N’hi ha diversos components elèctrics i electrònics s’utilitzen per construir circuits i projectes per a estudiants d’enginyeria. Els components són cacomponents actius i passius, sensors, transductors, transmissors, receptors, mòduls (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), etc. En general, el procés de transducció implica la conversió d’una forma d’energia en una altra. Aquest procés inclou principalment un element de detecció per detectar l'energia d'entrada i després convertir-la en una altra forma mitjançant un element de transducció. Measurand indica la propietat, la quantitat o l'estat que el transductor sembla traduir-se en una sortida elèctrica. Aquí, aquest article analitza què és un transductor, els tipus de transductor i les aplicacions del transductor.
Què són els tipus de transductor / transductor?
Un transductor és un dispositiu elèctric que s’utilitza per convertir una forma d’energia en una altra. En general, aquests dispositius tracten diferents tipus d’energies com la mecànica, energia elèctrica , energia lluminosa, energia química, energia tèrmica, energia acústica, energia electromagnètica, etc.
Transductor
Per exemple, tingueu en compte un micròfon que fem servir a la vida diària en telèfons, telèfons mòbils, que converteix el so en senyals elèctrics i, a continuació, l’amplifica al rang preferit. A continuació, altera els senyals elèctrics en senyals d'àudio a l'o / p de l'altaveu. Avui en dia, les bombetes fluorescents s’utilitzen per il·luminar i transformen l’energia elèctrica en energia lluminosa.
El millor transductor exemples són altaveus, micròfons, posició, termòmetres, antena i sensor de pressió. De la mateixa manera, hi ha diferents tipus de transductors que s’utilitzen projectes elèctrics i electrònics .
Condicions per als tipus de transductor
A continuació es discuteixen algunes condicions que s’utilitzen principalment per avaluar els transductors.
Rang dinàmic
El rang dinàmic del transductor és la relació entre el senyal d’alta amplitud i el senyal de menor amplitud perquè el transductor es pugui traduir de manera eficient. Quan els transductors tenen un rang dinàmic alt, són més precisos i sensibles.
Repetibilitat
La repetibilitat és la capacitat del transductor per generar una sortida igual una vegada que s’estimula a través d’una entrada similar.
Soroll
La sortida del transductor afegeix un soroll aleatori. En els transductors de tipus elèctric, el soroll afegit per aquest pot ser elèctric a causa de l'acció tèrmica de les càrregues dins dels circuits. Els senyals petits es poden corrompre pel soroll més que els senyals grans.
Histèresi
En aquesta propietat, la sortida del transductor no només depèn de la seva entrada actual, sinó que també depèn de la seva entrada passada. Per exemple, un actuador utilitza un tren d’engranatges que té certa reacció, quan la direcció del moviment de l’actuador es bolca, hi haurà una zona morta abans que la sortida de l’actuador es bolqui per joc entre les dents de l’engranatge.
Tipus de transductors i les seves aplicacions
Hi ha una varietat de tipus de transductors com el transductor de pressió, el transductor piezoelèctric, el transductor ultrasònic, el transductor de temperatura, etc. Analitzem l’ús de diferents tipus de transductors en aplicacions pràctiques.
Alguns tipus de transductors, com ara el transductor actiu i el transductor passiu, es basen en la necessitat o no d’una font d’energia.
Tipus de transductor
El transductor actiu no requereix cap font d’alimentació per a les seves operacions. Aquests transductors funcionen sobre el principi de la conversió d’energia. Generen un senyal elèctric proporcional a la i / p. El millor exemple d’aquest transductor és un termoparell. Mentre que el transductor passiu requereix una font d'alimentació externa per al seu funcionament. Generen un o / p en forma de capacitat, resistència. Aleshores, s’ha de convertir en un senyal de tensió o corrent equivalent. El millor exemple de transductor passiu és una fotocèl·lula.
Transductor d'ultrasons
La funció principal del transductor d’ultrasons és convertir els senyals elèctrics en ones d’ultrasons. Aquest transductor també es pot anomenar transductor capacitiu o piezoelèctric.
Transductor d'ultrasons
Aplicació del transductor d'ultrasons
Aquest transductor es pot utilitzar per mesurar la distància del so en funció de la reflexió. Aquesta mesura es basa en un mètode adequat en comparació amb els mètodes rectes que utilitzen diferents escales de mesura. Les zones difícils de trobar, com ara les zones de pressió, amb una temperatura molt alta, mitjançant mètodes convencionals, la mesura de la distància no és una tasca senzilla. Per tant, aquest sistema de mesura basat en transductors es pot utilitzar en aquest tipus de zones.
Utilitza el sistema proposat 8051 microcontroladors , fonts d'alimentació, un mòdul de transductor d'ultrasons que inclou transmissor i receptor, s'utilitzen blocs de pantalla LCD que es mostren al diagrama de blocs anterior.
Aquí, si es troba algun obstacle o algun objecte que és detectat per un transductor d'ultrasons, transmet les ones i es reflecteix de nou des de l'objecte i aquestes ones són rebudes pel transductor. El temps consumit per transductor per transmetre & La recepció de les ones es pot observar tenint en compte la velocitat del so. Després, en funció de la velocitat del so i es realitza un microcontrolador preprogramat de manera que la distància es mesuri i es mostri en una pantalla LCD. Aquí, la pantalla està interfacada amb un microcontrolador. El transductor d'ultrasons produeix ones de freqüència de 40 kHz.
Transductor de temperatura
Un transductor de temperatura és un dispositiu elèctric que s’utilitza per convertir la temperatura d’un dispositiu en una altra quantitat, com ara energia elèctrica o pressió o energia mecànica, i la quantitat s’enviarà al dispositiu de control per controlar la temperatura del dispositiu.
Aplicació del transductor de temperatura
Un transductor de temperatura s’utilitza per mesurar la temperatura de l’aire de manera que es pugui controlar la temperatura de l’aire diversos sistemes de control com ara aire condicionat, calefacció, ventilació, etc.
Regulador automàtic de velocitat del ventilador basat en Arduino que controla la temperatura Diagrama de blocs
Considerem un exemple pràctic d’un transductor de temperatura que s’utilitza per controlar la temperatura de qualsevol dispositiu en funció de la necessitat de diferents aplicacions industrials. Un regulador automàtic de velocitat del ventilador basat en Arduino que controla la temperatura i mostra una mesura de temperatura en un Pantalla LCD .
En el sistema proposat, IC LM35 s’utilitza com a transductor de temperatura. An Taula Arduino s'utilitza per controlar les diverses funcions que inclouen conversió analògica a digital i una pantalla LCD connectada a la fig.
La temperatura es pot fixar mitjançant configuracions com INC i DEC per augmentar i disminuir. Basat en la temperatura mesurada, es generarà una modulació d'amplada de pols o / p mitjançant el programa d'una placa Arduino. La sortida d'això s'acostuma a controleu el ventilador de CC a través del controlador IC del motor.
Transductor piezoelèctric
Un transductor piezoelèctric és un tipus especial de sensor i la funció principal d’aquest transductor és convertir l’energia mecànica en energia elèctrica. De la mateixa manera, l’energia elèctrica es pot transformar en energia mecànica.
Transductor piezoelèctric
Aplicacions de transductors piezoelèctrics
- Aquest transductor s’utilitza principalment per detectar l’impacte del bateria de pal sobre els tambors electrònics. I també s’utilitza per detectar el moviment del múscul, que es pot anomenar acceleromiografia.
- La càrrega del motor es pot determinar calculant una pressió absoluta diversa, que es pot fer utilitzant aquests transductors com a sensor MAP en sistemes d'injecció de combustible.
- Aquest sensor es pot utilitzar com a sensor de cops en sistemes de gestió de motors d’automoció per notar el cop del motor.
Transductor de pressió
Un transductor de pressió és un tipus especial de sensor que modifica la pressió forçada en senyals elèctrics. Aquests transductors també s’anomenen indicadors de pressió, manòmetres, piezòmetres, transmissors i sensors de pressió .
Aplicació del transductor de pressió
El transductor de pressió s’utilitza per mesurar la pressió d’una quantitat específica com el gas o el líquid canviant la pressió en energia elèctrica. Els diferents tipus d’aquests transductors, com ara un transductor de tensió amplificat, un transductor de pressió de tensió gage, un transductor de pressió de milivolt (mv), un transductor de pressió de 4-20 mA i un transductor de pressió.
Les aplicacions del transductor de pressió inclouen principalment detecció d’altitud, detecció de pressió, detecció de nivell o profunditat, detecció de cabal i proves de fuites. Aquests transductors es poden utilitzar per generar energia elèctrica sota els interruptors de velocitat de les carreteres o carreteres on la força dels vehicles es pot convertir en energia elèctrica.
Classificació dels tipus de transductors
Hi ha diferents mètodes per classificar els transductors que comprenen, però no estan restringits, a la funció del transductor, estructurant en cas contrari l’aparició del seu funcionament. És extremadament senzill classificar els transductors com els transductors d’entrada i sortida, però es tracten com a simples convertidors de senyal. La funció principal del transductor d’entrada és mesurar quantitats de no elèctriques a elèctriques.
D’altra banda, el treball dels transductors o / p és força oposat perquè els seus components elèctrics són senyals d’entrada, mentre que els no elèctrics són senyals de sortida com el desplaçament, la força, la pressió, el parell, etc.
Els transductors es classifiquen en tres tipus segons el seu principi de funcionament: elèctric, tèrmic i mecànic. Els tres mètodes següents s’utilitzen per classificar els transductors.
- Efecte físic
- Quantitat física
- Font d'energia
- Principi de transducció
- Transductor primari i secundari
- Transductor analògic i digital
- Transductor i transductor invers
Efecte físic
La primera classificació del transductor es pot fer en funció de l’efecte físic. Aquesta és la primera classificació del transductor que depèn de l’efecte físic, que s’utilitza per canviar la quantitat de física a elèctrica. Per exemple, el canvi d’elements de coure dins de la resistència serà proporcional al canvi de temperatura. Aquests són els efectes físics que s’utilitzen per canviar la resistència, la inductància, la capacitat, l’efecte Hall i l’efecte piezoelèctric.
Quantitat física
La segona classificació del transductor es pot fer en funció de la quantitat física modificada, és a dir, de l'ús final del transductor darrere de la conversió. Per exemple, un transductor de pressió és un transductor que converteix la pressió en un senyal elèctric. La classificació del transductor segons la quantitat física inclou el següent.
- Transductor de cabal com mesurador de cabal
- Transductor d’acceleració com l’acceleròmetre
- Transductor de temperatura com el termoparell
- Transductor de nivell com a tub de parell
- Transductor de pressió com el manòmetre Bourdon
- Transductor de desplaçament com el transformador diferencial variable lineal (LVDT)
- Transductor de força com a dinamòmetre
Font d'energia
La classificació del transductor basada en la font d'energia es pot fer a través de dos tipus que inclouen els següents.
- Transductors actius
- Transductors passius
Transductors actius
En aquest tipus de transductors, l'energia d'entrada es pot utilitzar com a senyal de control mentre es transmet energia mitjançant una font d'alimentació cap a la sortida proporcional.
Per exemple, en un transductor actiu com un mesurador de tensió, la tensió es pot convertir en resistència. Tanmateix, com que l’energia de l’element tensat és menor, l’energia per a la sortida es pot donar a través d’una font d’energia externa.
Transductors passius
En aquest transductor, l'energia d'entrada es pot convertir directament en la sortida. Per exemple, un transductor passiu com el termoparell, on es pugui absorbir l'energia calorífica de l'entrada, es pot convertir en senyals de tensió o elèctrics.
Principi de transducció
La classificació d’un transductor es pot fer en funció del mitjà de transducció. En aquest cas, el medi pot ser capacitiu, resistiu o inductiu basat en el mètode de conversió segons el qual el transductor d’entrada canvia el senyal d’entrada en resistència, inductància i capacitat respectivament.
Transductor primari i secundari
El transductor principal inclou dispositius elèctrics i mecànics. Els dispositius mecànics també s’anomenen transductors primaris, que s’utilitzen per canviar la quantitat física d’i / p a un senyal mecànic. La funció principal d’un segon transductor s’utilitza per canviar el senyal de mecànic a elèctric. La magnitud del senyal o / p depèn principalment del senyal mecànic i / p.
Exemple
El millor exemple del transductor primari i secundari és el tub de Bourdon, perquè el tub funciona com un transductor primari per notar la força i transformar-la en una luxació des del seu extrem obert. La dislocació dels extrems oberts mou el centre del LVDT. El moviment central pot induir la tensió de sortida que és relativa directament a la luxació de l'extrem obert del tub.
Per tant, els dos tipus de transducció tenen lloc dins del tub. En primer lloc, la força es pot canviar en una dislocació i, després, es canvia en la tensió mitjançant LVDT. El tub de Bourdon és el transductor principal mentre que el LVDT és el transductor secundari.
Transductor analògic i digital
La classificació d'un transductor es pot fer basant-se en els seus senyals de sortida, que són continus d'una altra manera discrets.
La funció principal del transductor analògic és canviar la quantitat d'entrada a una funció constant. Els millors exemples del transductor analògic són LVDT, termoparell, manòmetre i termistor. Els transductors digitals s’utilitzen per canviar la quantitat d’una entrada a un senyal digital que funciona a baixa o alta potència.
Un transductor digital s'utilitza per mesurar quantitats físiques per transmetre les dades com a senyals digitals codificats en lloc de canviar de tensió o corrent contínuament. Els tipus de transductors digitals són codificadors d’eixos, resolucions digitals, tacòmetres digitals, sensors d’efecte Hall i interruptors de límit
Transductors i transductors inversos
Transductor - El dispositiu que converteix la quantitat no elèctrica en una quantitat elèctrica es coneix com a transductor.
Transductor invers - El transductor que converteix la magnitud elèctrica en una magnitud física, aquest tipus de transductors es coneix com transductor invers. El transductor té una entrada elèctrica elevada i una sortida no elèctrica baixa.
Transductor de calibrador de tensió
La funció principal del transductor de manòmetre és convertir magnèticament físicament les quantitats físiques. Funcionen canviant quantitats físiques en pressió mecànica dins d’un component conegut com a element sensible i després converteixen la tensió elèctricament mitjançant un manòmetre.
Indicador de tensió
L'estructura de l'element de detecció, així com el mesurador de tensió, estan dissenyats de manera òptima per proporcionar productes de manipulació i precisió superior. Aquests transductors es classifiquen generalment en funció de la seva aplicació a tipus de construcció / enginyeria civil o tipus generals. Alguns dels transductors de tipus general s’utilitzen en el camp de la construcció o l’enginyeria civil. Els tipus de transductors de mesuradors de tensió són Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge i Semiconductor Strain Gauge.
Transductor inductiu
El transductor inductiu funciona segons el principi del canvi d’inductància a causa d’una transformació apreciable dins de la quantitat a mesurar. Per exemple, LVDT és un transductor inductiu de tipus, utilitzat per mesurar el desplaçament com la disparitat de tensió entre els seus dos voltatges secundaris. Aquests voltatges són el resultat de la inducció a causa del canvi de flux dins de la bobina secundària per la luxació de la barra de ferro. Els tipus de transductor inductiu són la inductància simple i la inductància mútua de dues bobines.
Transductor inductiu
Característiques dels tipus de transductor
A continuació es donen les característiques d’un transductor que es determinen examinant la resposta o / p d’un transductor a una varietat de senyals i / p. Les condicions de prova creen condicions operatives definides el més a prop possible. Els mètodes estadístics computacionals i estàndard es poden aplicar a les dades de prova.
Les característiques del transductor tenen un paper clau en seleccionar el transductor adequat, especialment per a un disseny específic. Per tant, conèixer les seves característiques és essencial per a una selecció adequada. Per tant, les característiques del transductor es classifiquen en dos tipus, com estàtica i dinàmica.
- Precisió
- Resolució
- Sensibilitat
- Deriva
- Linealitat
- Conformitat
- Abast
- Histèresi
- Distorsió
- Soroll
- Linealitat
- Sensibilitat
- Resolució
- Llindar
- Abast i abast
- Precisió
- Estabilitat
- Deriva
- Repetibilitat
- Capacitat de resposta
- Llindar
- Impedàncies d'entrada i O / P
Característiques estàtiques
Les característiques estàtiques del transductor són un conjunt de criteris d’actuació que es reconeixen al llarg de la calibració estàtica, cosa que significa l’explicació del valor de la mesura mitjançant el manteniment fonamental de les magnituds calculades perquè els valors constants canvien molt lentament.
Per als instruments, es pot definir el conjunt de criteris per calcular les quantitats que canvien gradualment amb el temps, en cas contrari, la majoria constants que no difereixen a través del temps, es coneix com a característiques estàtiques. Les característiques inclouen el següent.
Característiques dinàmiques
Les característiques dinàmiques del transductor es retransmeten al seu rendiment un cop la capacitat mesurada és una funció del temps que canvia ràpidament respecte al temps. Un cop aquestes característiques depenen del rendiment del transductor, la quantitat mesurada és bàsicament estable.
Per tant, aquestes característiques depenen d’entrades dinàmiques perquè depenen dels seus propis paràmetres i del caràcter del senyal d’entrada. Les característiques dinàmiques del transductor inclouen el següent.
- Fidelitat
- Velocitat de resposta
- Ample de banda
- Error dinàmic
En general, tant les característiques d’un transductor com estàtic i dinàmic verificaran el seu rendiment i especifiquen l’eficiència en què pot reconèixer els senyals d’entrada preferits i rebutjar entrades innecessàries.
Aplicacions de tipus de transductor
A continuació es descriuen les aplicacions dels tipus de transductors.
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions electromagnètiques com antenes, cartutxos magnètics, sensors d’efecte hall, caps de lectura i escriptura de disc.
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions electromecàniques com acceleròmetres, LVDT, galvanòmetres, sensors de pressió, cèl·lules de càrrega, MEMS, potenciòmetres, sensors de flux d’aire, motors lineals i rotatius.
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions electroquímiques com a sensors d’oxigen, sensors d’hidrogen,
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions electroacústiques com altaveus, cristalls piezoelèctrics, micròfons, transceptors d’ultrasons, sonar, etc.
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions fotoelèctriques com LED, fotodíodes, díodes làser, cèl·lules fotoelèctriques, LDR, làmpades fluorescents, incandescents i fototransistor.
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions termoelèctriques com termistors, termoparells, detectors de temperatura de resistència (RTD)
- Els tipus de transductors s’utilitzen en aplicacions radioacústiques com el tub Geiger-Muller, transmissors i receptors de ràdio
Per tant, tot això es tracta diferents tipus de transductors utilitzat en diversos projectes elèctrics i electrònics . Us fascinaimplementar projectes mitjançant transductors? A continuació, doneu els vostres suggeriments comentant a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal del transductor?
