Что такое типы преобразователей и их применение

Есть разные электрические и электронные компоненты используются для построения схем и проектов для студентов инженерных специальностей. Компонентами являются активные и пассивные компоненты, датчики, преобразователи, передатчики, приемники, модули (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) и так далее. В общем, процесс трансдукции включает преобразование одной формы энергии в другую. Этот процесс в основном включает в себя чувствительный элемент для измерения входящей энергии и последующего преобразования ее в другую форму с помощью преобразовательного элемента. Measurand сообщает свойство, количество или состояние, которое преобразователь пытается преобразовать в электрический выходной сигнал. Здесь в этой статье обсуждается, что такое преобразователь, типы преобразователей и их применение.

Что такое преобразователи / типы преобразователей?

Преобразователь представляет собой электрическое устройство, которое используется для преобразования одной формы энергии в другую. В общем, эти устройства работают с разными типами энергии, такими как механическая, электроэнергия , световая энергия, химическая энергия, тепловая энергия, акустическая энергия, электромагнитная энергия и так далее.

Преобразователь

Например, рассмотрим микрофон, который мы используем в повседневной жизни в телефонах, мобильных телефонах, который преобразует звук в электрические сигналы, а затем усиливает его до желаемого диапазона. Затем преобразует электрические сигналы в аудиосигналы на выключателе громкоговорителя. В настоящее время люминесцентные лампы используются для освещения, превращая электрическую энергию в световую.

Самый лучший преобразователь Примеры громкоговорители, микрофоны, положение, термометры, антенна и датчик давления. Точно так же существуют различные типы преобразователей, используемых в электрические и электронные проекты .

Условия для типов датчиков

Некоторые условия, которые в основном используются для измерения скорости датчиков, обсуждаются ниже.

Динамический диапазон

Динамический диапазон преобразователя - это соотношение между сигналом с высокой амплитудой и сигналом с минимальной амплитудой, чтобы преобразователь мог эффективно преобразовывать. Когда датчики имеют высокий динамический диапазон, они становятся более точными и чувствительными.

Повторяемость

Повторяемость - это способность преобразователя генерировать одинаковый выходной сигнал после того, как он стимулирован аналогичным входом.

Шум

На выходе преобразователя появляется некоторый случайный шум. В преобразователях электрического типа добавленный им шум может быть электрическим из-за теплового воздействия зарядов в цепях. Маленькие сигналы могут быть искажены шумом больше, чем большие сигналы.

Гистерезис

В этом свойстве выходной сигнал преобразователя зависит не только от его текущего входа, но также и от его прошлого входа. Например, в исполнительном механизме используется зубчатая передача, которая имеет некоторую реакцию, когда направление движения исполнительного механизма переворачивается, тогда будет зона затухания до того, как выход исполнительного механизма перевернется из-за люфта между зубьями шестерни.

Типы преобразователей и их применение

Существует множество типов преобразователей, таких как преобразователь давления, пьезоэлектрический преобразователь, ультразвуковой преобразователь, преобразователь температуры и т. Д. Давайте обсудим использование различных типов преобразователей в практических приложениях.

Некоторые типы преобразователей, такие как активный преобразователь и пассивный преобразователь, зависят от того, требуется ли источник питания или нет.

Типы преобразователей

Активный преобразователь не требует источника питания для своей работы. Эти преобразователи работают по принципу преобразования энергии. Они генерируют электрический сигнал, пропорциональный i / p. Лучший пример этого преобразователя - термопара. В то время как пассивный преобразователь требует для своей работы внешнего источника питания. Они генерируют o / p в виде емкости, сопротивления. Затем он должен быть преобразован в эквивалентный сигнал напряжения или тока. Лучшим примером пассивного преобразователя является фотоэлемент.

Ультразвуковой преобразователь

Основная функция ультразвукового преобразователя - преобразовывать электрические сигналы в ультразвуковые волны. Этот преобразователь также можно назвать емкостным или пьезоэлектрическим преобразователем.

Ультразвуковой преобразователь

Применение ультразвукового преобразователя

Этот преобразователь можно использовать для измерения расстояния до звука на основе отражения. Это измерение основано на подходящем методе по сравнению с прямыми методами, в которых используются другие шкалы. Области, которые трудно найти, такие как зоны давления, очень высокие температуры, с использованием обычных методов измерение расстояния - непростая задача. Таким образом, эта измерительная система на основе преобразователя может использоваться в такой зоне.

Предлагаемая система использует 8051 микроконтроллеры , источники питания, модуль ультразвукового преобразователя, который включает в себя передатчик и приемник, используются блоки ЖК-дисплея, которые показаны на приведенной выше блок-схеме.

Здесь, если какое-либо препятствие или какой-либо объект обнаруживается ультразвуковым датчиком, он передает волны и отражается обратно от объекта, и эти волны принимаются датчиком. Время, затраченное на преобразователь для передачи & получение волн можно отметить, рассматривая скорость звука. Затем на основе скорости звука и предварительно запрограммированного микроконтроллера выполняется измерение расстояния и отображение на ЖК-дисплее. Здесь дисплей сопряжен с микроконтроллером. Ультразвуковой преобразователь генерирует волны частотой 40 кГц.

Датчик температуры

Преобразователь температуры - это электрическое устройство, которое используется для преобразования температуры устройства в другую величину, такую ​​как электрическая энергия, давление или механическая энергия, затем величина будет отправлена ​​в контрольное устройство для контроля температуры устройства.

Применение датчика температуры

Датчик температуры используется для измерения температуры воздуха, чтобы контролировать температуру несколько систем управления вроде кондиционирования, отопления, вентиляции и так далее.

Блок-схема автоматического регулятора скорости вращения вентилятора на базе Arduino, контролирующего температуру

Давайте рассмотрим практический пример датчика температуры, который используется для контроля температуры любого устройства, исходя из необходимости в различных промышленных приложениях. Автоматический регулятор скорости вращения вентилятора на базе Arduino, контролирующий температуру и показывающий измерение температуры на ЖК дисплей .

В предлагаемой системе IC LM35 используется как датчик температуры. An Плата Arduino используется для управления различными функциями, включая аналого-цифровое преобразование и ЖК-дисплей, подключенный на рис.

Температуру можно зафиксировать с помощью таких настроек, как INC и DEC для увеличения и уменьшения. На основе измеренной температуры программа платы Arduino сгенерирует широтно-импульсную модуляцию o / p. Результат этого используется для управлять вентилятором постоянного тока через микросхему драйвера двигателя.

Пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрический преобразователь - это особый вид датчика, основная функция которого - преобразовывать механическую энергию в электрическую. Таким же образом электрическая энергия может быть преобразована в механическую энергию.

Пьезоэлектрический преобразователь

Применение пьезоэлектрических преобразователей

• Этот датчик в основном используется для обнаружения удара палки-барабанщика о пэды электронных барабанов. А также используется для обнаружения движения мышцы, что можно назвать акселеромиографией.
• Нагрузка двигателя может быть определена путем вычисления различных абсолютных давлений, что может быть выполнено с использованием этих преобразователей в качестве датчика абсолютного давления в атмосферном давлении в системах впрыска топлива.
• Этот датчик может использоваться в качестве датчика детонации в системах управления автомобильным двигателем для определения детонации двигателя.

Датчик давления

Датчик давления - это особый вид датчика, который изменяет давление, передаваемое в электрические сигналы. Эти преобразователи также называются индикаторами давления, манометрами, пьезометрами, преобразователями и датчики давления .

Применение датчика давления

Преобразователь давления используется для измерения давления определенного количества, например газа или жидкости, путем преобразования давления в электрическую энергию. Различные типы этих преобразователей, такие как преобразователь усиленного напряжения, преобразователь базового давления тензодатчика, преобразователь давления в милливольтах (мВ), преобразователь давления 4-20 мА и преобразователь давления.

Преобразователи давления применяются в основном для измерения высоты, давления, уровня или глубины, измерения расхода и испытания на герметичность. Эти преобразователи могут использоваться для выработки электроэнергии под прерывателем скорости на шоссе или дорогах, где сила транспортных средств может быть преобразована в электрическую энергию.

Классификация типов преобразователей

Существуют различные методы классификации преобразователей, которые включают, но не ограничиваются функцией преобразователя, структурой в противном случае их работой. Классифицировать преобразователи, такие как входные и выходные преобразователи, чрезвычайно просто, но они рассматриваются как простые преобразователи сигналов. Основная функция входного преобразователя - измерение величин от неэлектрических до электрических.

С другой стороны, преобразователи o / p работают совершенно противоположно, потому что их электрические сигналы являются входными, а неэлектрические - выходными сигналами, такими как смещение, сила, давление, крутящий момент и т.
Преобразователи подразделяются на три типа в зависимости от принципа действия: электрические, тепловые и механические. Следующие три метода используются для классификации преобразователей.

• Физический эффект
• Физическое количество
• Источник энергии
• Принцип трансдукции
• Первичный и вторичный преобразователи
• Аналоговый и цифровой преобразователь
• Преобразователь и обратный преобразователь

Физический эффект

Первую классификацию преобразователя можно провести на основе физического воздействия. Это первая классификация преобразователя, которая зависит от физического воздействия и используется для изменения величины с физической на электрическую. Например, изменение сопротивления медных элементов будет пропорционально изменению температуры. Вот физические эффекты, которые используются для изменения сопротивления, индуктивности, емкости, эффекта Холла и пьезоэлектрического эффекта.

Физическое количество

Вторая классификация преобразователя может быть сделана на основе измененных физических величин, то есть конечного использования преобразователя после преобразования. Например, датчик давления - это датчик, который преобразует давление в электрический сигнал. Классификация преобразователей по физическим характеристикам включает следующее.

• Датчик расхода, такой как расходомер
• Датчик ускорения, такой как акселерометр
• Датчик температуры типа термопары
• Датчик уровня, такой как торсионная трубка
• Датчик давления типа Bourdon Gauge
• Преобразователь смещения, например, линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT)
• Датчик силы как динамометр

Источник энергии

Классификация преобразователей по источнику энергии может быть сделана по двум типам, которые включают следующие.

• Активные преобразователи
• Пассивные преобразователи

Активные преобразователи

В преобразователях этого типа входная энергия может использоваться в качестве управляющего сигнала при передаче энергии с использованием источника питания в направлении пропорционального выхода.

Например, в активном преобразователе, таком как тензодатчик, деформация может быть преобразована в сопротивление. Однако, поскольку энергия деформируемого элемента меньше, выходная энергия может подаваться через внешний источник питания.

Пассивные преобразователи

В этом преобразователе входная энергия может быть преобразована непосредственно в выходную. Например, пассивный преобразователь, такой как термопара, где тепловая энергия может поглощаться из входа, может быть преобразована в напряжение или электрические сигналы.

Принцип трансдукции

Классификация преобразователя может быть сделана на основе среды преобразования. Здесь среда может быть емкостной, резистивной или индуктивной в зависимости от метода преобразования, который заключается в том, как входной преобразователь изменяет входной сигнал на сопротивление, индуктивность и емкость соответственно.

Первичный и вторичный преобразователи

Первичный преобразователь включает электрические и механические устройства. Механические устройства также называются первичными преобразователями, которые используются для изменения физической величины i / p на механический сигнал. Основная функция второго преобразователя заключается в изменении сигнала с механического на электрический. Величина сигнала o / p в основном зависит от механического сигнала i / p.

пример

Лучшим примером первичного и вторичного преобразователей является трубка Бурдона, потому что, таким образом, трубка работает как первичный преобразователь, замечая силу, а также превращая ее в дислокацию с открытого конца. Вывих открытых концов перемещает центр LVDT. Движение центра может вызвать выходное напряжение, которое напрямую зависит от смещения открытого конца трубки.

Таким образом, в трубке происходят два типа трансдукции. Во-первых, сила может быть преобразована в дислокацию, а затем она преобразуется в напряжение с помощью LVDT. Трубка Бурдона является основным датчиком, а LVDT - вторичным датчиком.

Аналоговый и цифровой преобразователь

Классификация преобразователя может быть сделана на основе его выходных сигналов, которые являются непрерывными в противном случае дискретными.

Основная функция аналогового преобразователя - изменение количества входных сигналов на постоянную функцию. Лучшими примерами аналогового преобразователя являются LVDT, термопара, тензодатчик и термистор. Цифровые преобразователи используются для изменения количества входного сигнала на цифровой сигнал, работающий на низкой или высокой мощности.

Цифровой преобразователь используется для измерения физических величин для передачи данных, таких как закодированные цифровые сигналы, а не непрерывно меняющиеся напряжения или токи. Типы цифровых преобразователей: энкодеры вала, цифровые резольверы, цифровые тахометры, датчики эффекта Холла и концевые выключатели.

Преобразователь и обратные преобразователи

Преобразователь - Устройство, преобразующее неэлектрическую величину в электрическую величину, известно как преобразователь.

Обратный преобразователь - Преобразователь, который преобразует электрическую величину в физическую величину, такой тип преобразователей известен как обратный преобразователь. Преобразователь имеет высокий электрический вход и низкий неэлектрический выход.

Датчик тензодатчика

Основная функция тензометрического преобразователя - электрическое преобразование физических величин. Они работают, преобразуя физические величины в механическое давление в компоненте, известном как чувствительный элемент, и после этого преобразуют напряжение электрически с помощью тензодатчика.

Тензометрический датчик

Конструкция чувствительного элемента, а также тензодатчика оптимально спроектирована для обеспечения удобного обращения с изделиями и обеспечения высочайшей точности. Эти преобразователи обычно классифицируются в зависимости от их применения в строительстве / гражданском строительстве или общих типов. Некоторые преобразователи общего типа используются в строительстве или гражданском строительстве. Типы тензометрических преобразователей: проволочный тензодатчик, тензодатчик из фольги и полупроводниковый тензодатчик.

Индуктивный преобразователь

Индуктивный преобразователь работает по принципу изменения индуктивности из-за значительного преобразования в пределах измеряемой величины. Например, LVDT - это тип индуктивного преобразователя, который используется для измерения смещения, такого как неравенство напряжения между двумя его вторичными напряжениями. Эти напряжения являются результатом индукции из-за изменения магнитного потока во вторичной катушке из-за смещения стального стержня. Типы индуктивных преобразователей: простая индуктивность и двухкатушечная взаимная индуктивность.

Индуктивный преобразователь

Типы преобразователей Характеристики

Ниже приведены характеристики преобразователя, которые определяются путем изучения отклика преобразователя на различные i / p-сигналы. Условия испытаний максимально точно создают определенные рабочие условия. К тестовым данным могут быть применены методы вычислительной и стандартной статистики.

Характеристики преобразователя играют ключевую роль при выборе соответствующего преобразователя, особенно для конкретной конструкции. Поэтому знание его характеристик необходимо для правильного выбора. Таким образом, характеристики преобразователя делятся на два типа: статические и динамические.

• Точность
• Разрешение
• Чувствительность
• Дрейф
• Линейность
• Соответствие
• Охватывать
• Гистерезис
• Искажение
• Шум
• Линейность
• Чувствительность
• Разрешение
• Порог
• Диапазон и диапазон
• Точность
• Стабильность
• Дрейф
• Повторяемость
• Ответная реакция
• Порог
• Входные и выходные импедансы

Статические характеристики

Статические характеристики преобразователя представляют собой набор критериев действия, которые распознаются во время статической калибровки, что означает объяснение значения измерения путем фундаментального сохранения рассчитанных величин, поскольку постоянные значения меняются очень медленно.

Для приборов можно определить набор критериев для расчета величин, которые постепенно изменяются со временем, в противном случае в основном постоянные, не меняющиеся во времени, известны как статические характеристики. Характеристики включают следующее.

Динамические характеристики

Динамические характеристики преобразователя влияют на его рабочие характеристики, если измеренная емкость является функцией времени, которое быстро изменяется во времени. Если эти характеристики зависят от характеристик преобразователя, то измеряемая величина в основном стабильна.

Таким образом, эти характеристики зависят от динамических входов, поскольку они зависят от своих собственных параметров и характера входного сигнала. К динамическим характеристикам преобразователя относятся следующие.

• верность
• Скорость ответа
• Пропускная способность
• Динамическая ошибка

В общем, обе характеристики преобразователя, такие как статические и динамические, будут проверять его работу и указывать, насколько эффективно он может распознавать предпочтительные входные сигналы, а также отказываться от ненужных входных сигналов.

Типы преобразователей Приложения

Применение типов преобразователей обсуждается ниже.

• Типы преобразователей используются в электромагнитных устройствах, таких как антенны, магнитные картриджи, датчики на эффекте Холла, головки для чтения и записи дисков.
• Типы преобразователей используются в электромеханических приложениях, таких как акселерометры, LVDT, гальванометры, датчики давления, тензодатчики, MEMS, потенциометры, датчики воздушного потока, линейные и вращательные двигатели.
• Типы датчиков используются в электрохимических приложениях, таких как датчики кислорода, датчики водорода, pH-метры,
• Типы преобразователей используются в электроакустических приложениях, таких как динамики, пьезоэлектрические кристаллы, микрофоны, ультразвуковые трансиверы, гидролокаторы и т. Д.
• Типы преобразователей используются в фотоэлектрических устройствах, таких как светодиоды, фотодиоды, лазерные диоды, фотоэлементы, LDR, люминесцентные лампы, лампы накаливания и фототранзисторы.
• Типы преобразователей используются в термоэлектрических устройствах, таких как термисторы, термопары, датчики температуры сопротивления (RTD).
• Типы преобразователей используются в радиоакустических приложениях, таких как трубка Гейгера-Мюллера, радиопередатчики и приемники.

Таким образом, это все о различные типы преобразователей используется в нескольких электротехнические и электронные проекты . Вы очарованыреализация проектов с использованием преобразователей? Затем, пожалуйста, дайте свои предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова основная функция преобразователя?