تحقیق در مورد مبدلهای حرارتی 60ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 82

فصل اول

فصل اول مروری اجمالی بر ویژگیها ، ساختمان و مشخصات مبدلهای حرارتی صفحه ای دارد . به بیان مزایا و معایب این مبدلها پرداخته و آن را با مبدلهای پوسته و لوله ای مقایسه نموده است . در پایان نیز به کاربرد مبدلهای حرارتی صفحه ای در صنعت اشاره شده است .

مقدمه

مبدلهای حرارتی وسایلی هستند که برای بالا بردن و یا تسهیل جریان انتقال حرارت به کار می روند . مثل های بی شماری از این مبدل های در زندگی روزمره به هم می‌خورد . هر موجود زنده ای به نوعی با مبدلهای حرارتی کار دارد . پستانداران داری مبدل حرارتی پیچیده ای هستند . اولین قسمت آن شش است که نه فقط وظیفه انتقال اکسیژن به خون و خارج کردن دی اکسید کربن از آن را به عهده داد بلکه به اشباع کردن بازدم توسط بخار آب بدن را خنک می کند .

قسمت دوم مبدل پوسته است که با تغییر ظاهر فیزیکی خود با توجه رطوبت و سرعت هوای محیط انتقال حرارت از بدن را کنترل می کند .

مبدل های حرارتی صنعتی از پیچیدگی برخودار است .ولی به دلت آوردن تکنولژی ساخت آن از اهمیت بالایی برخوردار است . برخی از مبدلهای صنعتی که در که در زندگی روزانه با آن سرو کار داریم عبارتند از وسایل وسایل جوشانیدن آب ، سیکل بر ماشینم یخچال که دارای دو قسمت سرد کردن فضای داخل یخچال و خارج نمودن گرمای گرفته نشوده توسط سیال برد به محیط است سیستم رادیاتور اتومبیل موارد بسیار زیاد دیگر .

مبدل های حرارتی داری اهمیت ویژه ای در حوزه وسیعی از صنعت می باشند . مبدل های حرارتی در پالایشگاه ها ،نیروگاه ها ، اتومبیلها ، سیستم های تبرید ، تهویه مطبوع ، صنایع تولیدی ، بازیابی حرارت و بسیاری موارد دیگر به کار گرفته می شود و از عوامل اصلی ایمنی واحدهامحسوب می شود .

در سالهای اخیر مبدلهای حرارتی کاربرد روز افزون در صنایع شیمیایی و صنایع دیگر پیدا کرده است . این امر سبب نشوده تا توجه بسیاری از محقیقن به سمت این نوع مبدل و بررسی رفتار عمومی آن معطوف گردد . مبدل حرارتی صفحه ای کاربرد توسعه یافته خود را مرهون طرح مطلوب و مقرون به صرفه خود است . ضریب انتقال طرت بالا ، طرح جمع و جور و فشرده . سهولت املیات نظافت ، رسوب زدایی بازو

بسته کردن و بیاری از مورد دیگر از جمله مزایای این مبدل می باشد .

از سال 1970 به بعد مقالات گوناگونی برای مدلسازی و شبیه سازی این نوع مبدل انتشار یافته است . ولی با توجه تازگی و پیچیدگی موضوع کمبود هایی در این زمینه احساس می شود . برای بررسی این نوع مبدل رفتار آن را می توان در حالت پایدار و در حالت گز را بررسی کرد . روشهای گوناگونی برای شبیه سازی این رفتار ارائه می شود که هر یک بر اساس تئوریهای متفاوت و روشهای مختلف حل معادلات و تکنیکهای عددی یا بعضا تحلیلی می باشد .

پارامتر در مدلسازی درجه حرارت است و عوامل مؤثر دیگر به صورت ضرایب ثابت و یا متغیر در مدلها و دخالت داده می شوند . البته مدلهایی نیز برای در نظر گرفتن پارامترهای جریان و فشار ارائه نشده اند که بررسیهاتا سال 1995 میلادی حاکی از عدم پاسخگویی مطلوب یا قابل توجه آنها می باشد .

تحقیق در مورد مبدلهای حرارتی دسته بندی و ساختمان انها 44 ص با فرمت ورد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 42

مبدلهای حرارتی دسته بندی و ساختمان انها

مبدلهای دو لوله ای

مبدلهای لوله مارپیچی

مبدلهای لوله پوسته ای

مبدلهای دو لوله ای

که به صورت U شکل ساخته می شود یکی ازدو سیال درلولة داخلی ودیگری درمجرای حلقوی بین دو لوله جریان دارند.

لوله های هم محور به صورت مستقیم ساخته شده اند وبوسیله زانوی c ْ180 در یک انتها به هم متصل می شوند مبدلهای حرارتی دولوله ای درمواقعی که سطح تبادل حرارت مورد نیاز کوچک باشد وبخصوص موقعی که یکی از دوسیال گازمایع لزج ویا دبی آن کم باشد کاربرد دارند. این مبدلها برای مواردی که سطح تبادل حرارت مورد نیاز از 50 متر مربع کوچکتر است مناسب است .

مبدل حرارتی به منظور انتقال انرژی حرارتی بین دو سیال در دماهای مختلف بکار می رود .مبدلهای حرارتی در سیستمهای تبرید، تهویه مطبوع ، پالایشگاهها، اتومبیلها ،صنایع تولید ،نیروگاهها، بازیابی حرارت و بسیاری موارد دیگر بکار میرود.

مبدلهای لوله مارپیچی

از یک یا چندحلقه لولة مارپیچ تشکیل شده اند که داخل یک محفظه قرارمی گیرند .

ابتدا وانتها لوله های مارپیچ به لوله های اصلی ورودی و خروجی متصل می شوند.

جنس لوله های مارپیچ معمولاً فولاد کربن دار ، مس و آلیاژهای آن ، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای نیکل می باشد .

اگرسیالات لزج باشند از لوله های پره دار نیز استفاده می شوند.

این نوع مبدلها برای سطح تبادل حرارتی کمتر از m230وفشار های کمتر از 40 اتمسفرمناسب هستند .

مبدلهای لوله پوسته ای

از متداولترین نوع مبدلهای ،مبدلهای لوله پوسته ای است که برای انتقال حرارت مایع –مایع، مایع – سیال درحالت تبخیر و مایع –سیال درحالت تقطیر بکارمیروند.

این مبدل ازیک پوسته وتعدادی لوله U شکل با پره های طولی در داخل آن تشکیل شده است وسیال سمت پوسته در امتداد وموازی لوله ها جریان دارد .

لوله های مبدل

هر مبدل لوله پوسته ای از تعداد زیادی لوله تشکیل شده است که یک سیال در داخل وسیال دیگر درخارج آن جریان دارد . لوله ها اجزای اساسی ومهم مبدلها می باشند ،وسطح انتقال حرارت بین سیال جاری در درون لوله ها وسیال خارج آنرا تشکیل می دهند .

لوله ها معمولاً از نوع بدون درز کششی یا اکسیژن تولید می شوند ولی اخیراً نوع درزدار (جوشکاری شده) نیز متداول شده است و جنس آن به نوع سیال بستگی داردو معمولاًاز فلزات، آلیاژهای فلزی و یا موادغیر فلزی مانند پلاستیک ها است .

اگر ضریب انتقال حرارت جابجایی سمت پوسته کم باشد از لوله های فین دار استفاده می شود.

قطر خارجی لوله ها استاندارد ( ، ،1،1، 1)اینچ می باشد .

ضخامت دیواره لوله ها در واحدB.W.G اندازه گیری می شود.

اصول کلی در طراحی مبدلهای حرارتی

اولین مرحله درطراحی مشخصات و فرضیات مساله می باشد ،بطورکلی مساله خاصی که برای طرح یک مبدل حرارتی مطرح می گردد ممکن است حاوی اطلاعات خیلی کم از قبیل دماهاودبی ها ی دوجریان گرم و سرد بوده ویا در مقابل ،دارای اطلاعات بسیار زیاد همراه با جزئیات بیشتر باشد . در مسالة مورد نظرما علاوه بر دبی هاودماهای وسیال ،عوامل دیگری ازقبیل فشارها ودماها ی کارکردی ،افت فشارهای مجاز، بارحرارتی لازم ، اندازه مناسب ،محدودیت وزن ، قیمت و هزینة مجاز ،مواد لازم و همچنین نوع وآرایش مبدل نیزمطرح است . با افزایش خواسته هها و قیود طراحی ،انتخاب وطرح مبدل مناسب ،مشکل تر گردیده ومبدلی که بتواند همه شرایط را ارضا نمایداز محدودیت بیشترو تنوع کمتری برخوردار است . بر اساس مشخصات مساله و نیز تجربه ، نوع مبدل وآرایش جریانها انتخاب می گرد .

تجزیه و تحلیل مبدلهای حرارتی شامل محاسبات انتقال حرارت ،افت فشارویا تعیین ابعاد هندسی بوده و برای انجام محاسبات مربوطه ،عواملی از قبیل مشخصات سطوح وخواص هندسی انها، خواص فیزیکی سیالها ونیز مشخصات مساله لازم هستند. منظوراز مشخصات سطوح ،خواص حرارتی واصطکاک آنها مانند منحنی های JH وfبرحسبRe می باشد.

وبا استفاده ازروشهای مختلف بهینه سازی درریاضیات بهترین ومناسبترین طرح راباید انتخاب نمود . ممکن است با توجه به متغییرهای طراحی ،تعداد زیادی جواب بدست آید که همگی شرایط طرح را داشته باشند .مسایل محاسبات حرارتی درمبدلها بطورکلی دو دسته هستند : اول مسایلی هستندکه درآنها نوع مبدل و اندازة آن معلوم بوده و موضوع اصلی تعیین نوع انتقال حرارت ودماهای خروجی سیال براساس دبی هاو دماهای ورودی می باشد . این نوع مسایل به مسایل عملکردی مبدلهای حرارتی شهرت دارند .

مسایل نوع دوم ،دبی هاو دماهای ورودی وخروجی در سیال گرم و سرد داده شده است .در این مسایل انتخاب یک نوع مبدل حرارتی مناسب ،تعیین اندازه و محاسبه سطح موردنیاز برای حصول به دمای خروجی موردنظر طراحی می شوند. پس از محاسبات حرارتی وانتخاب مبدلهای مناسب ،مرحله طراحی مکانیکی مبدلها می رسد.پایداری و مقاومت مبدلها در برابر عوامل خارجی در این مرحله بررسی می شوند.

مبدلهای حراررتی 40 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 40

مبدلهای حراررتی دسته بندی و ساختمان انها

مبدلهای دو لوله ای

مبدلهای لوله مارپیچی

مبدلهای لوله پوسته ای

مبدلهای دو لوله ای

که به صورت U شکل ساخته می شود یک ازدو سیال درلولة داخلی ودیگری درمجرای حلقوی بین دو لوله جریان دارند. لوله های هم محور به صورت مستقیم ساخته شده اند وبوسیله زانوی c ْ180 در یک انتها به هم متصل می شوندمبدلهای حرارتی دولوله ای درمواقعی که سطح تبادل حرارت ورد نیاز کوچک باشد وبخصوص موقعی که یک از دوسیال گازمایع لزج ویا دبی از 50 متر مربع کوچکتر است مناسب است .

مبدل حرارتی به منظور انتقال لنرژی حرارتی بین دو سیال در دماهای مختلف بکار می رود .مبدلهای حرارتی در سیستمهای تبرید، تهویه مطبوع ، پالایشگاهها، اتومبیلها ،صنایع تولید ،نیروگاهها، بازیابی حرارت و بسیاری موارد دیگر بکار میرود.

مبدل لوله مارپیچی

از یک یا چندحلقه لولة مارپیچ تشکیل شده اند که داخل یک محفظه قرارمی گیرند .

ابتدا وانتها لوله های مارپیچ به لوله های اصلی ورودی و خروجی متصل می شوند.

جنس لوله های مارپیچ معمولاً فولاد کربن دار ، مس و آلیاژی آن ، فولاد ضد زنگ و آلیاژی نیکل می باشد .

اگرسیالات لزج باشند از لوله های پره دار نیز استفاده می شوند.

این نوع مبدلها برای سطح تبادل حرارتی کمتر از m230وفشار های کمتر از 40 اتمسفرمناسب هستند .

مبدلهای لوله پوسته ای

از متداولترین نوع مبدلهای ،مبدلهای لوله پوسته ای است که برای انتقال حرارت مایع –مایع، مایع – سیال درحالت تبخیر و مایع –سیال درحالت تقطیر بکارمیروند.

این مبدل ازیک پوسته وتعدادی لوله U شکل با پره های طولی در داخل آن تشکیل شده است وسیال سمت پوسته در امتداد وموازی لوله ها جریان دارد .

لوله های مبدل

هر مبدل لوله پوسته ای از تعدادزیادی لوله تشکیل شده است که یک سیال در دا خل وسیال دیگر درخارج آن جریان دارد . لوله ها اجزای اساسی ومهم مبدلها می باشند ،وسطح انتقال حرارت بین سیال جاری در درون لولها وسیال خارج آنرا تشکیل می دهند . لوله ها معمولاً از نوع بدون درز کششی یا اکسیژن تولید می شوند ولی اخیراً نوع درزدار (جوشکاری شده) نیز متدوال شده است و جنس آن به نوع سیال بستگی داردو معمولاًاز فلزات، آلیاژهای فلزی و یا موادغیر فلزی مانند پلاستیک ها است . اگر ضریب انتقال حرارت جابجایی سمت پوسته کم باشد از لوله های فین دار استفاده می شود.

قطر خارجی لوله ها استاندارد ( ، ،1،1، 1)اینج می باشد .

ضخامت دیواره لوله ها در واحدB.W.G اندازه گیری می شود.

اصول کلی در طراحی مبدلهای حرارتی

اولین مرحله درطراحی مشخصات و فرضیات مساله می باشد ،بطورکلی مساله خاصی که برای طرح یک مبدل حرارتی مطرح می گردد ممکن است حاوی اطلاعات خیلی کم از قبیل دماهاودبی ها ی دوجریان گرم و سرد بوده ویا در مقابل ،دارای اطلاعات بسیار زیاد همراه با جزئیات بیشتر باشد . در مسالة مورد نظرما علاوه بر دبی هاودماهای وسیال ،عوامل دیگری ازقبیل فشارها ودماها ی کارکردی ،افت فشارهای مجاز، بارحرارتی لازم ، اندازه مناسب ،محدودیت وزن ، قیمت و هزینة مجاز ،مواد لازم و همچنین نوع وآرایش مبدل نیزمطرح است . با افزایش خواسته هها و قیود طراحی ،انتخاب وطرح مبدل مناسب ،مشکل تر گردیده ومبدلی که بتواند همه شرایط را ارضا نمایداز محدودیت بیشترو تنوع کمتری برخوردار است . بر اساس مشخصات مساله و نیز تجربه ، نوع مبدل وآرایش جریانها انتخاب می گرد .

تجزیه و تحلیل مبدلهای حرارتی شامل محاسبات انتقال حرارت ،افت فشارویا تعیین ابعاد هندسی بوده و برای انجام محاسبات مربوطه ،عواملی از قبیل مشخصات سطوح وخواص هندسی انها، خواص فیزیکی سیالها ونیز مشخصات مساله لازم هستند. منظوراز مشخصات سطوح ،خواص حرارتی واصطکاک آنها مانند منحنی های JH وfبرحسبRe می باشد.

وبا استفاده ازروشهای مختلف بهینه سازی درریاضیات بهترین ومناسبترین طرح راباید انتخاب نمود . ممکن است با توجه به متغییرهای طراحی ،تعداد زیادی جواب بدست آید که همگی شرایط طرح را داشته باشند .مسایل محاسبات حرارتی درمبدلها بطورکلی دو دسته هستند : اول مسایلی هستندکه درآنها نوع مبدل و اندازة آن معوم بوده و موضوع اصلی تعیین نوع انتقال حرارت ودماهای خروجی سیال براساس دبی هاو دماهای ورودی می باشد . این نوع مسایل به مسایل عملکردی مبدلهای حرارتی شهرت دارند .

مسایل نوع دوم ،دبی هاو دماهای ورودی وخروجی در سیال گرم و سرد داده شده است .در این مسایل انتخاب یک نوع مبدل حرارتی مناسب ،تعیین اندازه و محاسبه سطح موردنیاز برای حصول به دمای خروجی موردنظر طراحی می شوند. پس از محاسبات حرارتی وانتخاب مبدلهای مناسب ،مرحله طراحی مکانیکی مبدلها می رسد.پایداری و مقاومت مبدلها در برابر عوامل خارجی در این مرحله بررسی می شوند.

محاسبات مقاومتهای داخلی وتنشهاجهت تعیین ابعاد و ضخامتهای لازم برای صفحه ها، پرده ها،لوله ها ،پوسته و اجزای دیگر بکاربرده می شود.انتخاب مناسب مواد و

مبدلهای حرارتی دسته بندی و ساختمان انها 44 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 44

مبدلهای حرارتی دسته بندی و ساختمان انها

مبدلهای دو لوله ای

مبدلهای لوله مارپیچی

مبدلهای لوله پوسته ای

مبدلهای دو لوله ای

که به صورت U شکل ساخته می شود یکی ازدو سیال درلولة داخلی ودیگری درمجرای حلقوی بین دو لوله جریان دارند.

لوله های هم محور به صورت مستقیم ساخته شده اند وبوسیله زانوی c ْ180 در یک انتها به هم متصل می شوند مبدلهای حرارتی دولوله ای درمواقعی که سطح تبادل حرارت مورد نیاز کوچک باشد وبخصوص موقعی که یکی از دوسیال گازمایع لزج ویا دبی آن کم باشد کاربرد دارند. این مبدلها برای مواردی که سطح تبادل حرارت مورد نیاز از 50 متر مربع کوچکتر است مناسب است .

مبدل حرارتی به منظور انتقال انرژی حرارتی بین دو سیال در دماهای مختلف بکار می رود .مبدلهای حرارتی در سیستمهای تبرید، تهویه مطبوع ، پالایشگاهها، اتومبیلها ،صنایع تولید ،نیروگاهها، بازیابی حرارت و بسیاری موارد دیگر بکار میرود.

مبدلهای لوله مارپیچی

از یک یا چندحلقه لولة مارپیچ تشکیل شده اند که داخل یک محفظه قرارمی گیرند .

ابتدا وانتها لوله های مارپیچ به لوله های اصلی ورودی و خروجی متصل می شوند.

جنس لوله های مارپیچ معمولاً فولاد کربن دار ، مس و آلیاژهای آن ، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای نیکل می باشد .

اگرسیالات لزج باشند از لوله های پره دار نیز استفاده می شوند.

این نوع مبدلها برای سطح تبادل حرارتی کمتر از m230وفشار های کمتر از 40 اتمسفرمناسب هستند .

مبدلهای لوله پوسته ای

از متداولترین نوع مبدلهای ،مبدلهای لوله پوسته ای است که برای انتقال حرارت مایع –مایع، مایع – سیال درحالت تبخیر و مایع –سیال درحالت تقطیر بکارمیروند.

این مبدل ازیک پوسته وتعدادی لوله U شکل با پره های طولی در داخل آن تشکیل شده است وسیال سمت پوسته در امتداد وموازی لوله ها جریان دارد .

لوله های مبدل

هر مبدل لوله پوسته ای از تعداد زیادی لوله تشکیل شده است که یک سیال در داخل وسیال دیگر درخارج آن جریان دارد . لوله ها اجزای اساسی ومهم مبدلها می باشند ،وسطح انتقال حرارت بین سیال جاری در درون لوله ها وسیال خارج آنرا تشکیل می دهند .

لوله ها معمولاً از نوع بدون درز کششی یا اکسیژن تولید می شوند ولی اخیراً نوع درزدار (جوشکاری شده) نیز متداول شده است و جنس آن به نوع سیال بستگی داردو معمولاًاز فلزات، آلیاژهای فلزی و یا موادغیر فلزی مانند پلاستیک ها است .

اگر ضریب انتقال حرارت جابجایی سمت پوسته کم باشد از لوله های فین دار استفاده می شود.

قطر خارجی لوله ها استاندارد ( ، ،1،1، 1)اینچ می باشد .

ضخامت دیواره لوله ها در واحدB.W.G اندازه گیری می شود.

اصول کلی در طراحی مبدلهای حرارتی

اولین مرحله درطراحی مشخصات و فرضیات مساله می باشد ،بطورکلی مساله خاصی که برای طرح یک مبدل حرارتی مطرح می گردد ممکن است حاوی اطلاعات خیلی کم از قبیل دماهاودبی ها ی دوجریان گرم و سرد بوده ویا در مقابل ،دارای اطلاعات بسیار زیاد همراه با جزئیات بیشتر باشد . در مسالة مورد نظرما علاوه بر دبی هاودماهای وسیال ،عوامل دیگری ازقبیل فشارها ودماها ی کارکردی ،افت فشارهای مجاز، بارحرارتی لازم ، اندازه مناسب ،محدودیت وزن ، قیمت و هزینة مجاز ،مواد لازم و همچنین نوع وآرایش مبدل نیزمطرح است . با افزایش خواسته هها و قیود طراحی ،انتخاب وطرح مبدل مناسب ،مشکل تر گردیده ومبدلی که بتواند همه شرایط را ارضا نمایداز محدودیت بیشترو تنوع کمتری برخوردار است . بر اساس مشخصات مساله و نیز تجربه ، نوع مبدل وآرایش جریانها انتخاب می گرد .

تجزیه و تحلیل مبدلهای حرارتی شامل محاسبات انتقال حرارت ،افت فشارویا تعیین ابعاد هندسی بوده و برای انجام محاسبات مربوطه ،عواملی از قبیل مشخصات سطوح وخواص هندسی انها، خواص فیزیکی سیالها ونیز مشخصات مساله لازم هستند. منظوراز مشخصات سطوح ،خواص حرارتی واصطکاک آنها مانند منحنی های JH وfبرحسبRe می باشد.

وبا استفاده ازروشهای مختلف بهینه سازی درریاضیات بهترین ومناسبترین طرح راباید انتخاب نمود . ممکن است با توجه به متغییرهای طراحی ،تعداد زیادی جواب بدست آید که همگی شرایط طرح را داشته باشند .مسایل محاسبات حرارتی درمبدلها بطورکلی دو دسته هستند : اول مسایلی هستندکه درآنها نوع مبدل و اندازة آن معلوم بوده و موضوع اصلی تعیین نوع انتقال حرارت ودماهای خروجی سیال براساس دبی هاو دماهای ورودی می باشد . این نوع مسایل به مسایل عملکردی مبدلهای حرارتی شهرت دارند .

مسایل نوع دوم ،دبی هاو دماهای ورودی وخروجی در سیال گرم و سرد داده شده است .در این مسایل انتخاب یک نوع مبدل حرارتی مناسب ،تعیین اندازه و محاسبه سطح موردنیاز برای حصول به دمای خروجی موردنظر طراحی می شوند. پس از محاسبات حرارتی وانتخاب مبدلهای مناسب ،مرحله طراحی مکانیکی مبدلها می رسد.پایداری و مقاومت مبدلها در برابر عوامل خارجی در این مرحله بررسی می شوند.

محاسبات مقاومتهای داخلی وتنشها جهت تعیین ابعاد و ضخامتهای لازم برای صفحه ها، پرده ها،لوله ها ،پوسته و اجزای دیگر بکاربرده می شود.انتخاب مناسب

تحقیق در مورد مبدلهای آنالوگ به دیجیتال

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 11 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

بسمه تعالی

مبدلهای آنالوگ به دیجیتال

مقدمه :

ازسال 1960 با توجه به توسعه نیمه هادی ها ، پردازش اطلاعات به صورت دیجیتال اهمیت بیشتری پیدا کرد و ساخت و استفاده از مدارهای آنالوگ روبه افول گذاشت . با پیدایش میکروپروسسورها انقلابی در زمینه پردازش دیجیتال به وقوع پیوست که تا ده سال پیش از آن حتی قابل تصور نبود .

تقریباََ تمام اطلاعات مورد پردازش پارامترهای فیزیکی ای هستند که در اصل ماهیت آنالوگ دارند ، مانند : فشار، دما ، سرعت ، شتاب ، شدت نور ، ... بنابراین درهرمورد این اطلاعات آنالوگ با استفاده از مبدلهایADC به معادل دیجیتالشان تبدیل شوند .

تبدیل آنالوگ به دیجیتال در سیستم های پردازش سیگنال :

بطور کلی فرایند تبدیلA/D یک سیگنال آنالوگ نمونه برداری شده و نگهداشته شده را به یک کلمه دیجیتال که نماینده سیگنال آنالوگ است تبدیل می کند . تاکنون چندین مبدل آنالوگ به دیجیتال ساخته شده که هریک مشخصات مربوط به خود را دارند .

مهمترین این مشخصات عبارتند از : سرعت ، صحت ، هزینه .

قبل از هر چیز باید متذکر شویم که عمل تبدیل آنالوگ به دیجیتال احتیاج به صرف زمان بیشتری از تاخیر مبدلهای D/A دارد ؛ تا وقتی که تمامی بیتهای مقدار دیجیتال به دست نیامده اند ، مقدار آنالوگ (ورودی ) نباید تغییر کند . ولی ، می دانیم که تغییرمی کند ؛ چاره این است که در فواصل زمانی معین نمونه هایی از دامنه سیگنال آنالوگ بگیریم و بدون تغییر ذخیره نماییم و پس از ارزیابی کامل نمونه را حذف و نمونه جدیدی را تهیه و ذخیره کنیم . این عمل توسط مداری به نام مدار نمونه گیر و نگهدارنده 1(S/H) انجام می گیرد . این مقدار باید قبل از مبدلهای A/D در مدار قرارگیرد . شکل یک صورت نمایشی از یک مدار S/H را نشان می دهد .

عمل نمونه گیری و نگهداری (S/H) معمولاً به وسیله یک سوئیچ برای نمونه برداری و یک خازن برای نگهداری و یک ‚‚ میانگیر،، برای جلوگیری از تخلیه خازن انجام می شود . به این ترتیب که سوئیچ S1 در لحظه خاصی بسته می شود و خازن C را در زمان کوتاهی به وسیله سیگنال آنالوگ شارژ می کند . این زمان به قدری کوتاه است که در طول آن دامنه سیگنال آنالوگ تغییر چندانی نمی کند . وقتی سوئیچ 1S باز می شود . خازن به موازات خود امپدانس بزرگی می بیند و لذا نمی تواند تخلیه شود . ضمناً ، در طرف دیگر خازن نیز میانگیر به کار گرفته شده است که با امپدانس ورودی زیاد خود مانع تخلیه خازن از آن طرف می شود . در صورتی که خازن به وسیله سیگنال نمونه ورودی شارژ کامل شود (ولتاژ آن به اندازه دامنه نمونه باشد ) ، سیگنال نمونه جدید (کمتر یا بیشتر از قبلی) دو باره آن را به اندازه جدید تغییر می دهد . ولی ، اگر عرض بالس آنقدر کم باشد و یا خاذن جمع آنقدر بزرگ باشد که فرصت شارژ کامل بدست نیاید (عرض پالس کمتر از T ) ، ولتاژ جدید روی ولتاژ قبلی در خازن جمع و ذخیره می شود ، که در نهایت این ولتاژ بستگی به ولتاژ قبلی خواهد داشت . در چنین حالتی ، باید سوئیچ 2S را به خازن اضافه کنیم تا پس از خاتمه تبدیل و قبل از نمونه برداری بعدی ، با اتصال کوتاه کردن خازن باعث تخلیه آن شود . این مدار را می توان به صورت جزء به جزء ساخت ، ولی ، ضمناً مدارهای مجتمعی به نام S/H وجود دارند که دقیقاً همین اعمال را انجام می دهند .

عمل تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال شامل چهار مرحله متوالی نمونه برداری ، نگهداری و سپس ، ارقامی کردن و رمزکردن است ، که این اعمال لزوماً به صورت جداگانه انجام نمی شود . بلکه به طور معمول عمل نمونه برداری و نگهداری به طور همزمان به وسیله یک مدار S/H و عمل تبدیل به رقم و رمز نیز به وسیله قسمت اصلی مدار A/D انجام می شود . حال چند نمونه معمول این مبدل شرح داده می شود .

. مدار نمونه گیر و نگهدارنده S/H .

1 – مبدل موازی :

سریعترین مبدل A/D می باشد و از تعدادی مقایسه کننده تشکیل شده که هر یک ولتاژ آنالوگ ورودی را با کسری از ولتاژ مرجع مقایسه می کند ، بنابراین برای ساخت یک مبدل 8 بیتی به این روش نیاز به 255 مقایسه کننده می باشد .

ولتاژ مرجع در بالای مقسم مقاومتی باید برابر حداکثر ولتاژ آنالوگ ورودی (Vm) باشد . سیگنال آنالوگ که باید مقدار آن ارقامی شود به همه مقایسه کننده ها به طور موازی و همزمان اعمال می شود . خروجی هرکدام از مقایسه کننده ها هنگامی در ‌‌‚‚1،، منطقی قرار می گیرد که ولتاژ ورودی مثبت آن بزرگ تر از ولتاژ مرجع در ورودی منفی اش شود .

همینطور که ملاحظه می شود ، دراین نوع مبدل برای n بیت احتیاج به 1- 2 عدد مقایسه کننده داریم . در نتیجه ، صرف نظر از اشکالاتی که در تنظیم هر مقایسه کننده داریم . تعداد مقایسه کننده ها آنقدر زیاد می شود که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست . (البته مدارهای مجتمعی به بازار آمده است که از این روش استفاده می کند و تعداد زیادی هم مقایسه کننده در آنها به کار رفته است . ولی بسیار گران هستند )ونیز برای n بیت تعداد 2 حالت وجود دارد که مستلزم تهیه 1-2 (به تعداد مقایسه کننده ها ) ولتاژ مرجع مختلف است . این ولتاژها باید بسیار دقیق باشند و در حین مقایسه ، دراثر تغییر جریان ورودی مقایسه کننده کم و زیاد نشوند (یعنی امپدانس منبع آنها کم باشد ) .

. مبدل موازی ( مدار FLASH ) .

2 – مبدل موازی متوالی :

این مبدل در واقع ازبستن متوالی دو یا چند مبدل موازی ساخته می شود . علت اصلی چنین کاری را می توان به این صورت روشن کرد : هر مبدل موازی احتیاج به 1- 2 عدد مقایسه کننده دارد . حال اگر نیمی از بیتهای تبدیل را در یک مرحله تعیین کنیم و نصف دیگر را در مرحله دیگر . اگر چه زمان تبدیل حدوداً دو برابر می شود ولی تعداد مقایسه کننده ها به مقدار قابل توجهی کم خواهد شد . البته . برای اینکه مبدل دوم همان بیتهای مبدل اول را به دست نیاورد ، باید بیتهای خروجی مبدل اول را به وسیله یک D/A به آنالوگ تبدیل کنیم و آن را از ولتاژ آنالوگ ورودی کم کنیم .

نکته دیگری که باید گفت اینستکه اگر حساسیت مقایسه کننده ها بیش از حد لازم باشد ، نویز در زمانی که سطوح ولتاژ ورودی به یکدیگر نزدیک هستند باعث نوسان و خروجی مدار می شود . از طرف دیگر ، وجود تعداد زیادی مقایسه کننده در مبدل نیز اشکالات را به همان نسبت زیاد می کند .

. مدار مبدل موازی متوالی ( نیمه موازی ) .

3 _ مبدل VTF :

الف) مبدل غیر همزمان و بدون پالس ساعت .

نوعی مبدل موازی با ولتاژهای آستانه متغییر است که برای تعیین هر بیت در خروجی فقط به یک مقایسه کننده نیاز دارد و احتیاج به مدار منطقی اضافی برای ارقامی کردن خروجی مقایسه کننده ها هم ندارد . مزیت سیستم VTF نسبت به سایر انواع A/D ، قدرت تبدیل با سرعت زیاد در کنار سادگی طرح و ارزانی آن است . اساساً ، سیستم VTF ، یک نوع مبدل نیمه موازی است که در آن از فیدبک استفاده شده است . افزودن فیدبک ، شمار مقایسه کننده ها را برای سیستم n بیتی از 1- 2 به n کاهش می دهد . دراین روش نیز ، همانند روش موازی ، ولتاژهای آستانه مقایسه کننده ها ابتدا در وزنهای دودویی ولتاژهای مرجع تنظیم شده است ، به طوری که ولتاژ آستانه MSB برابر 2/Vref ، برای بیت بعدی (دومین MSB) برابر 4/Vref و برای بیت سوم برابر 8/Vref ، و به همین ترتیب برای بقیه است .

شکل رسم شده ، VTF را برای یک مبدل سه بیتی نشان می دهد . طرزکارسیستم ، اگرهرکدام از مدارهای تعیین کننده ولتاژ آستانه را به عنوان یک D/A در نظر بگیریم ، به آسانی مشخص می شود . در این صورت ، برای اولین بیت (MSB) تنها یک D/A یک بیتی ، برای دومین بیت یک D/A دوبیتی ، برای سومین بیت یک D/A سه بیتی و به همین ترتیب...، لازم است .

چون در سیستم VTF ، اول مهمترین بیت (MSB) تعیین می شود و بعد دومین و سومین و غیره ، اگر خروجیA/D را قبل از آنکه جواب به طور کامل تبدیل شده باشد به کار ببریم ، خطا فقط در بیتهایLSB خواهد بود و در نتیجه حتی اگر سیستم به طور کامل عمل تبدیل را انجام نداده باشد ، بازهم اطلاع مفید ولی نا کامل در باره سیگنال آنالوگ به ما خواهد داد ، درصورتی که سایر مبدلهایA/D با داشتن چنین سرعتی (سرعت زیاد ) ، اگر قبل از کامل شدن عمل تبدیل خروجیشان مورد استفاده قرارگیرد ، دارای خروجی غیرقابل پیش بینی خواهند بود .

سیستم فوق به طور غیرهمزمان و بدون پالس ساعت همگام کننده عمل می کند ، دراین سیستم ، خروجی مبدل ، ورودی را دنبال می کند و ممکن است در حین تبدیل ، چنانچه سرعت تغییرات ورودی بسیار بالا باشد ، به حالتهای غلط هم برود .

ب) مبدلVTF همگام .

درصورت نیاز به سرعتهای بالاتر ، می توانیم به وسیله افزودن مدارهای تاخیر دیجیتالی به اضافه یک زمان تاخیر آنالوگ ، سیستم همگامVTF رابسازیم . مزیت آن این است که بعد از زمان تاخیر انتشار یک تبدیل در ابتدای کار سیستم ، از آن پس خروجیA/D با هر پالس ساعت یک تبدیل کامل را انجام می دهد .

در سیستم VTF غیر همگام سیگنال ورودی تا پایان عمل تبدیل باید ثابت بماند ، در صورتی که در سیستم VTF همزمان ، هر خروجی در یک فلیپ فالاپ ذخیره می شود و خروجی فلیپ فلاپ برای تعیین بیتهای بعدی انتقال می یابد . به این ترتیب ، بیتهای قبلی می توانند بدون اینکه منتظر کامل شدن عمل تبدیل شوند ، خروجی جدید داشته باشند . بنابراین ، مبدل می تواند بعد از یک نأخیر اولیه که مدت n پریود ساعت طول می کشد ، در هر پریود ساعت یک تبدیل کامل از موج ورودی را انجام دهد .

باتوجه به مطالب فوق ، سیستمVTF ، با حداقل اجزا ، ساده ترین ، ارزانترین و در عین حال از سریعترین مبدلهایA/D است که با توجه به تکنولوژی امروز قابل ساخت است .