая стоимость высококачественных конденсаторных микрофонов (в связи с необходимостью применения дополнительного предусилителя).

Электродинамические микрофоны

Система преобразователя состоит из проводника, движущегося в магнитном поле с постоянным потоком в соответствии с изменениями звукового давления. Поэтому величина и частота индуцируемого в проводнике электрического напряжения пропорциональны изменению звукового давления.

В варианте ленточного микрофона металлический проводник представляет собой ленту. Очень малая масса ленты позволяет получить сбалансированную частотную характеристику, однако такие микрофоны сегодня используются редко из-за большой массы магнита и хрупкости ленты.

Другой вариант конструкции электродинамического микрофона, микрофон с подвижной катушкой, играет важную роль в технике звукоусиления. В этом типе микрофона изменения звукового давления перемещают катушку, жестко прикрепленную к диафрагме. Катушка движется в магнитном поле, индуцирующем в ней напряжение, пропорциональное перемещению. Система диафрагма-катушка центрируется посредством упругой подвески и работает, подобно всем электродинамическим преобразователям, выше частоты основного резонанса. Если система сзади закрыта, получается микрофон давления, а если открыта — микрофон-приемник градиента давления.

Проблема систем с низкой резонансной частотой состоит в необходимости линеаризации основного резонанса, что требуется для получения достаточно широкого и сбалансированного диапазона передаваемых частот. В микрофоне с подвижной катушкой это достигается или с помощью выбора соответствующей конфигурации воздушного объема позади диафрагмы (акустическийлабиринт) или — как и в случае громкоговорителей — с помощью комбинации дополнительных и по-разному настроенных систем. Такое решение позволяет создавать микрофоны с подвижной катушкой студийного качества.

Обычно высокая чувствительность к структурному шуму у микрофонов с подвижной катушкой и низкой резонансной частотой эффективно снижается благодаря использованию демпфирующих пружинных систем подвески. Это особенно важно для ручных микрофонов. Помехи от магнитных полей удается в значительной степени устранить с помощью компенсирующих катушек. Сегодня динамические микрофоны получили доминирующее распространение в технике звукоусиления, особенно как портативные микрофоны для солистов, благодаря:

• прочной конструкции;
• пониженной чувствительности к перегрузкам
• пониженной чувствительности к влажности;
• простому подключению;
• сравнительно низкой стоимости.

Специальные микрофоны

Кроме стандартных конструкций микрофонов на подставке, ручных и подвесных в технике звукоусиления часто используют ряд специальных конструкций.

Петличные и нагрудные микрофоны

Чтобы избежать положительной обратной связи при усилении голоса (речи), возникающей, когда человек находится в движении, часто необходимо располагать микрофон очень близко ко рту. Для обеспечения максимальной свободы движения используют петличные или нагрудные микрофоны.

Петличные микрофоны очень малы, и они крепятся к одежде с помощью зажима. В качестве преобразователя наиболее часто применяют конденсаторный микрофон с ненаправленной характеристикой; направленные микрофоны для этой цели используются реже вследствие их более сложной конструкции и несколько больших размеров. Так как микрофон располагается ниже рта говорящего, коррекции эффекта близости не требуется. Поскольку расстояние между ртом говорящего и микрофоном очень мало, а вследствие эффекта экранирования телом и одеждой вероятность возникновения положительной обратной связи невелика, микрофоны давления можно использовать в системах звукоусиления. При соответствующей фильтрации петличные микрофоны вполне подходят для передачи речи.

Нагрудный микрофон подвешивается на шнуре за шею и располагается на груди говорящего. Для такого микрофона характерна компонента структурного шума, обнаруживаемая в узком частотном диапазоне — в области 700 Гц, которая передается на микрофон через грудную кость. Чтобы подавить эту компоненту, нагрудные микрофоны снабжают частотными корректорами . В качестве нагрудных микрофонов используют почти исключительно динамические микрофоны с ненаправленной характеристикой. Вследствии малого расстояния от микрофона до говорящего и эффекта экранирования за счет тела эти микрофоны тоже можно применять в системах звукоусиления, не опасаясь положительной обратной связи.

Преобразователи для непосредственного съема сигналов инструментов с низким выходным уровнем звука

Для усиления звука, создаваемого инструментами с низким выходным уровнем, особенно если они звучат вместе с громкими инструментами или если по художественному замыслу желательно иметь остронаправленную характеристику и избежать перекрестных помех, применяют специальные электроакустические преобразователи. Часто они работают как датчики вибрации. Например, для гитар используют магнитные датчики, непосредственно воспринимающие колебания стальных струн. Общей проблемой является необходимость усиления звучания струнных инструментов и арф, чтобы обеспечить баланс между ними и более громкими духовыми и ударными инструментами. В настоящее время для этого обычно применяют специальные микрофоны с зажимами. Они крепятся над отверстиями в деке струнных инструментов, и их сигналы передаются на микшер через местный предусилитель. Эта техника съема звука дает лучшие результаты, чем применявшиеся ранее вибрационные звукосниматели с креплением к деке. Однако все датчики прямого съема звука для струнных инструментов имеют недостатки, связанные с подмешиванием когерентных звуковых компонент: они не позволяют получить богатый, подобную хору, интенсивный струнный звук и страдают от эффектов гребенчатого фильтра. Чтобы избежать этого, необходимо к звуку струнных инструментов добавлять некогерентный звук помещения.

Расположение микрофона на обычной высоте (1,20-1,50 м над полом) неудобно тем, что микрофон или подставка загораживают вид; в общем, их можно считать мешающими элементами. Это особенно нежелательно для театральных представлений или телевизионных передач. Если источник звука находится на некотором расстоянии от микрофона, в месте расположения микрофона возникает интерференция между прямым звуком и звуком, отраженным от пола. При определенном расстоянии между микрофоном и источником звука это отражение может привести к связанным с эффектом гребенчатого фильтра искажениям частотной характеристики, которые могут проявиться как «рычащий» звук.

Чтобы устранить эти недостатки, было предложено размещать микрофоны вблизи пола и обеспечить соответствующую изоляцию от проникновения структурного шума. Но при таком размещении остается небольшой просвет между микрофоном и полом, поэтому эффект гребенчатого фильтра на высоких частотах полностью не устраняется.

Установлено, что при размещении микрофонов вблизи пола характеристики направленности не теряются, а порог возникновения положительной обратной связи возрастает вследствие увеличения чувствительности на 3 дБ (это связано с расположением микрофона перед большой поверхностью, за пределами критического расстояния громкоговорителей).

Различные изготовители производят сегодня граничные микрофоны, которые часто предлагаются под названием микрофоны зоны давления (pressure zone microphones — PZM). Диафрагма таких микрофонов помещена внутри отражающей поверхности или располагается непосредственно над ней (рис. 4.39Ь). Используя эти микрофоны, можно избежать эффекта гребенчатого фильтра и на высоких частотах. Поскольку диафрагма должна находиться в плоскости отражающей поверхности, можно очень легко создать микрофоны, работающие по принципу давления, с полусферической характеристикой направленности. Некоторые изготовители предлагают микрофоны такого типа, приспособленные для монтажа, например, к верхней поверхности стола докладчика или к краю подиума. Но, строго говоря, это — микрофоны-приемники градиента давления, а не граничные микрофоны. Граничные микрофоны удобны для регистрации звука малых ансамблей, рассредоточенных на большой площади, и солистов. На конференциях при установке микрофонов вровень с поверхностью стола также можно достигнуть приемлемых результатов. Было обнаружено, что для хорошей регистрации звука фортепьяно микрофон можно установить непосредственно на откидной крышке инструмента, которая служит в этом случае и как отражающая поверхность, и как экран, что особенно важно для звукоусиления.

Однако граничные микрофоны не пригодны для регистрации звука, излучаемого большими источниками, находящимися в глубине сцены, например, симфоническими оркестрами и многоголосыми хорами. В таких случаях затеняются задние группы, и в результате тембр звука становится неудовлетворительным. Суммируя сказанное выше, можно сформулировать следующие преимущества граничных микрофонов:

• отсутствует эффект гребенчатого фильтра;
• независимость частотной характеристики от эффекта увеличения давления;
• визуально микрофоны не заметны для зрителей и не мешают работе телевизионных камер;
• меньшая склонность к эффекту положительной обратной связи;
• легче достигается баланс между отдельными частями ансамбля.

Наряду с этими преимуществами имеются и недостатки:

• повышенное влияние структурного шума;
• опасность эффекта «затенения» при регистрации звука от ансамблей, рассредоточенных по глубине;
• падение высоких частот при очень близком расположении микрофона к источнику (в результате этого высокие частоты проходят над микрофоном).

Передача звука и усилительное оборудование

Структура систем звукоусиления зависит от их назначения. В простейшей форме эта система содержит:

• программно-передающую часть, которая включает такие источники сигналов, как микрофоны, магнитофоны, приемники и предусилители;
• системы распределения сигналов;
• устройства управления;
• усилители мощности;
• один или несколько громкоговорителей.

Поскольку периферийные акустические преобразователи (громкоговорители и микрофоны) уже рассмотрены, этот раздел посвящается проводной и беспроводной передаче сигналов, а также средствам промежуточного хранения и усиления сигналов.

Способы подключение микрофонов

Выбор способа подключения микрофонов — с учетом прохождения микрофонных сигналов через усилитель, микшер или микрофонный усилитель-распределитель — зависит от рабочей технологии и назначения системы. Оптимально выбранный способ подключения гарантирует, что для всех предполагаемых видов событий могут быть найдены наиболее удачные места расположения микрофонов, подключаемых с помощью коротких и гибких микрофонных кабелей.

Такие крупные коммуникационные центры, как театры, залы универсального назначения, концертные залы, конгресс-центры и конференц-залы, обычно оборудуются постоянными микрофонными кабельными сетями.

Микрофонные розетки целесообразнее группировать на настенных панелях, нежели под полом. В этом случае исключается проблема доступа к ним при установке декораций или укладке напольных покрытий; кроме того, они не так сильно загрязняются пылью и мусором. Розетки чаще всего устанавливают слева и справа от сцены, а также сзади нее. Розеток на панели может быть от шести для малых сцен до 30-40 для очень больших сцен. В оркестровой яме устанавливают при необходимости 30-40 розеток.

Очень большие соединительные панели чаще всего выполняют по принципу групповых кабельных соединений. С помощью магистральных (многожильных) кабелей можно легко подвести микрофонные кабели к соединительным точкам, например, к месту расположения оркестра, откуда кабели распределяются по различным микрофонам. Для цифровых сигналов все более важную роль играют оптоволоконные соединения. Основные групповые кабельные соединения часто дополняются небольшим числом индивидуальных соединений, которые прокладываются параллельно. Эти соединения используются, когда требуется менее сложная техника подключения микрофонов.

Кроме соединений, находящихся в пределах площади основного действия, необходимы дополнительные точки для местных соединений, позволяющих регистрировать звук хоров и симфонических ансамблей с помощью подвесных микрофонов, соединения для которых должны располагаться на потолке, над сценой. В больших концертных залах могут также использоваться подвесные микрофонные системы, при этом должна обеспечиваться возможность корректировать положение микрофонов с центрального пульта управления. Другие соединения устанавливаются таким образом, чтобы микрофоны можно было размещать над аудиторией. Для служебной связи внутри здания особенно важны микрофоны для мониторинга. Их чаще всего размещают попарно над сценой, оркестровой ямой и в задней части зрительного зала. Они используются для формирования сигнала звукового сопровождения в системе дистанционной демонстрации изображений. Эту систему обычно объединяют с системой помощника режиссера.

Конгресс-центры часто оборудуют дискуссионными системами, а в малых конференц-залах устанавливают автоматические микшеры, в которых микшерные каналы открываются пороговым коммутатором. Уровень открывания можно отрегулировать так, чтобы мешающие шумы в интервалах между речью не усиливались.

При оборудовании в крупных центрах разветвленных микрофонных сетей необходимо учитывать допустимую длину линии. Она не должна превышать 250 м для стандартных кабельных линий с сопротивлением источников 200 Ом, и тогда можно избежать затухания высоких частот в передаваемом сигнале.

Чтобы свести к минимуму число микрофонов, совместно используемых для производства программ, большие системы оснащают усилителями-распределителями, на которые подается микрофонный сигнал для распределения чаще всего между четырьмя внутренними и внешними пользователями. Кроме уменьшения числа микрофонов это позволяет увеличить длину микрофонной передающей линии, например, для подключения к передвижной телевизионной станции (ПТС).

Для регистрации звука без ограничений, связанных с кабелями, были разработаны радиомикрофоны. Вместо кабеля обычно используются высокочастотные каналы передачи сигнала. В настоящее время в технике звукоусиления находит применение и инфракрасное оборудование.

Поскольку качество передачи с использованием высокочастотных каналов сегодня не уступает проводным линиям, эти каналы часто используют для мобильных источников. Передатчики нередко объединяют с микрофонами. В качестве преобразователей применяют либо направленные микрофоны (чаще всего приемники градиента давления с кардиоидной характеристикой) или микрофоны с ненаправленной характеристикой. Антенной служит провод, выходящий из ручки микрофона, в которой смонтирован передатчик. Либо используется антенна электронного типа, размещенная внутри той же ручки. Кроме микрофонов со встроенными передатчиками достаточно распространены выносные блоки передатчиков. Размером они примерно с бумажник и закрепляются вместе с антенной под одеждой. Эти передатчики можно использовать не только для ручных, но и для петличных микрофонов. Преимущество таких микрофонов в том, что они незаметны.

Для уменьшения чувствительности к помехам в качестве международного стандарта для сценической техники передачи звука принята частотная модуляция. При этом обычно используются несущие частоты в диапазонах ОВЧ (150. 250 МГц) и УВЧ (450. 950 МГц). Следует отметить, что в разных странах стандартизованы различные частоты. Например, в США — 900 МГц, а в Великобритании — 860 МГц. Поскольку для достижения наивысшего качества разнос соседних каналов должен быть не менее 300 кГц, в этом частотном диапазоне можно разместить не более трех широкополосных каналов студийного качества. Чтобы обеспечить высокое качество передачи для большего числа каналов (до 88), часто используют незанятые полосы частот ОВЧ-диапазона — 174. 230 МГц и 470. 790 МГц. В США несущие частоты размещают в диапазонах ОВЧ 169. 218 МГц и УВЧ 780. 900 МГц1.

В большинстве стран для эксплуатации передающего оборудования требуется лицензия, выдаваемая соответствующей государственной организацией.

Так как радиопередача на сцене часто используется в залах, строительные конструкции которых содержат многочисленные металлические отражающие поверхности, необходимо помнить о возможности сильных помех, особенно проявляющихся при перемещении передатчика. По этой причине в высококачественных системах используют несколько антенн, распределенных по помещению и работающих по принципу разнесенного приема.

Высокочастотная радиопередача тоже применяется в технике звукоусиления для передачи звукового сигнала на мобильные системы с активными громкоговорителями, снабженными приемниками и усилителями мощности. Здесь используется тот же принцип, что и для сценической передачи, за исключением того, что передатчик обычно обслуживает всю группу громкоговорителей, соединенных с ВЧ-приемниками.

Кроме высокочастотной радиопередачи в технике звукоусиления все шире применяется инфракрасная передача. В этом разделе описан метод, применяемый в настоящее время.

В качестве передатчика используются светодиоды на арсениде галлия, работающие на длине волны около 930 нм. Поскольку их излучение некогерентное, для увеличения его мощности можно использовать любое количество светодиодов. На практике в одном передающем блоке используют от 12 до 120 диодов.

В качестве приемника применяется фотодиод с собирающей линзой типа «лягушачий глаз», которая позволяет принимать максимально возможное число прямых и отраженных лучей. Видимый свет, который может быть принят диодом и является помехой, поглощается черным фильтром. Часто рядом устанавливают несколько фотодиодов. Для передачи используется несущая частота 95 кГц, модулируемая звуковым сигналом. Если один и тот же передатчик должен работать на группу каналов, необходимо несколько вспомогательных несущих. Для исключения перекрестных помех частотная модуляция должна иметь очень малые нелинейные искажения.

В связи с большими размерами передатчиков и их выраженной направленностью инфракрасный метод передачи в настоящее время для сценических микрофонов не используется, но часто применяется в системах синхронного перевода. Передатчики этих систем размещаются в зале заседаний над местами для делегатов, которым выдаются приемные устройства. Выбрав соответствующий канал, делегат принимает сигнал на желаемом языке. При использовании современных компьютерных программ мы можем предсказать распределение поля излучения над слушательской зоной, для того чтобы быть уверенными, что все приемники получат сигнал с достаточно высоким уровнем.

В отличие от высокочастотного, а также индукционного методов передачи на звуковой частоте, инфракрасный метод исключает нежелательное прослушивание вне помещения. Другая область применения инфракрасного метода передачи — экскурсионные системы в музеях, галереях и на выставках. В этих системах используется свойство инфракрасного света —ограниченность распространения. Отдельные экспонаты снабжают индивидуальной информацией на разных языках, которую можно принимать только в определенном зале.

Контрольная работа по технологии за 1 полугодие. 8 класс (Казакевич)

В — наука о преобразовании материи, энергии, информации.

2. Что движет развитие технологии?

3. Для какого процесса необходим флюс?

А- для очищения соединяемых поверхностей от окислов

Б- для прочности пайки

В- для повышения вязкости раствора

Г-для удаления механических примесей

4. Упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий это:

А – механизм машины;

Б – технологический процесс;

В – изготовленное изделие.

5. Автоматическое устройство, созданное по принципу живого организма?

6. Как называется совокупность методов, способов и приёмов, применяемых для получения определённого вида продукции?

7. К какому типу относится профессия эколога?

А — человек – природа;

Б — человек – художественный образ;

В — человек – техника;

Г — человек – знаковая система;

Д — человек – человек;

8. Что не относится к видам дизайна?

Б- графический дизайн

Г- локальный дизайн

9. К духовной культуре относят:

Б- предметы труда;

В- средства производства;

10. По какому принципу сделана классификация технологий? Животноводство: скотоводство, птицеводство, звероводство, рыбоводство, пчеловодство.

А- по уровню технического оснащения;

Б- по виду и объёму производства;

11. Подберите верное окончание определения. Робот — это автоматизированное устройство, предназначенное для ….

А- выполнения под управлением оператора действий (манипуляций), аналогичных действиям руки человека;

Б- замены человека при выполнении монотонных или опасных работ;

В- резки, сварки и термической обработки материалов.

12. Технологический процесс изготовления отливок, заключающийся в заполнении литейной формы расплавленным материалом:

13. Технологический процесс, применяемый для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости материалов:

14. Почему в системах управления датчики дополняются усилителями?

А-Усилители предназначены для выполнения предохранительных функций при нарушениях в режимах работы

Б- Усилители предназначены для получения количественных данных и контроля различных величин и параметров состояния или работы управляемого объекта.

В- Сигналы, которые дают датчики в системах управления, очень слабые и нуждаются в усилении.

1. Установите соответствие между понятиями и их характеристиками

научная дисциплина о дизайне

соответствие изделия и его частей своему назначению

виды проектной деятельности, формирующие
эстетические и функциональные качества предметной среды

2. Датчик по принципу действия подразделяют на генераторные и ….

3. Подставьте название к иллюстрации, показывающей соответствующую технологию

технология ручного труда

1. Подставьте название к иллюстрации, показывающей соответствующую технологию

технология добычи сырья

технология обработки материалов

1. Установите соответствие между названием процесса и его характеристикой

процесс труда строится на основе использования
механизмов и машин

функции обработки и преобразования выполняют технические устройства без непосредственного участия человека

процесс обработки предмета простыми инструментами с использованием только ручных операций

1. Форма для отливки металла для получения слитка называется __________

1. Сегодня электроэнергия вырабатывается сотнями различных методов, как с использованием невозобновляемых природных ископаемых, так и при помощи преобразования в электричество возобновляемой энергии. Перечислите их:______________________________________________

1. Первой в мире АЭС была построена в 1954 году в этом городе. Назовите его?______________
2. Объясните, почему роботы не заменят человеческий труд? ________________________________________________________________

На выполнение работы отводится 40 минут. Работа состоит из 3 частей и содержит 20 задания.

Часть А содержит 14 тестовых заданий базового уровня с выбором одного или нескольких правильного ответа из предложенных.

Часть В содержит 6 задания базового уровня сложности, содержит задания на распределение информации.

Часть С содержит 3 задания повышенного уровня сложности, в которых необходимо записать ответ и выбрать информацию.

Система оценивания выполнения отдельных заданий и работы в целом

Задания в работе в зависимости от их типа и уровня сложности оцениваются разным количеством баллов.

Выполнение каждого задания части А оценивается в 1 балл. Задание части А считается выполненным, если экзаменуемый дал ответ, соответствующий коду верного ответа. Максимальное количество первичных баллов, которое можно получить за выполнение заданий части А, равно 14.

Выполнение задания части В оценивается в 2 балла. Максимальное количество баллов, которое можно получить за выполнение заданий части В, равно 12.

Выполнение задания части С оценивается в 3 балла. Максимальное количество первичных баллов, которое можно получить за выполнение заданий части С, равно 9.

Максимальное количество первичных баллов, которое можно получить за выполнение всех заданий экзаменационной работы, равно 41.

Максимальный первичный балл

Процент максимального первичного балла за выполнение заданий данной части от максимального первичного балла за всю работу, равного 32

Усилители систем автоматики

Калачеевский аграрный техникум

Выходные сигналы датчиков и других элементов, как правило, очень слабые и не могут использоваться непосредственно для приведения в действие элементов систем автоматики. Выходная мощность датчиков в большинстве случаев составляет сотые, тысячные доли ват­та, тогда как мощность, необходимая для управляющего органа, может достигать десятков и даже сотен киловатт. Поэтому в современных автоматических системах управления широко применяют усилительные элементы (усилители), которые нередко наряду с основным назначением усиливать мощность сигнала выполняют и функцию его преобразования в вид, более удобный для работы системы.

Усилителем называется устройство, предназначенное для увеличения мощности сигнала за счет энергии дополнительного источника питания, при этом выходная (усиленная) величина является функцией входного сигнала и имеет одинаковую с ним физическую природу.

Усилители различают по выходной мощности, виду подводимой вспомогательной энергии, коэффициенту усиления, принципу действия, по форме характеристики, выражающей зависимость между выходной и входной величинами, и по ряду иных признаков.

Для достижения таких значений необходимо включить последовательно несколько усилителей автоматики.

Единицы измерения входных и выходных сигналов усилителей одинаковые. Ими могут быть единицы мощности (Вт; кВт), напряжения (В), тока (А), скорости (м/с), давления (Па), силы (Н) и т.д. Соответственно единицам измерения величин коэффициент усиления может быть назван коэффициентом усиления по току, напряжению, давлению, но основным считают коэффициент усиления по мощности.

Коэффициент усиления усилителей достигает тысяч, сотен тысяч и даже более раз. В электрических усилителях различают усиление по мощности, напряжению и току.

Коэффициент усиления по мощности в зависимости от принципа действия и конструкции усилителя может составлять от 1 до 10 7 .

Усилению могут подвергаться не только электрические параметры, но и другие входные величины (перемещение, скорость, усиление, давление и т. п.). Усилительный элемент совместно с резисторами, конденсаторами и другими элементами схемы называют усилительным каскадом. Если усиления сигнала одним каскадом недостаточно, применяют соединение нескольких каскадов, выполняющих роль предварительного усиления и обеспечивающих работу мощного выходного каскада. Поэтому различают однокаскадные и многокаскадные усилители, при этом в многокаскадном усилителе первый каскад от входа называется входным, а последний выходным.

Электронные усилители (ЭУ) широко применяются в системах автоматики для предварительного усиления сигналов, получаемых от датчиков. Предварительная выходная мощность усилителей на превышает 100 Вт (Ватт). К ним относятся усилители постоянного и переменного тока: ламповые, полупроводниковые, операционные, электромашинные, электромеханические и магнитные.

Полупроводниковые усилители характеризуются незначительной мощностью потребления, достаточной надежностью, высоким быстродействием, сравнительно большим коэффициентом усиления, малыми размерами и поэтому вытеснили ламповые усилители из многих сфер применения. Они могут работать на постоянном и переменном токе. По способу включения полупроводниковых триодов эти усилители делятся на три основных вида: с общей базой, с общим коллектором и с общим эмиттером.

Тиристорный усилитель. В качестве его основного усиливающего элемента используется тиристор, который в зависимости от числа выводов и назначения называется динистором, тринистором и семистором.

Динистор – это тиристор с двумя выводами (рис. 1). Для его включения необходимо, чтобы напряжение на нем превысило так называемое напряжение включения. Отключение динисторов происходит при снятии напряжения питания или уменьшении тока нагрузки до уровня тока выключения.

Рисунок 1. Схема включения тиристоров.

Тринистор – это тиристор с тремя выводами (рис. 2). Он включается при подаче напряжения включения или тока управления I_у на специальный управляющий электрод. Тринистор включается током управления I_у, сдвинутым по фазе относительно тока нагрузки I_н, с помощью специального фазосдвигающего устройства (ФСУ).

Рисунок 2. Статическая деформация тиристоров.

Рисунок 3. Диаграмма токов работы тиристора.

Отключение тринистора происходит при изменении полярности его напряжения питания или уменьшении тока нагрузки I_н до значения тока выключения. При питании тринистора переменным током (рис. 3) напряжение питания в течение каждого полупериода проходит через нуль, что создает естественные условия для отключения тиристора.

Семистор – это тиристор с четырьмя выводами. В нем предусмотрена возможность управлять переключением цепи переменного тока в течение положительного и отрицательного полупериодов переменного напряжения.

Магнитный усилитель представляет собой электромагнитный аппарат, принцип действия которого основан на зависимости магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника с катушкой переменного тока от подмагничивающего действия постоянного тока.

Чем больше постоянный ток в обмотке управления, тем сильнее магнитный поток, создаваемый обмоткой управления, а следовательно, тем выше насыщение сердечника. При этом магнитная проницаемость сердечника уменьшается, что приводит к снижению индуктивности рабочих обмоток, падению их реактивного сопротивления и увеличению тока нагрузки. Таким образом, незначительные изменения постоянного тока управления в подмагничивающей обмотке вызывают весьма существенные изменения переменного тока в рабочей обмотке. В этом и заключается эффект усиления магнитного усилителя. Характеристика магнитного усилителя – это зависимость тока нагрузки от подмагничивающего постоянного тока.

Преимущества магнитных усилителей: простое устройство, высокие коэффициент усиления, КПД, надежность и большой срок службы, отсутствие подвижных частей, нечувствительность К. температуре, ударам и вибрационным нагрузкам.

К недостаткам усилителей относятся большие габаритные размеры, масса и инерционность. Из-за больших постоянных времени они применимы только для усиления низкочастотных сигналов.

Гидравлические и пневматические усилители применяют в автоматических системах для усиления сигналов по мощности. Принципиальные схемы таких усилителей практически не отличаются одна от другой. Если в гидравлических усилителях перемещение испол­нительного органа происходит под действием жидкости, поступающей от специального насоса, то в пневматических рабочей средой является воздух, нагнетаемый специальным компрессором. В сельском хозяйстве гидравлические усилители используют чаще, чем пневматические (например, в гидравлическом оборудовании автомобилей, тракторов, комбайнов, при управлении навесными машинами и др.). Различают два класса гид­равлических усилителей: дроссельные и струйные.

Список используемой литературы

1. В.И. Загинайлов, Л.Н. Шеповалова «Основы автоматики», Москва «КОЛОС», 2001.
2. Л.В.Колесов «Основы автоматики», Москва «Колос», 1984.