Hvad er transducertyper og deres applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Der er forskellige elektriske og elektroniske komponenter bruges til at bygge kredsløb og projekter til ingeniørstuderende. Komponenterne er aktive og passive kacomponenter, sensorer, transducere, sendere, modtagere, moduler (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) osv. Generelt involverer transduktionsprocessen konvertering af en form for energi til en anden form. Denne proces inkluderer hovedsageligt et sensorelement til at registrere inputenergien og derefter konvertere det til en anden form af et transduktionselement. Måling fortæller egenskaben, mængden eller tilstanden, som transduceren ser ud til at oversætte til en elektrisk udgang. Her diskuterer denne artikel, hvad der er en transducer, transducertyper og anvendelser af transduceren.

Hvad er transducer / transducertyper?

En transducer er en elektrisk enhed, der bruges til at konvertere en form for energi til en anden form. Generelt beskæftiger disse enheder sig med forskellige typer energier såsom mekanisk, elektrisk energi , lysenergi, kemisk energi, termisk energi, akustisk energi, elektromagnetisk energi og så videre.




Transducer

Transducer

Overvej f.eks. En mikrofon, vi bruger i dagligdagen i telefoner, mobiltelefoner, der konverterer lyden til elektriske signaler og derefter forstærker den til det foretrukne interval. Ændrer derefter de elektriske signaler til lydsignaler ved højttalerens o / p. I dag bruges lysstofrør til belysning, skifter elektrisk energi til lysenergi.



Det bedste transducer eksempler er højttalere, mikrofoner, position, termometre, antenne og trykføler. Ligeledes er der forskellige typer transducere, der anvendes i elektriske og elektroniske projekter .

Betingelser for transducertyper

Nogle betingelser, der hovedsagelig bruges til at bedømme transducere, diskuteres nedenfor.

Dynamisk rækkevidde

Transducerens dynamiske område er forholdet mellem signalet med høj amplitude og det mindste amplitude, så transduceren effektivt kan oversættes. Når transducerne har et højt dynamisk område, er de mere præcise såvel som følsomme.


Gentagelighed

Repeterbarhed er transducerens evne til at generere et lige output, når det først stimuleres gennem et lignende input.

Støj

Transducerens output tilføjer noget tilfældig støj. I elektriske transducere kan den støj, der tilføjes ved dette, være elektrisk på grund af den termiske virkning af ladninger i kredsløb. De små signaler kan blive ødelagt af støj mere end store signaler.

Hysterese

I denne egenskab afhænger transducerens output ikke kun af dets nuværende input, men det afhænger også af dets tidligere input. For eksempel bruger en aktuator et geartog, der har en eller anden reaktion, når aktuatorens bevægelsesretning vælter, så vil der være en afdød zone, før aktuatorens output vælter ved leg mellem tandene på gearet.

Transducertyper og dens applikationer

Der er en række transducertyper som tryktransducer, piezoelektrisk transducer, ultralydstransducer, temperaturtransducer osv. Lad os diskutere brugen af ​​forskellige transducertyper i praktiske anvendelser.

Nogle transducertyper som aktiv transducer og passive transducere er baseret på, om der kræves en strømkilde eller ej.

Typer af transducer

Typer af transducer

Aktiv transducer kræver ingen strømkilde til deres drift. Disse transducere arbejder på princippet om energiomdannelse. De genererer et elektrisk signal, der er proportionalt med i / p. Det bedste eksempel på denne transducer er et termoelement. Mens passiv transducer kræver en ekstern strømkilde til deres drift. De genererer en o / p i form af kapacitans, modstand. Derefter skal det konverteres til et tilsvarende spændings- eller strømsignal. Det bedste eksempel på en passiv transducer er en fotocelle.

Ultralydstransducer

Ultralydstransducerens hovedfunktion er at konvertere elektriske signaler til ultralydbølger. Denne transducer kan også kaldes kapacitive eller piezoelektriske transducere.

Ultralydstransducer

Ultralydstransducer

Anvendelse af ultralydstransducer

Denne transducer kan bruges til at måle lydens afstand baseret på refleksion. Denne måling er baseret på en passende metode sammenlignet med de lige metoder, der bruger forskellige måleskalaer. De områder, der er svære at finde, såsom trykområder, meget høj temperatur, ved hjælp af konventionelle metoder er måling af afstanden ikke en simpel opgave. Så dette transducerbaserede målesystem kan bruges i denne slags zone.

Det foreslåede system bruger 8051 mikrokontroller , strømforsyninger, et ultralydstransducermodul, der inkluderer sender og modtager, anvendes LCD-skærmblokke, der er vist i ovenstående blokdiagram.

Her, hvis der findes en hindring eller et objekt, der detekteres af ultralydstransducer, transmitterer det bølgerne og reflekteres tilbage fra objektet, og disse bølger modtages af transduceren. Tiden brugt af transducer til transmission & modtagelse af bølgerne kan noteres ved at overveje lydens hastighed. Derefter udføres baseret på lydhastigheden og en forprogrammeret mikrokontroller således, at afstanden måles og vises på et LCD-display. Her er skærmen grænseflade med en mikrocontroller. Ultralydstransduceren producerer 40 kHz frekvensbølger.

Temperaturtransducer

En temperaturtransducer er en elektrisk enhed, der bruges til at konvertere temperaturen på en enhed til en anden mængde som elektrisk energi eller tryk eller mekanisk energi, så sendes mængden til kontrolenhed til styring af temperaturen af enheden.

Anvendelse af temperaturtransducer

En temperaturtransducer bruges til at måle temperaturen i luften således, at den styrer temperaturen på flere kontrolsystemer som klimaanlæg, opvarmning, ventilation osv.

Arduino-baseret automatisk ventilatorhastighedsregulator, der styrer temperaturblokdiagrammet

Arduino-baseret automatisk ventilatorhastighedsregulator, der styrer temperaturblokdiagrammet

Lad os overveje et praktisk eksempel på en temperaturtransducer, der bruges til at styre temperaturen på en hvilken som helst enhed baseret på nødvendigheden af ​​forskellige industrielle applikationer. En Arduino-baseret automatisk ventilatorhastighedsregulator, der styrer temperaturen og viser et temperaturmål på en LCD-skærm .

I det foreslåede system IC LM35 bruges som en temperaturtransducer. En Arduino bord bruges til at kontrollere de forskellige funktioner, der inkluderer analog til digital konvertering og et LCD-display, der er tilsluttet i fig.

Temperaturen kan fastsættes ved hjælp af indstillinger som INC og DEC til stigning og fald. Baseret på den målte temperatur genereres en pulsbreddemodulation o / p af programmet fra et Arduino-kort. Outputtet af dette er vant til styr DC-blæseren gennem motorføreren IC.

Piezoelektrisk transducer

En piezoelektrisk transducer er en speciel type sensor, og denne transducers hovedfunktion er at konvertere mekanisk energi til elektrisk energi. På samme måde kan elektrisk energi omdannes til mekanisk energi.

Piezoelektrisk transducer

Piezoelektrisk transducer

Piezoelektriske transducerapplikationer

  • Denne transducer bruges hovedsageligt til at detektere pindtrommeslagerens indvirkning på elektroniske trommepads. Og bruges også til at detektere muskelens bevægelse, som kan kaldes acceleromyografi.
  • Motorens belastning kan bestemmes ved at beregne forskelligt absolut tryk, hvilket kan udføres ved hjælp af disse transducere som MAP-sensor i brændstofindsprøjtningssystemer.
  • Denne sensor kan bruges som en banesensor i motorstyringssystemer til biler til at bemærke, at motoren banker.

Tryktransducer

En tryktransducer er en speciel type sensor, der ændrer trykket tvunget til elektriske signaler. Disse transducere kaldes også trykindikatorer, manometre, piezometre, sendere og trykfølere .

Anvendelse af tryktransducer

Tryktransduceren bruges til at måle trykket i en bestemt mængde som gas eller væske ved at ændre trykket til elektrisk energi. De forskellige typer af disse transducere kan lide en forstærket spændingstransducer, trækmåler-basetryktransducer, millivolt (mv) tryktransducer, 4-20mA tryktransducer og tryktransducer.

Anvendelsen af ​​tryktransducer involverer hovedsageligt højdefølelse, trykføling, niveau- eller dybdeføling, flowmåling og lækagetestning. Disse transducere kan bruges til at generere elektrisk energi under hastighedsafbrydere på motorveje eller veje, hvor køretøjernes kraft kan omdannes til elektrisk energi.

Klassificering af transducertyper

Der er forskellige metoder til at klassificere transducerne, der omfatter, men ikke begrænset til transducerens funktion, struktur ellers forekomsten af ​​deres arbejde. Det er ekstremt enkelt at kategorisere transducere som input- og outputtransducere, men de behandles som enkle signalomformere. Indgangstransducerens hovedfunktion er at måle mængder fra ikke-elektrisk til elektrisk.

På den anden side arbejder o / p-transducere meget modsat, fordi deres elektriske er indgangssignaler, mens ikke-elektriske er udgangssignaler som forskydning, kraft, tryk, drejningsmoment osv.
Transducere er klassificeret i tre typer baseret på deres funktionsprincip som elektriske, termiske og mekaniske. Følgende tre metoder bruges til at klassificere transducerne.

  • Fysisk effekt
  • Fysisk mængde
  • Energikilde
  • Princippet om transduktion
  • Primær og sekundær transducer
  • Analog og digital transducer
  • Transducer og omvendt transducer

Fysisk effekt

Den første klassificering af transduceren kan foretages baseret på fysisk effekt. Dette er den første klassificering af transduceren, som afhænger af fysisk virkning, der bruges til at ændre mængden fra fysisk til elektrisk. For eksempel ændres kobberelementer inden for modstand i forhold til temperaturændringen. Her er de fysiske effekter, der bruges til ændring i modstand, induktans, kapacitans, halleffekt og piezoelektrisk effekt

Fysisk mængde

Den anden klassificering af transduceren kan udføres på baggrund af den ændrede fysiske mængde, dvs. slutbrugen af ​​transduceren bag konverteringen. For eksempel er en tryktransducer en transducer, der omdanner tryk til et elektrisk signal. Klassificeringen af ​​transducer baseret på fysisk mængde inkluderer følgende.

  • Flowtransducer som flowmåler
  • Accelerationstransducer som accelerometer
  • Temperaturtransducer som termoelement
  • Niveautransducer som drejningsmomentrør
  • Tryktransducer som Bourdon Gauge
  • Forskydningstransducer som Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
  • Krafttransducer som dynamometer

Energikilde

Klassificeringen af ​​transducer-baseret på energikilden kan ske gennem to typer, der inkluderer følgende.

  • Aktive transducere
  • Passive transducere

Aktive transducere

I denne type transducere kan inputenergien bruges som styresignal, mens der transmitteres energi ved hjælp af en strømforsyning mod det proportionale output.

For eksempel i en aktiv transducer som en stregmåler kan stammen ændres til modstand. Da energien i det anstrengte element er mindre, kan energien til output dog gives via en ekstern strømforsyning.

Passive transducere

I denne transducer kan inputenergien konverteres direkte til output. For eksempel kan en passiv transducer som termoelement, hvor som helst varmeenergien kan absorberes fra indgangen, ændres til spændings- eller elektriske signaler.

Princippet om transduktion

Klassificeringen af ​​en transducer kan udføres på basis af transduktionsmediet. Her kan mediet være kapacitivt, resistivt eller induktivt baseret på konverteringsmetoden, hvordan indgangstransduceren ændrer indgangssignalet til henholdsvis modstand, induktans og kapacitans.

Primær og sekundær transducer

Den primære transducer inkluderer elektriske og mekaniske enheder. De mekaniske enheder kaldes også de primære transducere, som bruges til at ændre den fysiske i / p-størrelse til et mekanisk signal. En anden transducers hovedfunktion bruges til at ændre signalet fra mekanisk til elektrisk. O / p-signalets størrelse afhænger hovedsageligt af det mekaniske i / p-signal.

Eksempel

Det bedste eksempel på den primære og sekundære transducer er Bourdons Tube, fordi rør således fungerer som en primær transducer for at bemærke kraften såvel som ændrer den til en forskydning fra sin åbne ende. Forskydningen af ​​de åbne ender flytter midten af ​​LVDT. Centrets bevægelse kan inducere udgangsspændingen, som er relativ direkte til forskydningen af ​​rørets åbne ende.

Derfor finder de to typer transduktion sted i røret. For det første kan kraften ændres til en forskydning, og derefter ændres den til spændingen ved hjælp af LVDT. Bourdons rør er hovedtransduceren, mens LVDT er den sekundære transducer.

Analog og digital transducer

Klassificeringen af ​​en transducer kan ske på baggrund af deres udgangssignaler, som ellers er kontinuerlige ellers diskrete.

Den analoge transducers hovedfunktion er at ændre mængden af ​​input til en konstant funktion. De bedste eksempler på den analoge transducer er LVDT, termoelement, spændingsmåler og termistor. Digitale transducere bruges til at ændre mængden af ​​en indgang til et digitalt signal, der fungerer på lav eller høj effekt.

En digital transducer bruges til at måle fysiske størrelser til at transmittere data som kodede digitale signaler snarere end som kontinuerligt skiftende spændinger eller strømme. De digitale transducertyper er skaftkodere, digitale resolvere, digitale omdrejningstællere, halleffektfølere og grænseafbrydere

Transducer og inverse transducere

Transducer - Enheden, der konverterer den ikke-elektriske mængde til en elektrisk mængde, kaldes transduceren.

Omvendt transducer - Transduceren, der konverterer den elektriske mængde til en fysisk størrelse, er en sådan type transducere kendt som den inverse transducer. Transduceren har høj elektrisk input og lav ikke-elektrisk output.

Stammåler transducer

Strømmålertransducerens hovedfunktion er at konvertere fysiske størrelser elektrisk. De fungerer ved at ændre fysiske størrelser til mekanisk tryk inden for en komponent kendt som et sensorelement og derefter konvertere spændingen elektrisk ved hjælp af en spændingsmåler.

Stammåler

Stammåler

Føleelementets struktur såvel som spændingsmåleren er designet optimalt til at give håndtering og overlegen nøjagtighedsprodukter. Disse transducere klassificeres generelt baseret på deres anvendelse på byggeri / anlægstyper eller generelle typer. Nogle af transducere af generel type anvendes inden for byggeri eller anlæg. Typerne af trækmålertransducere er Wire Strain Gauge, Folie Strain Gauge & Semiconductor Strain Gauge.

Induktiv transducer

Den induktive transducer fungerer på induktansændringsprincippet på grund af en mærkbar transformation inden for den mængde, der skal måles. For eksempel er LVDT en type induktiv transducer, der bruges til at måle forskydning som spændingsforskel blandt de to sekundære spændinger. Disse spændinger er resultatet af induktion på grund af ændringen af ​​flux inden i den sekundære spole ved forskydning af jernstangen. Typerne af den induktive transducer er enkel induktans og tospolet gensidig induktans.

Induktiv transducer

Induktiv transducer

Transducertyper Karakteristika

Karakteristikken for en transducer er angivet nedenfor, der bestemmes ved at undersøge o / p-responset fra en transducer på en række i / p-signaler. Testbetingelser skaber bestemte driftsforhold så tæt som muligt. Metoderne til beregnings- og standardstatistik kan anvendes på testdataene.

Transducerens egenskaber spiller en nøglerolle, når de vælger den passende transducer, især til et specifikt design. Så at kende dets egenskaber er afgørende for et passende valg. Så transduceregenskaber er kategoriseret i to typer som statisk og dynamisk.

  • Præcision
  • Løsning
  • Følsomhed
  • Drift
  • Lineæritet
  • Overensstemmelse
  • Span
  • Hysterese
  • Forvrængning
  • Støj
  • Lineæritet
  • Følsomhed
  • Løsning
  • Grænseværdi
  • Spændvidde og rækkevidde
  • Nøjagtighed
  • Stabilitet
  • Drift
  • Gentagelighed
  • Lydhørhed
  • Grænseværdi
  • Input & O / P impedanser

Statiske egenskaber

Transducerens statiske karakteristika er et sæt handlingskriterier, der genkendes gennem den statiske kalibrering, hvilket betyder en forklaring af måleværdien ved grundlæggende at opretholde de beregnede størrelser, fordi konstante værdier ændres meget langsomt.

For instrumenter kan kriteriesættet defineres til at beregne de størrelser, der gradvis ændrer sig med tiden ellers mest konstant, der ikke adskiller sig gennem tiden, er kendt som statiske egenskaber. Karakteristika inkluderer følgende.

Dynamiske egenskaber

Transducerens dynamiske egenskaber vender mod dens ydeevne, når den målte kapacitet er en funktion af tiden, der ændrer sig hurtigt i forhold til tiden. Når disse egenskaber er afhængige af transducerens ydeevne, er den målte mængde grundlæggende stabil.

Så disse egenskaber er afhængige af dynamiske indgange, fordi de er afhængige af deres egne parametre og indgangssignalets karakter. Transducerens dynamiske egenskaber inkluderer følgende.

  • Troskab
  • Svarets hastighed
  • Båndbredde
  • Dynamisk fejl

Generelt vil både egenskaberne ved en transducer som statisk og dynamisk kontrollere dens ydeevne og specificere, hvor effektivt den kan genkende foretrukne indgangssignaler samt nægte unødvendige indgange.

Transducertyper Anvendelser

Anvendelserne af transducertyper diskuteres nedenfor.

  • Transducertyperne bruges i elektromagnetiske applikationer som antenner, magnetiske patroner, hall-effekt sensorer, disk læse og skrive hoveder.
  • Transducertyperne anvendes i elektromekaniske applikationer som accelerometre, LVDT, galvanometre, trykfølere, vejeceller, MEMS, potentiometre, luftstrømssensorer, lineære og roterende motorer.
  • Transducertyperne bruges i elektrokemiske applikationer som iltfølere, brintfølere, pH-målere,
  • Transducertyperne anvendes i elektroakustiske applikationer som højttalere, piezoelektriske krystaller, mikrofoner, ultralydstransceivere, ekkolod osv.
  • Transducertyperne anvendes i fotoelektriske applikationer som LED, fotodioder, laserdioder, fotoelektriske celler, LDR'er, lysstofrør, glødelamper og fototransistor
  • Transducertyperne anvendes i termoelektriske applikationer som termistorer, termoelementer, modstandstemperaturdetektorer (RTD)
  • Transducertyperne bruges i radioakustiske applikationer som Geiger-Muller Tube, radiosendere og modtagere

Således handler det hele om forskellige typer transducere brugt i flere elektriske og elektroniske projekter . Er du fascineret afimplementere projekter ved hjælp af transducere? Giv derefter dine forslag ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er transducerens hovedfunktion?