সিগন্যাল প্রসেসিং কিভাবে কাজ করে

একটি সংকেত কি?

একটি সংকেত হল যেকোনো ভৌত পরিবর্তনশীল যার মান বা সময়ের সাথে সাথে এর পরিবর্তন তথ্য ধারণ করে। এই তথ্য বক্তৃতা এবং সঙ্গীত, বা বায়ু তাপমাত্রা বা ঘর আলোর মতো শারীরিক পরিমাণের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে। বৈদ্যুতিক সিস্টেমে তথ্য বহন করতে পারে এমন শারীরিক ভেরিয়েবলগুলি হল ভোল্টেজ এবং বর্তমান.

এই নিবন্ধে, "সংকেত" দ্বারা আমরা প্রাথমিকভাবে ভোল্টেজ বা বর্তমান বোঝাতে চাই। যাইহোক, এখানে আলোচনা করা বেশিরভাগ ধারণাগুলি এমন সিস্টেমের জন্য বৈধ থাকে যেখানে অন্যান্য ভেরিয়েবল তথ্য বাহক হতে পারে। এইভাবে, একটি যান্ত্রিক সিস্টেমের আচরণ (ভেরিয়েবল-বল এবং বেগ) বা একটি হাইড্রোলিক সিস্টেম (ভেরিয়েবল-চাপ এবং প্রবাহ) প্রায়ই একটি সমতুল্য বৈদ্যুতিক সিস্টেম দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে, বা এটি বলা হয়, অনুকরণ করা হয়। অতএব, বৈদ্যুতিক সিস্টেমের আচরণ বোঝা ঘটনাটির অনেক বিস্তৃত পরিসর বোঝার জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে।

এনালগ এবং ডিজিটাল সংকেত

একটি সংকেত দুটি আকারে তথ্য বহন করতে পারে। এনালগ সংকেত ভোল্টেজ বা কারেন্টের সময়ের ক্রমাগত পরিবর্তনের আকারে তথ্য বহন করে। একটি এনালগ সংকেত একটি উদাহরণ দ্বারা উত্পন্ন ভোল্টেজ হয় থার্মোকল জংশনেবিভিন্ন তাপমাত্রায়। যখন জংশনগুলির মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য পরিবর্তিত হয়, তখন থার্মোকল জুড়ে ভোল্টেজ পরিবর্তিত হয়। সুতরাং, ভোল্টেজ তাপমাত্রার পার্থক্যের একটি এনালগ উপস্থাপনা দেয়।

থার্মোকল - দুটি ভিন্ন ধাতুর একটি যৌগ, যেমন তামা এবং ধ্রুবক। দুটি জংশন দ্বারা উত্পন্ন ভোল্টেজ তাদের মধ্যে তাপমাত্রা পার্থক্য পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।

এটা অন্য ধরনের সংকেত ডিজিটাল সংকেত… এটি দুটি পৃথক ক্ষেত্রে মান নিতে পারে। এই ধরনের সংকেতগুলি চালু/বন্ধ বা হ্যাঁ-না তথ্য উপস্থাপন করতে ব্যবহৃত হয়।

উদাহরণস্বরূপ, একটি হোম থার্মোস্ট্যাট একটি হিটার নিয়ন্ত্রণ করতে একটি ডিজিটাল সংকেত তৈরি করে। যখন ঘরের তাপমাত্রা পূর্বনির্ধারিত মানের নীচে নেমে যায়, তখন তাপস্থাপক সুইচটি পরিচিতিগুলি বন্ধ করে এবং হিটার চালু করে। ঘরের তাপমাত্রা যথেষ্ট বেশি হয়ে গেলে, সুইচটি হিটারটি বন্ধ করে দেয়। সুইচের মাধ্যমে বর্তমান তাপমাত্রার পরিবর্তনের একটি ডিজিটাল উপস্থাপনা দেয়: চালু খুব ঠান্ডা এবং বন্ধ খুব উষ্ণ।

ভাত। 1. এনালগ এবং ডিজিটাল সংকেত

সংকেত প্রক্রিয়াকরণ সিস্টেম

একটি সিগন্যাল প্রসেসিং সিস্টেম হল আন্তঃসংযুক্ত উপাদান এবং ডিভাইসগুলির একটি সেট যা একটি ইনপুট সিগন্যাল (বা ইনপুট সিগন্যালের গ্রুপ) গ্রহণ করতে পারে, তথ্য বের করতে বা এর গুণমান উন্নত করতে একটি নির্দিষ্ট উপায়ে সিগন্যালগুলিতে কাজ করতে পারে এবং আউটপুটে তথ্য উপস্থাপন করতে পারে। উপযুক্ত ফর্ম এবং উপযুক্ত সময়ে।

শারীরিক সিস্টেমে অনেক বৈদ্যুতিক সংকেত নামক ডিভাইস দ্বারা উত্পন্ন হয় সেন্সর… আমরা ইতিমধ্যে একটি এনালগ সেন্সরের উদাহরণ বর্ণনা করেছি — একটি থার্মোকল। এটি তাপমাত্রার পার্থক্যকে (একটি ভৌত ​​পরিবর্তনশীল) একটি ভোল্টেজে (একটি বৈদ্যুতিক পরিবর্তনশীল) রূপান্তর করে। সাধারনত সেন্সর - একটি ডিভাইস যা একটি ভৌত ​​বা যান্ত্রিক পরিমাণকে একটি সমতুল্য ভোল্টেজ বা বর্তমান সংকেতে রূপান্তর করে। যাইহোক, একটি থার্মোকলের বিপরীতে, বেশিরভাগ সেন্সরের কাজ করার জন্য কিছু ধরণের বৈদ্যুতিক উত্তেজনা প্রয়োজন।

সিস্টেমের আউটপুটে সংকেত নির্বাচন বিভিন্ন আকারে করা যেতে পারে, ইনপুট সংকেতে থাকা তথ্য কীভাবে ব্যবহার করা হবে তার উপর নির্ভর করে। তথ্য এনালগ আকারে প্রদর্শিত হতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, একটি ডিভাইস যেখানে তীরের অবস্থানটি আগ্রহের পরিবর্তনশীলের মান নির্দেশ করে) বা ডিজিটাল আকারে (ডিসপ্লেতে ডিজিটাল উপাদানগুলির একটি সিস্টেম ব্যবহার করে যা একটি সংখ্যা দেখায়) আমাদের কাছে আগ্রহের মূল্যের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ)।

অন্যান্য সম্ভাবনাগুলি হল আউটপুট সংকেতগুলিকে শব্দ শক্তিতে রূপান্তর করা (লাউডস্পীকার), অন্য সিস্টেমের জন্য ইনপুট সংকেত হিসাবে ব্যবহার করা, বা নিয়ন্ত্রণের জন্য ব্যবহার করা। আসুন এই ক্ষেত্রে কিছু ব্যাখ্যা করার জন্য কিছু উদাহরণ দেখি।

যোগাযোগ ব্যবস্থা

একটি যোগাযোগ ব্যবস্থা বিবেচনা করুন যার ইনপুট সংকেতগুলি বক্তৃতা, সঙ্গীত বা কিছু ধরণের ডেটা হতে পারে যা একটি স্থানে উত্পাদিত হয় এবং সঠিকভাবে মূল ইনপুট সংকেত পুনরুদ্ধার করতে দীর্ঘ দূরত্বে নির্ভরযোগ্যভাবে প্রেরণ করা হয়।

একটি উদাহরণ হিসাবে, FIG. 2 হল একটি প্রচলিত প্রশস্ততা মড্যুলেশন (AM) সম্প্রচার সিস্টেমের একটি পরিকল্পিত চিত্র।AM মড্যুলেশনে, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালের প্রশস্ততা (পিক-টু-পিক) কম-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালের মাত্রা (শব্দ ফ্রিকোয়েন্সির সাথে সম্পর্কিত অডিও সংকেত) অনুসারে পরিবর্তিত হয়।

ভাত। 2. প্রশস্ততা মড্যুলেশন সহ সম্প্রচার যোগাযোগ ব্যবস্থা

একটি AM রেডিও সম্প্রচার সিস্টেমের ট্রান্সমিটার একটি ইনপুট ডিভাইস (মাইক্রোফোন) থেকে ইনপুট সিগন্যাল গ্রহণ করে, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালের প্রশস্ততা নিয়ন্ত্রণ করতে এই সংকেতটি ব্যবহার করে (প্রতিটি রেডিও স্টেশনের নিজস্ব নির্দিষ্ট রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি থাকে), এবং রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্ট আউটপুট ডিভাইস (অ্যান্টেনা) চালায় যা মহাকাশে নির্গত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ তৈরি করে।

রিসিভিং সিস্টেমে একটি ইনপুট ডিভাইস (অ্যান্টেনা), একটি প্রসেসর (রিসিভার) এবং একটি আউটপুট ডিভাইস (লাউডস্পিকার) থাকে। রিসিভার অ্যান্টেনা থেকে প্রাপ্ত অপেক্ষাকৃত দুর্বল সংকেতকে প্রশস্ত করে (শক্তিশালী করে তোলে), অন্যান্য সমস্ত ট্রান্সমিটারের সংকেত থেকে পছন্দসই রেডিও ফ্রিকোয়েন্সির সংকেত নির্বাচন করে, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতের প্রশস্ততার পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে অডিও সংকেত পুনর্গঠন করে, এবং এই অডিও সংকেত দিয়ে স্পিকারকে উত্তেজিত করে।

মাপ পদ্ধতি

পরিমাপ ব্যবস্থার কাজ হল একটি নির্দিষ্ট শারীরিক সিস্টেমের আচরণ সম্পর্কে প্রাসঙ্গিক সেন্সর থেকে তথ্য গ্রহণ করা এবং এই তথ্য নিবন্ধন করা। এই ধরনের একটি সিস্টেমের উদাহরণ একটি ডিজিটাল থার্মোমিটার (চিত্র 3)।

ভাত। 3. একটি ডিজিটাল থার্মোমিটারের কার্যকরী চিত্র

দুটি থার্মোকল সংযোগ - একটি শরীরের সাথে তাপীয় যোগাযোগে যার তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয়, অন্যটি বরফের একটি পাত্রে নিমজ্জিত (একটি স্থিতিশীল রেফারেন্স পয়েন্ট পেতে) - একটি ভোল্টেজ তৈরি করে যা শরীরের এবং বরফের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের উপর নির্ভর করে . এই ভোল্টেজ প্রসেসরে খাওয়ানো হয়।

যেহেতু থার্মোকল ভোল্টেজ ঠিক তাপমাত্রার পার্থক্যের সমানুপাতিক নয়, তাই কঠোর আনুপাতিকতা পাওয়ার জন্য একটি ছোট সংশোধন প্রয়োজন। সংশোধন চলছে লিনিয়ারাইজিং ডিভাইস… থার্মোকল থেকে অ্যানালগ ভোল্টেজ প্রথমে প্রশস্ত করা হয় (অর্থাৎ আরও তৈরি করে), তারপর লিনিয়ারাইজড এবং ডিজিটাইজড করা হয়। অবশেষে, এটি থার্মোমিটারের আউটপুট ডিভাইস হিসাবে ব্যবহৃত ডিজিটাল ডিসপ্লে রেজিস্টারে প্রদর্শিত হয়।

যদি যোগাযোগ ব্যবস্থার প্রধান কাজটি উৎস সংকেতের একটি সঠিক অনুলিপি প্রেরণ করা হয়, তবে পরিমাপ ব্যবস্থার প্রধান কাজটি সংখ্যাগতভাবে সঠিক তথ্য প্রাপ্ত করা। অতএব, এটি প্রত্যাশিত হওয়া উচিত যে এমনকি ছোট ত্রুটির সনাক্তকরণ এবং নির্মূল করা যা তার প্রক্রিয়াকরণের যে কোনও পর্যায়ে সংকেতকে বিকৃত করতে পারে পরিমাপ ব্যবস্থার জন্য বিশেষ গুরুত্ব পাবে।

প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা

এখন একটি প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা বিবেচনা করুন যেখানে আউটপুটে তথ্য সিস্টেমকে নিয়ন্ত্রণ করে এমন সংকেতগুলিকে পরিবর্তন করে।

Fig.4 ঘরের তাপমাত্রা বজায় রাখতে ব্যবহৃত থার্মোস্ট্যাটের একটি চিত্র দেখায়। সিস্টেমে ঘরের তাপমাত্রা নির্ধারণের জন্য একটি ইনপুট ডিভাইস রয়েছে (সাধারণত এটি দ্বি - ধাতু বিশিষ্ট ফালাযা তাপমাত্রা পরিবর্তনের সময় নমনীয় হয়), কাঙ্খিত তাপমাত্রা (প্রধান ডায়াল) সেট করার একটি প্রক্রিয়া এবং বাইমেটালিক রিলে দ্বারা সঞ্চালিত যান্ত্রিক সুইচ এবং হিটার নিয়ন্ত্রণ করে।

ভাত। 4. একটি ক্লোজড-লুপ কন্ট্রোল সিস্টেমের উদাহরণ

একটি উদাহরণ হিসাবে এই সাধারণ সিস্টেমটি ব্যবহার করে, যেটিতে আসলে একটি সুইচ ছাড়া অন্য কোন বৈদ্যুতিক উপাদান নেই, বিবেচনা করুন প্রতিক্রিয়া ধারণা… ধরুন ডুমুরে ফিডব্যাক লাইন আছে।3 ভাঙ্গা, অর্থাৎ, হিটার চালু এবং বন্ধ করার জন্য কোন ব্যবস্থা নেই। তারপরে ঘরের তাপমাত্রা হয় একটি নির্দিষ্ট সর্বোচ্চ (হিটারের ধ্রুবক অন্তর্ভুক্তির সাথে সম্পর্কিত) বা একটি নির্দিষ্ট সর্বনিম্নে নেমে যাবে (হিটারটি সর্বদা বন্ধ থাকে বলে অনুরূপ)।

ধরুন এটি সর্বাধিক তাপমাত্রায় খুব গরম এবং সর্বনিম্ন তাপমাত্রায় খুব ঠান্ডা। এই ক্ষেত্রে হিটার চালু এবং বন্ধ করার জন্য কিছু "কন্ট্রোল ডিভাইস" প্রদান করতে হবে।

এই ধরনের একটি "নিয়ন্ত্রণ ডিভাইস" এমন একজন ব্যক্তি হতে পারে যে হিটারটি ঠান্ডা হলে এটি চালু করে এবং গরম হলে এটি বন্ধ করে দেয়। ইতিমধ্যে এই স্তরে, সিস্টেমটি (মুখের সাথে) একটি বন্ধ-লুপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, যেহেতু আউটপুট সংকেত (ঘরের তাপমাত্রা) সম্পর্কে তথ্য নিয়ন্ত্রণ সংকেত পরিবর্তন করতে (হিটার চালু এবং বন্ধ করা) ব্যবহার করা হয়।

থার্মোস্ট্যাট স্বয়ংক্রিয়ভাবে একজন মানুষ যা করবে তা করে, যা তাপমাত্রা সেট পয়েন্টের নিচে নেমে গেলে হিটার চালু করা এবং অন্যথায় এটি বন্ধ করা। সিগন্যাল প্রসেসিং করা হয় সেগুলি সহ আরও অনেক ফিডব্যাক সিস্টেম রয়েছে ইলেকট্রনিক ডিভাইস ব্যবহার.