Un transductor és un dispositiu electrònic utilitzat per canviar l'energia d'una forma a una altra. En general, un transductor canvia una forma de senyal d'energia per una altra forma de senyal d'energia. Exemples de transductor són; micròfons, cèl·lules solars, bombetes incandescents, motors elèctrics, etc. Aquests dispositius s'utilitzen sovint quan els senyals elèctrics es canvien a altres magnituds físiques com la força, l'energia, la llum, el parell, la posició, el moviment, etc. diferents tipus de transductors com el corrent, la pressió, el camp magnètic, termoparell , piezoelèctric, extensímetre , inducció mútua i transductor electromecànic. Aquest article tracta una visió general d'un transductor electromecànic - Treballar amb aplicacions.
Què és el transductor electromecànic?
Un transductor electromecànic és un tipus de dispositiu utilitzat per convertir un senyal elèctric en ones sonores com en un altaveu (o) converteix una ona sonora en un senyal elèctric com en un micròfon. En altres paraules, es coneix el dispositiu que converteix el moviment mecànic en senyals elèctrics transductor electromecànic . Els exemples de transductor electromecànic són; un altaveu, un transductor piezoelèctric, un micròfon i un mecanisme de mesura de l'instrument d'imant permanent.
Principi de funcionament del transductor electromecànic
Un transductor electromecànic simplement funciona canviant el moviment mecànic en variacions d'un corrent o tensió i viceversa. Aquests transductors s'utilitzen principalment com a mecanismes d'activació en sistemes de control automàtic i també com a sensors de moviment mecànic dins de la tecnologia de mesura i automatització. La classificació d'aquests transductors es pot fer en funció del principi de conversió utilitzat com a tipus electromagnètic, resistiu, magnetoelèctric, electrostàtic i també el tipus de senyal o/p com els tipus analògic i digital.
Aquests tipus de transductors s'estimen pel que fa a les seves característiques estàtiques i dinàmiques, la sensibilitat E = Δy/Δx, l'error del senyal estàtic, el rang de freqüència de funcionament del senyal o/p i l'error de conversió estàtica.
Diagrama del transductor electromecànic
A continuació es mostra el transductor electromecànic que s'utilitza per implementar la tècnica de capnografia. L'estudi de l'expiració del diòxid de carboni s'anomena capnometria. El transductor electromecànic del diagrama següent té una font de llum IR que produeix radiació d'ampli espectre en el rang de 2 a 16 µm. Les fonts de radiació IR que s'utilitzen en capnografia han de tenir una emissivitat uniforme, una irradiància elevada, una uniformitat espectral i una gran àrea radiant. Des de fonts reals, la radiació sempre és baixa en comparació amb un cos negre ideal, que té l'emissivitat més alta.
El filament calent de les làmpades halògenes de tungstè de quars simplement proporciona una sortida d'infrarrojos propera forta. Al diagrama anterior, el raig de llum infraroja de banda ampla passa a través d'un filtre IR i després transmet llum a la màxima longitud d'ona d'absorció del CO2 com 4,26 µm amb 0,07 µm d'ample de banda. A baixes freqüències, el raig de llum es mostra a través d'una roda picador giratòria. Una vegada que aquesta roda gira, la seva posició és on es transmet la llum infraroja per tota la cambra de la mostra i la radiació s'absorbeix a través de les molècules de CO2 disponibles dins de l'aire exhalat.
En una segona posició, la llum infraroja es transmet per tota la mostra i les cambres de referència. Aquí, la cambra de referència està segellada amb CO2. A la ubicació restant, cap llum travessa la roda giratòria. La radiació que es transmet per tota la roda no va ser absorbida a través de molècules de CO2 i simplement és recollida pel fotodetector, generalment un GeAs. fotodiode .
La freqüència actual del fotodíode polsat o/p és equivalent al mostreig i la seva amplitud s'ajusta mitjançant la quantitat de radiació transmesa. La intensitat del senyal oscil·lant es processa per decidir la concentració de CO2 a la respiració del pacient. Així, mitjançant l'ús de la tècnica de capnografia en temps real, els proveïdors de salut poden controlar l'estat de ventilació dels pacients i també les possibles complicacions respiratòries.
Tipus de transductors electromecànics
Hi ha diferents tipus de transductors electromecànics que es comenten a continuació.
Transformador diferencial lineal variable
LVDT és un transductor electromecànic que s'utilitza per canviar el moviment rectilini de l'objecte al qual està connectat mecànicament en una tensió variable, corrent o senyal elèctric. Consulteu aquest enllaç per saber més sobre LVDT.
Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber-ne més LVDT .
Transductors elastomèrics
El transductor elastomèric és un transductor electromecànic utilitzat per canviar l'energia elèctrica en energia mecànica. Les estructures polimèriques que optimitzen aquests transductors depenen principalment de les propietats del dielèctric. Els membres optimitzats consisteixen en silicona Q, polidimetilsiloxà PDMS i poliuretà semicristal·lí PUR. Per tant, el poliuretà semicristal·lí es prefereix principalment a causa del seu rang de constant dielèctrica de 3 a 10 i alta conductivitat iònica, especialment a temperatures elevades. El rang constant dielèctric del polidimetilsiloxà és comparativament baix, entre 2,5 i 3, i la silicona Q és similar al poliuretà semicristal·lí tot i que té una temperatura de transició vítrea baixa.
Nanogenerador piezoelèctric
El nanogenerador piezoelèctric és un tipus de transductor electromecànic que s'utilitza per canviar l'energia de mecànica a elèctrica mitjançant nanofils de ZnO piezoelèctrics que es poden activar mitjançant petits moviments físics i treballar en una àmplia gamma de freqüències. S'utilitzen en aplicacions sanitàries innovadores a causa de la seva senzilla implementació, naturalesa d'autoalimentació i conversió d'energia altament eficient com la teràpia d'estimulació elèctrica, en l'espai de la detecció activa i la recollida d'energia biomecànica humana a la potència intermèdia sobre els dispositius corporals.
Elastòmers dielèctrics
L'elastòmer dielèctric (DE) és un transductor electromecànic, utilitzat per canviar l'energia elèctrica en energia mecànica. Aquests elastòmers funcionen en dos modes com actuador i general. En mode actuador, canvia l'energia d'elèctrica a mecànica, mentre que, en mode general, converteix l'energia de mecànica a elèctrica. Es tracta de sistemes de materials intel·ligents que generen grans soques. Aquests pertanyen al grup dels polímers electroactius. Aquests tenen una alta densitat d'energia elàstica i són lleugers.
Avantatges i inconvenients
El avantatges dels transductors electromecànics es comenten a continuació.
- Aquesta sortida del transductor es pot utilitzar fàcilment mitjançant la transmissió i el processament amb finalitats de mesura.
- Els sistemes elèctrics es controlen amb un rang de potència extremadament reduït.
- Aquests transductors reduiran els efectes de fricció així com altres no linealitats mecàniques.
- A causa de la tecnologia de circuit integrat, molts sistemes són compactes, portàtils i de menys pes.
- No hi ha possibilitat de fallades mecàniques.
- Els problemes d'inèrcia massiva es poden reduir.
- Sense desgast mecànic.
El inconvenients dels transductors electromecànics es comenten a continuació.
- Aquest transductor és car.
- Durant el disseny del circuit, s'han de tenir en compte els efectes d'envelliment i la deriva dels components actius dels paràmetres. Per tant, això farà que el disseny sigui complex.
Aplicacions
El aplicacions d'un transductor electromecànic es comenten a continuació.
- El transductor electromecànic s'utilitza per canviar un senyal elèctric en ones sonores o ones sonores en un senyal elèctric.
- Aquest transductor canvia el moviment físic en una tensió o/p, l'amplitud i la fase on aquestes són proporcionals a la posició.
- Aquest transductor rep ones d'un sistema elèctric i les transmet a un sistema mecànic.
- S'utilitzen per mesurar la vibració.
- S'utilitza per proporcionar la sortida lineal que és proporcional a l'entrada del desplaçament angular.
- Un transductor electromecànic com RVDT s'utilitza principalment per mesurar el desplaçament angular.
- Aquest dispositiu canvia el senyal d'electricitat a mecànica o física o/p mitjançant peces mòbils.
- Aquest tipus de transductor està dissenyat principalment per substituir el motor de parell dins de l'aixeta del servomotor de la broca fixa.
- El transductor electromecànic RVDT converteix el moviment rectilini d'un objecte al qual està connectat mecànicament en un senyal elèctric equivalent.
Quina diferència hi ha entre un transductor electromecànic i un transductor electroquímic?
El transductor electromecànic és un dispositiu que canvia un senyal elèctric en ones sonores, en cas contrari, canvia una ona sonora en un senyal elèctric. El transductor electroquímic s'utilitza per informar els canvis en forma de senyal elèctric que és proporcional directament a la concentració d'analit.
Com seleccioneu el transductor electromecànic adequat per a una aplicació concreta?
Hi ha molts paràmetres que cal tenir en compte a l'hora de seleccionar un transductor electromecànic com el rang de funcionament, la precisió, el principi de funcionament, la sensibilitat, l'efecte de càrrega, la compatibilitat amb l'entorn, etc.
Es poden utilitzar transductors electromecànics en entorns perillosos?
Quan un transductor electromecànic està connectat elèctricament a qualsevol equip en un entorn perillós, s'ha d'utilitzar una barrera de seguretat elèctrica en sèrie per la connexió.
Com es calibra un transductor electromecànic?
El transductor mecànic s'ha de calibrar durant tot el seu període de servei perquè la sensibilitat d'aquest transductor canvia en funció de l'ús i les tensions aplicades sobre els materials dels quals estan fets. Per tant, s'utilitza un mètode de reciprocitat per calibrar un transductor electromecànic que proporciona una descripció del principi de la tècnica i, després, les seves aplicacions mentre es calibra un transductor electromecànic.
Quins són alguns consells habituals per a la resolució de problemes dels transductors electromecànics?
- La resolució de problemes s'utilitza per comprovar si un transductor funciona o no amb un voltímetre. Connecteu aquest transductor al voltímetre i exciteu el transductor mitjançant la tensió d'excitació adequada. Després d'això, mesureu la tensió de sortida del transductor sense càrrega.
- Assegureu-vos si la càrrega i la pressió són constants o no.
- Comproveu l'estabilitat de la font d'alimentació d'excitació.
- Comproveu o/p en mil·livolts a través del voltímetre.
- Assegureu-vos que hi hagi interferències RFI o EMI.
Per tant, aquesta és una visió general de l'electromecànica transductor – funcionant principi, tipus, avantatges, inconvenients i aplicacions. Un transductor que rep ones d'un sistema elèctric i les transmet a un sistema mecànic també es coneix com a transductor electromagnètic. Aquí teniu una pregunta, què és un transductor?
