Преобразователь — это электронное устройство, используемое для преобразования энергии из одной формы в другую. Как правило, преобразователь преобразует одну форму энергетического сигнала в другую форму энергетического сигнала. Примеры преобразователя: микрофоны, солнечные батареи, лампы накаливания, электродвигатели и т. д. Эти устройства часто используются там, где электрические сигналы преобразуются в другие физические величины, такие как сила, энергия, свет, крутящий момент, положение, движение и т. д. различные типы преобразователей как ток, давление, магнитное поле, термопара , пьезоэлектрический, тензодатчик , взаимная индукция и электромеханический преобразователь. В этой статье обсуждается обзор электромеханический преобразователь – работа с приложениями.
Что такое Электромеханический преобразователь?
Электромеханический преобразователь — это тип устройства, используемого либо для преобразования электрического сигнала в звуковые волны, как в громкоговорителе, либо для преобразования звуковой волны в электрический сигнал, как в микрофоне. Другими словами, известно устройство, преобразующее механическое движение в электрические сигналы. электромеханический преобразователь . Примеры электромеханических преобразователей: громкоговоритель, пьезоэлектрический преобразователь, микрофон и измерительный механизм прибора с постоянными магнитами.
Принцип работы электромеханического преобразователя
Электромеханический преобразователь просто работает, превращая механическое движение в вариации тока или напряжения и наоборот. Эти преобразователи в основном используются в качестве приводных механизмов в системах автоматического управления, а также в качестве датчиков механического движения в измерительной и автоматизированной технике. Классификация этих преобразователей может быть выполнена на основе принципа преобразования, используемого как электромагнитные, резистивные, магнитоэлектрические, электростатические типы, а также типа сигнала o/p, такого как аналоговые и цифровые типы.
Датчики этих типов оцениваются по их статическим и динамическим характеристикам, чувствительности E = Δy/Δx, погрешности статического сигнала, диапазону рабочих частот сигнала o/p и погрешности статического преобразования.
Схема электромеханического преобразователя
Электромеханический преобразователь, который используется для реализации метода капнографии, показан ниже. Исследование выдоха углекислого газа называется капнометрией. Электромеханический преобразователь на следующей схеме имеет источник ИК-излучения, который создает излучение широкого спектра в диапазоне от 2 до 16 мкм. Источники ИК-излучения, используемые в капнографии, должны иметь равномерную излучательную способность, высокую освещенность, спектральную однородность и большую площадь излучения. Излучение от реальных источников всегда мало по сравнению с идеальным абсолютно черным телом, имеющим наибольшую излучательную способность.
Горячая нить накала кварцево-вольфрамовых галогенных ламп просто обеспечивает сильный выход в ближнем ИК-диапазоне. На приведенной выше диаграмме широкополосный инфракрасный световой луч проходит через ИК-фильтр, а затем пропускает свет с максимальной длиной волны поглощения CO2, например, 4,26 мкм с шириной полосы пропускания 0,07 мкм. На низких частотах световой луч проходит через вращающееся колесо прерывателя. Как только это колесо поворачивается, их положение меняется, когда инфракрасный свет распространяется через камеру для образца, и излучение поглощается доступными молекулами CO2 в выдыхаемом воздухе.
Во втором положении инфракрасный свет проходит через образец и эталонные камеры. Здесь эталонная камера герметизирована CO2. В остальных местах свет не проходит через вращающееся колесо. Излучение, которое проходит через колесо, не поглощается молекулами CO2, а просто собирается фотодетектором, как правило, из GeAs. фотодиод .
Частота импульсного тока фотодиода эквивалентна частоте дискретизации, а его амплитуда регулируется количеством прошедшего излучения. Интенсивность колеблющегося сигнала обрабатывается для определения концентрации CO2 в дыхании пациента. Таким образом, используя метод капнографии в режиме реального времени, медицинские работники могут отслеживать состояние вентиляции пациентов, а также потенциальные осложнения дыхания.
Типы электромеханических преобразователей
Существуют различные типы электромеханических преобразователей, которые обсуждаются ниже.
Линейный переменный дифференциальный трансформатор
LVDT — это электромеханический преобразователь, используемый для преобразования прямолинейного движения объекта, к которому он механически подключен, в переменное напряжение, ток или электрический сигнал. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о LVDT.
Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о LVDT .
Эластомерные преобразователи
Эластомерный преобразователь представляет собой электромеханический преобразователь, используемый для преобразования электрической энергии в механическую. Полимерные структуры, оптимизирующие эти преобразователи, в основном зависят от свойств диэлектрика. Оптимизированные элементы состоят из силикона Q, полидиметилсилоксана PDMS и полукристаллического полиуретана PUR. Таким образом, полукристаллический полиуретан в основном предпочтителен из-за его диэлектрической проницаемости в диапазоне от 3 до 10 и высокой ионной проводимости, особенно при повышенных температурах. Диапазон диэлектрической проницаемости полидиметилсилоксана сравнительно низок и составляет от 2,5 до 3, а силикон Q подобен полукристаллическому полиуретану, хотя и имеет низкую температуру стеклования.
Пьезоэлектрический наногенератор
Пьезоэлектрический наногенератор — это один из типов электромеханических преобразователей, используемых для изменения энергии с механической на электрическую с использованием пьезоэлектрических нанопроводов ZnO, которые можно активировать небольшими физическими движениями и работать в огромном диапазоне частот. Они используются в инновационных приложениях для здравоохранения из-за их простой реализации, автономного характера и высокоэффективного преобразования энергии, такого как электростимуляционная терапия, в области активного обнаружения и сбора биомеханической энергии человека в промежуточную мощность над устройствами тела.
Диэлектрические эластомеры
Диэлектрический эластомер (ДЭ) представляет собой электромеханический преобразователь, используемый для преобразования электрической энергии в механическую. Эти эластомеры работают в двух режимах, таких как исполнительный и общий. В режиме актуатора он изменяет энергию с электрической на механическую, тогда как в обычном режиме он преобразует энергию из механической в электрическую. Это интеллектуальные системы материалов, которые генерируют большие деформации. Они принадлежат к группе электроактивных полимеров. Они имеют высокую плотность упругой энергии и легкие.
Преимущества и недостатки
преимущества электромеханических преобразователей обсуждаются ниже.
- Этот выход датчика можно легко использовать для передачи и обработки в целях измерения.
- Электрические системы управляются с чрезвычайно малым диапазоном мощности.
- Эти преобразователи уменьшат эффекты трения, а также другие механические нелинейности.
- Благодаря технологии интегральных схем многие системы компактны, портативны и имеют меньший вес.
- Вероятность механических поломок исключена.
- Проблемы с инерцией массы могут быть уменьшены.
- Отсутствие механического износа.
недостатки электромеханических преобразователей обсуждаются ниже.
- Этот преобразователь стоит дорого.
- При проектировании схемы следует учитывать эффекты старения и дрейф параметров активных компонентов. Таким образом, это усложнит конструкцию.
Приложения
применение электромеханического преобразователя обсуждаются ниже.
- Электромеханический преобразователь используется для преобразования электрического сигнала в звуковые волны или звуковых волн в электрический сигнал.
- Этот преобразователь изменяет физическое движение в напряжение o/p, амплитуду и фазу, где они пропорциональны положению.
- Этот преобразователь принимает волны от электрической системы и передает их механической системе.
- Они используются для измерения вибрации.
- Это используется для обеспечения линейного выхода, который пропорционален вводу углового смещения.
- Электромеханический преобразователь, например РВДТ в основном используется для измерения углового смещения.
- Это устройство изменяет сигнал с электрического на механический или физический с помощью движущихся частей.
- Этот тип преобразователя в основном предназначен для замены моментного двигателя в сервоприводе заслонки с фиксированной форсункой.
- Электромеханический преобразователь РВДТ преобразует прямолинейное движение объекта, с которым он механически связан, в эквивалентный электрический сигнал.
В чем разница между электромеханическим преобразователем и электрохимическим преобразователем?
Электромеханический преобразователь представляет собой устройство, которое либо преобразует электрический сигнал в звуковые волны, либо преобразует звуковую волну в электрический сигнал. Электрохимический преобразователь используется для регистрации изменений в форме электрического сигнала, который прямо пропорционален концентрации анализируемого вещества.
Как выбрать правильный электромеханический преобразователь для конкретного применения?
При выборе электромеханического преобразователя необходимо учитывать множество параметров, таких как рабочий диапазон, точность, принцип работы, чувствительность, эффект нагрузки, совместимость с окружающей средой и т. д.
Можно ли использовать электромеханические преобразователи в опасных средах?
Если электромеханический преобразователь электрически подключен к какому-либо оборудованию в опасной среде, то при последовательном соединении следует использовать электрический защитный барьер.
Как откалибровать электромеханический преобразователь?
Механический преобразователь необходимо калибровать в течение всего срока службы, поскольку чувствительность этого преобразователя изменяется в зависимости от использования и нагрузок, приложенных к материалам, из которых они изготовлены. Таким образом, для калибровки электромеханического преобразователя используется метод взаимности, который обеспечивает описание принципа метода, а затем его применения при калибровке электромеханического преобразователя.
Каковы некоторые общие советы по устранению неполадок для электромеханических преобразователей?
- Поиск и устранение неисправностей используется для проверки работоспособности преобразователя с помощью вольтметра. Подключите этот преобразователь к вольтметру и возбудите преобразователь с помощью соответствующего напряжения возбуждения. После этого измерьте выходное напряжение преобразователя без нагрузки.
- Убедитесь, что нагрузка и давление постоянны или нет.
- Проверьте стабильность источника питания возбуждения.
- Проверьте милливольт o/p с помощью вольтметра.
- Обеспечьте наличие радиопомех или электромагнитных помех.
Таким образом, это обзор электромеханических датчик - рабочий Принцип, типы, преимущества, недостатки и области применения. Преобразователь, который принимает волны от электрической системы и передает их механической системе, также известен как электромагнитный преобразователь. Вот вопрос к вам, что такое преобразователь?
