Transdüser Tipleri Nelerdir ve Uygulamaları

Çeşitli var elektrik ve elektronik bileşenler mühendislik öğrencileri için devreler ve projeler inşa etmek için kullanılır. Bileşenler, aktif ve pasif yardımcı bileşenler, sensörler, dönüştürücüler, vericiler, alıcılar, modüller (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) ve benzeridir. Genel olarak, iletim süreci, bir enerji formunun başka bir forma dönüştürülmesini içerir. Bu süreç, esas olarak, giriş enerjisini algılamak ve ardından onu bir iletim elemanıyla başka bir forma dönüştürmek için bir algılama elemanı içerir. Ölçülen değer, dönüştürücünün bir elektrik çıkışına dönüştürmeye çalıştığı özelliği, miktarı veya durumu söyler. Burada, bu makale dönüştürücü nedir, dönüştürücü türleri ve dönüştürücü uygulamalarını tartışmaktadır.

Dönüştürücü / Dönüştürücü Türleri nedir?

Bir dönüştürücü bir enerji formunu başka bir forma dönüştürmek için kullanılan elektrikli bir cihazdır. Genel olarak, bu cihazlar mekanik gibi farklı enerji türleriyle ilgilenir. elektrik enerjisi , ışık enerjisi, kimyasal enerji, termal enerji, akustik enerji, elektromanyetik enerji vb.

Dönüştürücü

Örneğin, telefonlarda, cep telefonlarında günlük hayatta kullandığımız, sesi elektrik sinyallerine dönüştüren ve ardından onu tercih edilen aralığa yükselten bir mikrofon düşünün. Daha sonra, elektrik sinyallerini hoparlörün o / p'sinde ses sinyallerine dönüştürür. Günümüzde floresan ampuller aydınlatma için kullanılıyor, elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürüyor.

En iyisi dönüştürücü örnekler hoparlörler, mikrofonlar, konum, termometreler, anten ve basınç sensörüdür. Aynı şekilde, kullanılan farklı tipte dönüştürücüler vardır. elektrik ve elektronik projeler .

Dönüştürücü Türleri için Koşullar

Esas olarak dönüştürücüleri derecelendirmek için kullanılan bazı koşullar aşağıda tartışılmıştır.

Dinamik Aralık

Dönüştürücünün dinamik aralığı, yüksek genlikli sinyal ile en düşük genlikli sinyal arasındaki orandır, böylece dönüştürücü verimli bir şekilde çevirebilir. Dönüştürücüler yüksek bir dinamik aralığa sahip olduğunda, daha hassas ve aynı zamanda daha hassastır.

Tekrarlanabilirlik

Tekrarlanabilirlik, dönüştürücünün benzer bir girişle uyarıldığında eşit bir çıktı üretme yeteneğidir.

gürültü, ses

Dönüştürücünün çıkışı bazı rastgele gürültüler ekler. Elektrik tipi dönüştürücülerde, bununla eklenen gürültü, devreler içindeki yüklerin ısıl etkisinden dolayı elektriksel olabilir. Küçük sinyaller, büyük sinyallere göre gürültüden daha fazla bozulabilir.

Histerezis

Bu özellikte, dönüştürücünün çıkışı yalnızca mevcut girişine değil, aynı zamanda geçmiş girişine de bağlıdır. Örneğin, bir aktüatör, bir miktar tepki gösteren bir dişli takımı kullanır, aktüatörün hareket yönü tersine döndüğünde, aktüatörün çıkışı, dişlinin dişleri arasında oynayarak tersine dönmeden önce bir ölü bölge olacaktır.

Transdüser Tipleri ve Uygulamaları

Basınç dönüştürücü, piezoelektrik dönüştürücü, ultrasonik dönüştürücü, sıcaklık dönüştürücü ve benzeri gibi çeşitli dönüştürücü türleri vardır. Pratik uygulamalarda farklı tipte dönüştürücülerin kullanımını tartışalım.

Aktif dönüştürücü ve pasif dönüştürücüler gibi bazı dönüştürücü türleri, bir güç kaynağının gerekli olup olmadığına bağlıdır.

Dönüştürücü Türleri

Aktif dönüştürücü, işlemleri için herhangi bir güç kaynağına ihtiyaç duymaz. Bu dönüştürücüler, enerji dönüşümü ilkesine göre çalışır. İ / p ile orantılı bir elektrik sinyali üretirler. Bu dönüştürücünün en iyi örneği bir termokupldur. Oysa pasif dönüştürücü, çalışması için harici bir güç kaynağı gerektirir. Kapasitans, direnç şeklinde bir o / p üretirler. Daha sonra bunun eşdeğer bir voltaja veya akım sinyaline dönüştürülmesi gerekir. Pasif dönüştürücü için en iyi örnek bir fotoseldir.

Ultrasonik Dönüştürücü

Ultrason dönüştürücünün ana işlevi, elektrik sinyallerini ultrason dalgalarına dönüştürmektir. Bu dönüştürücü, kapasitif veya piezoelektrik dönüştürücüler olarak da adlandırılabilir.

Ultrasonik Dönüştürücü

Ultrasonik Dönüştürücü Uygulaması

Bu dönüştürücü, yansımaya bağlı olarak sesin mesafesini ölçmek için kullanılabilir. Bu ölçüm, farklı ölçüm ölçekleri kullanan düz yöntemlerle karşılaştırıldığında uygun bir yönteme dayanmaktadır. Basınçlı alanlar, çok yüksek sıcaklıklar gibi bulunması zor alanlar, geleneksel yöntemler kullanılarak mesafenin ölçülmesi basit bir iş değildir. Dolayısıyla, bu dönüştürücü tabanlı ölçüm sistemi bu tür bir bölgede kullanılabilir.

Önerilen sistem kullanır 8051 mikro denetleyiciler Yukarıdaki blok diyagramda gösterilen güç kaynakları, verici ve alıcı içeren bir ultrasonik güç çevirici modülü, LCD ekran blokları kullanılır.

Burada ultrasonik dönüştürücü tarafından algılanan herhangi bir engel veya nesne bulunursa, dalgaları ileterek nesneden geri yansır ve bu dalgalar dönüştürücü tarafından alınır. Tarafından tüketilen zaman iletmek için dönüştürücü & Dalgaların alınması ses hızı dikkate alınarak not edilebilir. Daha sonra, ses hızına bağlı olarak ve önceden programlanmış bir mikro denetleyici gerçekleştirilir, böylece mesafe ölçülür ve bir LCD ekranda görüntülenir. Burada, ekran bir mikro denetleyici ile arayüzlenmiştir. Ultrasonik dönüştürücü, 40kHz frekans dalgaları üretir.

Sıcaklık Dönüştürücü

Sıcaklık dönüştürücü, bir cihazın sıcaklığını elektrik enerjisi veya basınç veya mekanik enerji gibi başka bir miktara dönüştürmek için kullanılan elektrikli bir cihazdır, ardından miktar cihaza gönderilir. sıcaklığı kontrol etmek için kontrol cihazı cihazın.

Sıcaklık Transdüseri Uygulaması

Hava sıcaklığını ölçmek için bir sıcaklık dönüştürücü kullanılır, böylece hava sıcaklığı kontrol edilir. birkaç kontrol sistemi Klima, ısıtma, havalandırma vb. gibi.

Sıcaklık Blok Şemasını kontrol eden Arduino tabanlı otomatik fan hız regülatörü

Farklı endüstriyel uygulamaların gerekliliğine bağlı olarak herhangi bir cihazın sıcaklığını kontrol etmek için kullanılan bir sıcaklık dönüştürücüsünün pratik bir örneğini ele alalım. Arduino tabanlı bir otomatik fan hız regülatörü sıcaklığı kontrol eder ve bir sıcaklık ölçüsü gösterir. LCD ekran .

Önerilen sistemde, IC LM35 sıcaklık dönüştürücü olarak kullanılır. Bir Arduino kurulu aşağıdakileri içeren çeşitli işlevleri kontrol etmek için kullanılır analogdan dijitale dönüştürme ve yukarıdaki şekle bağlanan bir LCD ekran.

Sıcaklık, artırma ve azaltma için INC ve DEC gibi ayarlar kullanılarak sabitlenebilir. Ölçülen sıcaklığa bağlı olarak, bir Arduino kartının programı tarafından bir darbe genişlik modülasyonu o / p üretilecektir. Bunun çıktısı, DC fanını kontrol et motor sürücüsü IC aracılığıyla.

Piezoelektrik Dönüştürücü

Bir piezoelektrik dönüştürücü, özel bir sensör türüdür ve bu dönüştürücünün ana işlevi, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektir. Aynı şekilde elektrik enerjisi de mekanik enerjiye dönüştürülebilir.

Piezoelektrik Dönüştürücü

Piezoelektrik Dönüştürücü Uygulamaları

• Bu dönüştürücü esas olarak çubuk davulcunun elektronik davul pedleri üzerindeki etkisini tespit etmek için kullanılır. Ayrıca akseleromiyografi olarak adlandırılabilecek kas hareketini tespit etmek için de kullanılır.
• Motorun yükü, bu dönüştürücüler yakıt enjeksiyon sistemlerinde MAP sensörü olarak kullanılarak yapılabilen çeşitli mutlak basınç hesaplanarak belirlenebilir.
• Bu sensör, motorun vuruntusunu fark etmek için otomotiv motor yönetim sistemlerinde vuruntu sensörü olarak kullanılabilir.

Basınç çevirici

Basınç dönüştürücü, elektrik sinyallerine zorlanan basıncı değiştiren özel bir sensör türüdür. Bu dönüştürücüler ayrıca basınç göstergeleri, manometreler, piyezometreler, vericiler ve Basınç sensörleri .

Basınç Transdüseri Uygulaması

Basınç dönüştürücü, basıncı elektrik enerjisine dönüştürerek gaz veya sıvı gibi belirli bir miktarın basıncını ölçmek için kullanılır. Bu dönüştürücülerin farklı türleri, yükseltilmiş voltaj dönüştürücü, gerinim ölçer temel basınç dönüştürücü, milivolt (mv) basınç dönüştürücü, 4-20mA basınç dönüştürücü ve basınç dönüştürücü gibi.

Basınç dönüştürücünün uygulamaları temel olarak irtifa algılama, basınç algılama, seviye veya derinlik algılama, akış algılama ve sızıntı testini içerir. Bu dönüştürücüler, araçların kuvvetinin elektrik enerjisine dönüştürülebildiği otoyollarda veya yollarda hız kesiciler altında elektrik enerjisi üretmek için kullanılabilir.

Transdüser Türlerinin Sınıflandırılması

Dönüştürücünün işlevini içeren ancak bunlarla sınırlı olmayan dönüştürücüleri sınıflandırmak için farklı yöntemler vardır, aksi takdirde çalışmalarının meydana gelmesini sağlar. Giriş ve Çıkış Dönüştürücüleri gibi dönüştürücüleri kategorize etmek son derece basittir, ancak basit sinyal dönüştürücüler gibi işlem görürler. Giriş dönüştürücüsünün ana işlevi, elektriksizden elektriğe kadar miktarları ölçmektir.

Öte yandan, o / p dönüştürücüler oldukça zıttır çünkü elektrikleri giriş sinyalleridir, elektriksiz ise yer değiştirme, kuvvet, basınç, tork vb. Gibi çıkış sinyalleridir.
Transdüserler, elektriksel, termal ve mekanik gibi çalışma prensiplerine göre üç tipte sınıflandırılır. Transdüserleri sınıflandırmak için aşağıdaki üç yöntem kullanılır.

• Fiziksel Etki
• Fiziksel miktar
• Enerji kaynağı
• Transdüksiyon Prensibi
• Birincil ve İkincil Dönüştürücü
• Analog ve Dijital Dönüştürücü
• Dönüştürücü ve Ters Dönüştürücü

Fiziksel Etki

Dönüştürücünün ilk sınıflandırması, fiziksel etkiye göre yapılabilir. Bu, miktarı fizikselden elektriğe değiştirmek için kullanılan, dönüştürücünün fiziksel etkiye bağlı ilk sınıflandırmasıdır. Örneğin direnç içindeki bakır elementlerin değişimi, sıcaklık değişimi ile orantılı olacaktır. Dirençte, endüktanda, kapasitansta, Hall Etkisinde ve piezoelektrik etkide değişiklik için kullanılan fiziksel etkiler.

Fiziksel miktar

Dönüştürücünün ikinci sınıflandırması, değiştirilen fiziksel miktara, yani dönüştürmenin arkasındaki dönüştürücünün son kullanımına göre yapılabilir. Örneğin, Basınç Dönüştürücü, basıncı elektrik sinyaline dönüştüren bir dönüştürücüdür. Dönüştürücünün fiziksel miktara göre sınıflandırılması aşağıdakileri içerir.

• Akış Ölçer gibi akış dönüştürücü
• İvmeölçer gibi hızlanma dönüştürücü
• Termokupl gibi sıcaklık dönüştürücü
• Tork Tüpü gibi seviye dönüştürücü
• Bourdon Gauge gibi basınç dönüştürücü
• Doğrusal Değişken Diferansiyel Trafo (LVDT) gibi deplasman dönüştürücü
• Dönüştürücüyü dinamometre gibi zorla

Enerji kaynağı

Dönüştürücünün enerji kaynağına dayalı olarak sınıflandırılması, aşağıdakileri içeren iki tür aracılığıyla yapılabilir.

• Aktif Dönüştürücüler
• Pasif Dönüştürücüler

Aktif Dönüştürücüler

Bu tip dönüştürücülerde, orantılı çıkışa doğru bir güç kaynağı kullanarak enerji iletirken giriş enerjisi bir kontrol sinyali olarak kullanılabilir.

Örneğin, gerinim ölçer gibi aktif bir dönüştürücüde gerilim, direnç olarak değiştirilebilir. Bununla birlikte, gerilen elemanın enerjisi daha az olduğu için, çıkış için enerji harici bir güç kaynağı üzerinden verilebilir.

Pasif Dönüştürücüler

Bu dönüştürücüde, giriş enerjisi doğrudan çıkışa dönüştürülebilir. Örneğin, Termokupl gibi pasif bir dönüştürücü, ısı enerjisinin girişten emilebildiği her yerde, voltaj veya elektrik sinyallerine dönüştürülebilir.

Transdüksiyon Prensibi

Dönüştürücünün sınıflandırılması, dönüştürme ortamına göre yapılabilir. Burada ortam, giriş dönüştürücüsünün giriş sinyalini sırasıyla direnç, endüktans ve kapasitansa nasıl değiştirdiği dönüştürme yöntemine dayalı olarak kapasitif, dirençli veya endüktif olabilir.

Birincil ve İkincil Dönüştürücü

Birincil dönüştürücü, elektrikli ve mekanik cihazları içerir. Mekanik cihazlar, fiziksel i / p miktarını mekanik bir sinyale dönüştürmek için kullanılan birincil dönüştürücüler olarak da adlandırılır. İkinci bir dönüştürücünün ana işlevi, sinyali mekanikten elektriğe değiştirmek için kullanılır. O / p sinyalinin büyüklüğü esas olarak i / p mekanik sinyale bağlıdır.

Misal

Birincil ve ikincil dönüştürücünün en iyi örneği Bourdon Tüpüdür çünkü bu nedenle tüp, kuvveti fark etmek ve açık ucundan bir dislokasyona dönüştürmek için birincil dönüştürücü gibi çalışır. Açık uçların çıkması, LVDT'nin merkezini hareket ettirir. Merkez hareketi, doğrudan tüp açık ucunun çıkmasına göre olan çıkış voltajını indükleyebilir.

Bu nedenle, iki tür transdüksiyon tüp içinde gerçekleşir. İlk olarak kuvvet bir dislokasyona dönüştürülebilir ve bundan sonra LVDT kullanılarak gerilime dönüştürülür. Bourdon Tüpü ana dönüştürücü iken LVDT ikincil dönüştürücüdür.

Analog ve Dijital Dönüştürücü

Bir transdüserin sınıflandırılması, sürekli olan, aksi takdirde ayrık olan çıkış sinyallerine göre yapılabilir.

Analog dönüştürücünün ana işlevi, giriş miktarını sabit bir işleve dönüştürmektir. Analog dönüştürücünün en iyi örnekleri LVDT, termokupl, gerinim ölçer ve termistördür. Dijital dönüştürücüler, bir girişin miktarını düşük veya yüksek güçte çalışan bir dijital sinyale dönüştürmek için kullanılır.

Sürekli değişen voltajlar veya akımlar yerine, verileri kodlanmış dijital sinyaller gibi iletmek için fiziksel büyüklükleri ölçmek için bir dijital dönüştürücü kullanılır. Dijital dönüştürücü türleri, Şaft Kodlayıcıları, Dijital Çözücüler, Dijital Takometreler, Hall Etkisi Sensörleri ve Limit Anahtarlarıdır.

Dönüştürücü ve Ters Çeviriciler

Dönüştürücü - Elektriksel olmayan miktarı bir elektrik miktarına çeviren cihaz, dönüştürücü olarak bilinir.

Ters Dönüştürücü - Elektrik miktarını fiziksel bir miktara dönüştüren dönüştürücü, bu tür dönüştürücüler ters dönüştürücü olarak bilinir. Dönüştürücünün yüksek elektrik girişi ve düşük elektriksel olmayan çıkışı vardır.

Gerinim Ölçer Dönüştürücü

Gerinim ölçer dönüştürücünün ana işlevi, fiziksel büyüklükleri elektriksel olarak dönüştürmektir. Algılama elemanı olarak bilinen bir bileşen içinde fiziksel miktarları mekanik basınca dönüştürerek çalışırlar ve bundan sonra gerinim ölçer kullanarak gerilimi elektriksel olarak dönüştürürler.

Gerinim ölçer

Gerinim ölçerin yanı sıra algılama elemanının yapısı, kullanım ve üstün hassasiyet ürünleri sağlamak için en uygun şekilde tasarlanmıştır. Bu dönüştürücüler genel olarak inşaat / inşaat mühendisliği türlerine veya genel türlere uygulanmalarına göre sınıflandırılır. Genel tipteki dönüştürücülerden bazıları inşaat veya inşaat mühendisliği alanında kullanılmaktadır. Gerinim ölçer dönüştürücü türleri, Tel Gerinim Ölçer, Folyo Gerinim Ölçer ve Yarı İletken Gerinim Ölçerdir.

Endüktif Dönüştürücü

Endüktif dönüştürücü, ölçülecek miktar dahilinde kayda değer bir dönüşüm nedeniyle endüktans değişim prensibine göre çalışır. Örneğin, LVDT, iki sekonder voltajı arasındaki voltaj eşitsizliği gibi yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılan bir tür endüktif dönüştürücüdür. Bu gerilimler, demir çubuğun yerinden çıkmasıyla ikincil bobin içindeki akının değişmesi nedeniyle indüksiyonun sonucudur. Endüktif dönüştürücü türleri Basit Endüktans ve İki Bobin Karşılıklı Endüktans'tır.

Endüktif Dönüştürücü

Transdüser Türleri Özellikleri

Bir dönüştürücünün özellikleri, bir dönüştürücünün çeşitli i / p sinyallerine o / p tepkisinin incelenmesiyle belirlenen aşağıda verilmektedir. Test koşulları, olabildiğince yakından belirli çalışma koşulları yaratır. Hesaplamalı ve standart istatistiksel yöntemler test verilerine uygulanabilir.

Dönüştürücünün özellikleri, özellikle belirli bir tasarım için uygun dönüştürücüyü seçerken önemli bir rol oynar. Bu nedenle, uygun seçim için özelliklerini bilmek şarttır. Dolayısıyla dönüştürücü özellikleri, statik ve dinamik olmak üzere iki kategoriye ayrılır.

• Hassas
• çözüm
• Duyarlılık
• Drift
• Doğrusallık
• Uygunluk
• Aralık
• Histerezis
• Çarpıtma
• gürültü, ses
• Doğrusallık
• Duyarlılık
• çözüm
• Eşik
• Aralık ve Aralık
• Doğruluk
• istikrar
• Drift
• Tekrarlanabilirlik
• Cevaplanabilirlik
• Eşik
• Giriş ve O / P Empedansları

Statik Özellikler

Dönüştürücünün statik özellikleri, statik kalibrasyon boyunca tanınan bir dizi eylem kriteridir; bu, sabit değerler çok yavaş değiştiği için hesaplanan miktarları temelde koruyarak ölçüm değerinin açıklaması anlamına gelir.

Enstrümanlar için, ölçüt seti, zamanla kademeli olarak değişen miktarları hesaplamak için tanımlanabilir, aksi takdirde çoğunlukla sabit olan, zaman içinde farklılık göstermeyen, statik özellikler olarak bilinir. Özellikler aşağıdakileri içerir.

Dinamik Özellikler

Ölçülen kapasite zamana göre hızla değişen bir zaman fonksiyonu olduğunda, dönüştürücünün dinamik özellikleri performansına doğru geçiş yapar. Bu özellikler dönüştürücünün performansına bağlı olduğunda, ölçülen miktar temelde sabittir.

Dolayısıyla bu özellikler dinamik girişlere dayanır çünkü kendi parametrelerine ve giriş sinyalinin karakterine bağlıdırlar. Dönüştürücünün dinamik özellikleri aşağıdakileri içerir.

• Sadakat
• Cevap hızı
• Bant genişliği
• Dinamik Hata

Genel olarak, bir dönüştürücünün statik ve dinamik gibi özellikleri, performansını doğrulayacak ve tercih edilen giriş sinyallerini ne kadar verimli bir şekilde tanıyabildiğini ve gereksiz girişleri reddedeceğini belirleyecektir.

Transdüser Türleri Uygulamaları

Dönüştürücü türlerinin uygulamaları aşağıda tartışılmıştır.

• Transdüser türleri antenler, manyetik kartuşlar, salon etkisi sensörleri, disk okuma ve yazma kafaları gibi elektromanyetik uygulamalarda kullanılır.
• Transdüser tipleri ivmeölçerler, LVDT, galvanometreler, basınç sensörleri, yük hücreleri, MEMS, potansiyometreler, hava akış sensörleri, doğrusal ve döner motorlar gibi elektromekanik uygulamalarda kullanılır.
• Dönüştürücü türleri, oksijen sensörleri, hidrojen sensörleri, pH metre gibi elektrokimyasal uygulamalarda kullanılır.
• Dönüştürücü türleri; hoparlörler, piezoelektrik kristaller, mikrofonlar, ultrasonik alıcı-vericiler, sonar vb. Gibi elektroakustik uygulamalarda kullanılır.
• Dönüştürücü türleri, LED, fotodiyotlar, lazer diyotlar, fotoelektrik hücreler, LDR'ler, floresan, akkor lambalar ve fototransistör gibi fotoelektrik uygulamalarda kullanılır.
• Transdüser türleri, termistörler, termokupllar, Direnç Sıcaklık Dedektörleri (RTD) gibi termoelektrik uygulamalarda kullanılır.
• Dönüştürücü türleri, Geiger-Muller Tube, radyo vericileri ve alıcıları gibi radyo akustik uygulamalarda kullanılır.

Böylece, bu tamamen farklı dönüştürücü türleri birkaçında kullanıldı elektrik ve elektronik projeleri . Hayran mısıntransdüserler kullanarak proje uygulamak? Ardından, lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak önerilerinizi verin. İşte size bir soru, dönüştürücünün ana işlevi nedir?