Niska Częstotliwość Filtracji: Co To Jest i Jak Działa?
- Szczegóły
Filtracja jest procesem polegającym na usuwaniu z wody (lub innego medium) różnego rodzaju cząsteczek materii. Czyli inaczej mówiąc jest to zjawisko polegające na wychwytywaniu różnego rodzaju zanieczyszczeń podczas przepływu wody przez różnego rodzaju ośrodki porowate. Woda w trakcie przepływu przez filtr oczyszczana jest również z substancji w niej rozpuszczonych, których na ogół nie widać gołym okiem.
Filtracja niskoczęstotliwościowa, znana również jako filtracja dolnoprzepustowa, to proces selektywnego przepuszczania sygnałów lub substancji o niskich częstotliwościach, jednocześnie tłumiąc te o wysokich częstotliwościach. Znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, od akwarystyki po elektronikę.
Filtracja w Akwarystyce
Nie jest przesadą powiedzieć, że to od filtra zależy czy piękna aranżacja akwarium będzie w dobrej kondycji. Ten artykuł bada poprzez eksperyment filtrację biologiczną, która jest najważniejszą z metod filtrowania wody. Ilość wody w typowym akwarium roślinnym odpowiada mniej więcej kałuży w naturze. Ponieważ ilość ryb i roślin w akwarium stosunkowo znacznie przewyższa ich ilość w naturze, woda musi być oczyszczana sztucznie.
Trzy Metody Filtracji
Filtracja zachodząca w filtrze jest podzielona na następujące trzy rodzaje:
- Pierwszym jest filtracja mechaniczna wychwytująca większe zanieczyszczenia dzięki drobnemu wkładowi filtracyjnemu.
- Znaczenie filtra biologicznego Amoniak pochodzący z odchodów ryb i martwych liści roślin wodnych jest silnie toksyczny. Bakterie nitryfikacyjne rozmnażają się w filtrze i przekształcają toksyczny amoniak w azotyny (NO2) a następnie w nietoksyczne azotany (NO3).
- W filtrze zamieszkują nie tylko bakterie ale również duża ilość pierwotniaków. Żerują one głównie na bakteriach i innych pierwotniakach. Mikroorganizmy występujące w filtrze pełnią ważną rolę również i w naturalnym środowisku. Są one padlinożercami na dole piramidy ekosystemu.
Filtr biologiczny jest ważną częścią akwarium roślinnego, które w swoich założeniach polega na tworzeniu miniaturowego ekosystemu, w którym ryby, rośliny wodne i mikroorganizmy współżyją a środowisko jest stabilizowane w sposób analogiczny do natury.
Przeczytaj także: Transpiracja roślin przy niskiej wilgotności
W akwarystyce, filtracja jest to proces polegający na usuwaniu z wody różnego rodzaju cząsteczek materii. Czyli inaczej mówiąc jest to zjawisko polegające na wychwytywaniu różnego rodzaju zanieczyszczeń podczas przepływu wody przez różnego rodzaju ośrodki porowate. Woda w trakcie przepływu przez filtr oczyszczana jest również z substancji w niej rozpuszczonych, których na ogół nie widać gołym okiem. Stopień wielkości usuwanych zabrudzeń w głównej mierze zależy od użytego przez nas materiału filtracyjnego i jego porowatości.
Obecnie dostępne są dla akwarystów różne media filtracyjne takie jak gąbki o różnej gęstości, waty perlonowe, włókniny i materiały ceramiczne. Gdy użytkujemy filtr z tego typu wkładami zachodzi proces zapychania co skutkuje zmniejszaniem przepływu i wyłapywaniem coraz mniejszych zawiesin. Jednakże złoże w skutek tego procesu może ulec całkowitemu zapchaniu co może skutkować zatrzymaniem przepływu przez nie wody, dlatego przeciwdziałamy temu zjawisku poprzez płukanie złoża.
Filtry Dolnoprzepustowe w Elektronice
W elektronice, filtr dolnoprzepustowy (ang. low-pass filter) to układ, który przepuszcza sygnały o częstotliwościach niższych od określonej częstotliwości granicznej, a tłumi sygnały o częstotliwościach wyższych. Filtr taki nazywamy jednobiegunowym lub filtrem pierwszego rzędu, ponieważ występuje w nim tylko "jeden" magazyn energii, aktualizowany po osiągnięciu poziomu odcięcia.
Częstotliwość odcięcia filtru określana jest ilość tej różnicy dodanej do magazynu. Jak widać na diagramie, filtr dolnoprzepustowy eliminuje nagłe zmiany, ale zostawia resztę sygnału, natomiast filtr górnoprzepustowy zachowuje owe nagłe zmiany, usuwając wszystko poza nimi.
Sygnał po filtrze dolnoprzepustowym jest nieco cichszy niż wejściowy i lekko w stosunku do niego opóźniony. Zjawiska te opisane są terminami "tłumienie" (attenuation) oraz "faza" (phase). Ten ostatni określa, o ile dane pasmo częstotliwości zostaje opóźnione względem wejścia. Ten prosty filtr powoduje lekkie opóźnienie częstotliwości wejściowej, w związku należy go określić jako filtr o nieliniowej odpowiedzi fazowej.
Przeczytaj także: Przyczyny niskiej wilgotności w domu
Zastosowania Filtrów Dolnoprzepustowych
- Wzmacniacze audio: Eliminacja szumów wysokoczęstotliwościowych.
- Systemy sterowania: Wygładzanie sygnałów sterujących.
- Przetwarzanie obrazu: Redukcja szumów i wygładzanie obrazów.
Filtry do Wody Pitnej
To pytanie zadaje sobie coraz więcej osób chcących uwolnić się od zakupu wody butelkowanej. Zalety to niska cena zakupu, brak potrzeby instalacji, łatwość obsługi. Wadą są stosunkowo wysokie koszty utrzymania oraz niska jakość filtracji (w tych filtrach woda podlega niewielkiemu ciśnieniu, grawitacyjnemu, co uniemożliwia zastosowanie dokładnej filtracji mechanicznej).
Atutem jest także uzyskiwane zmiękczenie wody, co jak wiemy nie jest zasługą filtracji, a zastosowania złoża zmiękczającego we wkładzie filtrującym dzbanka. Niestety, ze względu na niewielką objętość, wkłady filtrów dzbankowych posiadają bardzo niską wydajność rzędu 80-150L.
Tego typu filtry posiadają zazwyczaj kilka etapów filtracji (mechaniczną, węglową, zmiękczającą, mineralizującą) oraz od 1 do 4 wkładów filtracyjnych, co daje bardzo wysoką jakość filtracji. Najbardziej zaawansowanym systemem filtracji w warunkach domowych jest odwrócona osmoza (ang RO - revers osmosis). Dokładność filtracji membraną osmotyczną sięga aż 0,0005 mikrona.
Przy wyborze filtra do wody nie należy kierować się jedynie ceną zakupu. Kluczową cechą są tu koszty utrzymania filtra, na które składa się koszt wkładów filtracyjnych oraz ich wydajność. Najlepiej, aby wkłady były możliwe do samodzielnej wymiany, bez użycia narzędzi i wzywania specjalistycznego serwisu.
Niskoszumowe Regulatory Napięcia
Twoje układy scalone potrzebują stabilnego zasilania DC do prawidłowego działania, a niski poziom szumów jest standardowym wymaganiem dla każdego regulatora DC. Stosunek odrzucenia szumów zasilania (PSRR). Krótko mówiąc, ta specyfikacja mówi, ile szumów przewodzonych (w dB) z zasilania górnego poziomu jest odrzucanych przez regulator. Regulacja wyjścia. Może być mierzona w dB względem wartości nominalnej lub jako procent. Prawdziwie niskoszumowe regulatory powinny mieć bardzo niską wartość regulacji wyjścia; najlepsze komponenty będą miały oceny regulacji poniżej 1%.
Przeczytaj także: Problem suchego powietrza w domu
Gęstość mocy szumów. Pokazuje ilość szumów, jakich można się spodziewać w dowolnym zakresie częstotliwości. Wszystkie trzy wymienione wielkości są zależne od częstotliwości. Należy zauważyć, że gęstość mocy szumów obejmuje wszystkie źródła szumów generowanych wewnętrznie, w tym wszelkie wewnętrzne szumy przełączania. Te trzy specyfikacje należy rozważyć razem przy wyborze regulatora napięcia o niskim poziomie szumów.
Inne układy wspomagające na wyjściu z regulatora napięcia lub wewnątrz samego układu scalonego regulatora mogą pomóc jeszcze bardziej zredukować szum na wyjściu regulatora. Na przykład, jeśli budujesz własny regulator liniowy z dyskretnych komponentów, użycie mnożnika pojemności jest prostym, ale potężnym sposobem na obniżenie szumu; ta topologia jest często używana w regulatorach audio lub niskoczęstotliwościowych RF bez potrzeby stosowania egzotycznych komponentów.
Jeśli chcesz uzyskać jeszcze większą redukcję szumu, potrzebujesz dodatkowego filtrowania na wejściu/wyjściu, lub musisz użyć wysoko zaawansowanego zintegrowanego rozwiązania. Jeśli szukasz przetwornicy przełączającej, dodasz trochę dodatkowego szumu na wyjściu z regulatora. W istocie, regulator przełączający zamienia niskoczęstotliwościowe tętnienia z źródła AC na wysokoczęstotliwościowy szum, który jest rozprzestrzeniany na całym paśmie sygnału PWM. To powinno zilustrować, dlaczego wiele komponentów regulatorów niskoszumowych to LDO; nie mają one żadnego szumu przełączania.
Podsumowanie
Filtracja niskoczęstotliwościowa odgrywa kluczową rolę w wielu dziedzinach, od akwarystyki po elektronikę. Zrozumienie zasad jej działania i właściwy dobór filtrów pozwala na optymalizację procesów i poprawę jakości wody oraz sygnałów elektronicznych. Regularna konserwacja i monitorowanie parametrów są kluczowe dla utrzymania efektywności systemów filtracyjnych.
tags: #niska #częstotliwość #filtracja #co #to #jest
