Wat zijn transducertypen en hun toepassingen?

Er zijn verschillende elektrische en elektronische componenten worden gebruikt om de circuits en projecten voor ingenieursstudenten te bouwen. De componenten zijn actieve en passieve componenten, sensoren, transducers, zenders, ontvangers, modules (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), enzovoort. Over het algemeen omvat het transductieproces de omzetting van de ene vorm van energie in een andere vorm. Dit proces omvat voornamelijk een sensorelement om de ingangsenergie te detecteren en deze vervolgens door een transductie-element om te zetten in een andere vorm. Measurand vertelt de eigenschap, hoeveelheid of staat die de transducer lijkt te vertalen in een elektrische output. Hier bespreekt dit artikel wat een transducer, transducertypen en toepassingen van de transducer zijn.

Wat zijn transducertypen / transducertypen?

Een transducer is een elektrisch apparaat dat wordt gebruikt om de ene vorm van energie om te zetten in een andere vorm. Over het algemeen werken deze apparaten met verschillende soorten energieën, zoals mechanische, elektrische energie , lichtenergie, chemische energie, thermische energie, akoestische energie, elektromagnetische energie, enzovoort.

Transducer

Denk bijvoorbeeld aan een microfoon die we in het dagelijks leven gebruiken in telefoons en mobiele telefoons, die het geluid omzet in elektrische signalen en het vervolgens versterkt tot het gewenste bereik. Verandert vervolgens de elektrische signalen in audiosignalen aan de o / p van de luidspreker. Tegenwoordig worden tl-lampen gebruikt voor verlichting, die elektrische energie omzetten in lichtenergie.

Het beste transducer voorbeelden zijn luidsprekers, microfoons, positie, thermometers, antenne en druksensor. Evenzo worden er verschillende soorten transducers gebruikt in elektrische en elektronische projecten ​

Voorwaarden voor transducertypes

Enkele voorwaarden die voornamelijk worden gebruikt om transducers te beoordelen, worden hieronder besproken.

Dynamisch bereik

Het dynamische bereik van de transducer is de verhouding tussen het signaal met hoge amplitude en het signaal met de kleinste amplitude, zodat de transducer efficiënt kan vertalen. Wanneer de transducers een hoog dynamisch bereik hebben, zijn ze zowel nauwkeuriger als gevoeliger.

Herhaalbaarheid

Herhaalbaarheid is het vermogen van de transducer om een ​​gelijke output te genereren zodra deze door een vergelijkbare input wordt gestimuleerd.

Lawaai

De output van de transducer voegt wat willekeurige ruis toe. In transducers van het elektrische type kan de hierdoor toegevoegde ruis elektrisch zijn vanwege de thermische werking van ladingen in circuits. De kleine signalen kunnen meer worden verstoord door de ruis dan grote signalen.

Hysterese

In deze eigenschap hangt de output van de transducer niet alleen af ​​van zijn huidige input, maar ook van zijn eerdere input. Een actuator gebruikt bijvoorbeeld een tandwieltrein die enige reactie heeft, wanneer de bewegingsrichting van de actuator kantelt, dan zal er een dode zone zijn voordat de output van de actuator kantelt door spel tussen de tanden van het tandwiel.

Transducertypes en hun toepassingen

Er zijn verschillende soorten transducers, zoals druktransducer, piëzo-elektrische transducer, ultrasone transducer, temperatuurtransducer, enzovoort. Laten we het gebruik van verschillende soorten transducers in praktische toepassingen bespreken.

Sommige typen transducers, zoals actieve transducers en passieve transducers, zijn gebaseerd op het feit of een voedingsbron vereist is of niet.

Typen transducers

Actieve transducer heeft geen stroombron nodig voor hun werking. Deze transducers werken volgens het principe van energieconversie. Ze genereren een elektrisch signaal dat evenredig is met de i / p. Het beste voorbeeld van deze transducer is een thermokoppel. Terwijl passieve transducer een externe voedingsbron nodig heeft voor hun werking. Ze genereren een o / p in de vorm van capaciteit, weerstand. Dan moet dat worden omgezet naar een gelijkwaardig spannings- of stroomsignaal. Het beste voorbeeld van een passieve transducer is een fotocel.

Ultrasone transducer

De belangrijkste functie van de ultrasone transducer is om elektrische signalen om te zetten in ultrasone golven. Deze transducer kan ook capacitieve of piëzo-elektrische transducers worden genoemd.

Ultrasone transducer

Toepassing van ultrasone transducer

Deze transducer kan worden gebruikt om de afstand van het geluid te meten op basis van reflectie. Deze meting is gebaseerd op een geschikte methode vergeleken met de rechte methoden die verschillende meetschalen gebruiken. De gebieden die moeilijk te vinden zijn, zoals drukgebieden, zeer hoge temperatuur, met behulp van conventionele methoden is het meten van de afstand geen eenvoudige taak. Dit op een transducer gebaseerde meetsysteem kan dus in dit soort zones worden gebruikt.

Het voorgestelde systeem maakt gebruik van 8051 microcontrollers , voedingen, een ultrasone transducermodule die zender en ontvanger omvat, worden LCD-displayblokken gebruikt die worden weergegeven in het bovenstaande blokschema.

Als hier een obstakel of een object wordt gevonden dat wordt gedetecteerd door een ultrasone transducer, verzendt het de golven en wordt het teruggekaatst door het object en worden deze golven ontvangen door de transducer. De tijd die wordt verbruikt door de transducer voor verzenden & het ontvangen van de golven kan worden opgemerkt door de snelheid van het geluid te beschouwen. Vervolgens wordt op basis van de geluidssnelheid en een voorgeprogrammeerde microcontroller zo uitgevoerd dat de afstand wordt gemeten en weergegeven op een LCD-scherm. Hier is het display gekoppeld aan een microcontroller. De ultrasone transducer produceert frequentiegolven van 40 kHz.

Temperatuurtransducer

Een temperatuurtransducer is een elektrisch apparaat dat wordt gebruikt om de temperatuur van een apparaat om te zetten in een andere hoeveelheid, zoals elektrische energie of druk of mechanische energie, waarna de hoeveelheid naar de controle-apparaat voor het regelen van de temperatuur van het apparaat.

Toepassing van temperatuurtransducer

Een temperatuurtransducer wordt gebruikt om de temperatuur van de lucht te meten zodat de temperatuur van verschillende controlesystemen zoals airconditioning, verwarming, ventilatie, enzovoort.

Op Arduino gebaseerde automatische ventilatorsnelheidsregelaar die het temperatuurblokdiagram bestuurt

Laten we eens kijken naar een praktisch voorbeeld van een temperatuurtransducer die wordt gebruikt om de temperatuur van elk apparaat te regelen op basis van de noodzaak voor verschillende industriële toepassingen. Een op Arduino gebaseerde automatische ventilatorsnelheidsregelaar die de temperatuur regelt en een temperatuurmeting vertoont op een LCD scherm ​

In het voorgestelde systeem IC LM35 wordt gebruikt als temperatuurtransducer. Een Arduino-bord wordt gebruikt om de verschillende functies te bedienen, waaronder analoog naar digitaal conversie en een LCD-scherm dat is aangesloten in de bovenstaande Fig.

De temperatuur kan worden vastgesteld door instellingen zoals INC en DEC te gebruiken voor verhogen en verlagen. Op basis van de gemeten temperatuur wordt een pulsbreedtemodulatie o / p gegenereerd door het programma van een Arduino-bord. De output hiervan wordt gebruikt controleer de DC-ventilator via de motor driver IC.

Piëzo-elektrische transducer

Een piëzo-elektrische transducer is een speciaal soort sensor en de belangrijkste functie van deze transducer is het omzetten van mechanische energie in elektrische energie. Op dezelfde manier kan elektrische energie worden omgezet in mechanische energie.

Piëzo-elektrische transducer

Piëzo-elektrische transducertoepassingen

• Deze transducer wordt voornamelijk gebruikt om de impact van de stokdrummer op elektronische drumpads te detecteren. En ook gebruikt om de beweging van de spier te detecteren, die acceleromyografie kan worden genoemd.
• De belasting van de motor kan worden bepaald door diverse absolute druk te berekenen, wat kan worden gedaan door deze transducers te gebruiken als de MAP-sensor in brandstofinjectiesystemen.
• Deze sensor kan worden gebruikt als een pingelsensor in motormanagementsystemen voor auto's om het tikken van de motor op te merken.

Druktransducer

Een druktransducer is een speciaal soort sensor die de druk verandert die in elektrische signalen wordt gedwongen. Deze transducers worden ook wel drukindicatoren, manometers, piëzometers, zenders en druksensoren ​

Toepassing van druktransducer

De druktransducer wordt gebruikt om de druk van een bepaalde hoeveelheid zoals gas of vloeistof te meten door de druk om te zetten in elektrische energie. De verschillende soorten van deze transducers zoals een versterkte spanningstransducer, rekstrookje basisdruktransducer, millivolt (mv) druktransducer, 4-20mA druktransducer en druktransducer.

De toepassingen van druktransducer omvatten voornamelijk hoogtedetectie, drukdetectie, niveau- of dieptemeting, stromingsdetectie en lektesten. Deze transducers kunnen worden gebruikt voor het opwekken van elektrisch vermogen onder de snelheidsonderbrekers op snelwegen of wegen waar de kracht van de voertuigen kan worden omgezet in elektrische energie.

Classificatie van transducertypen

Er zijn verschillende methoden om de transducers te classificeren die bestaan ​​uit, maar niet beperkt zijn tot de functie van de transducer, anders het optreden van hun werking structureren. Het is buitengewoon eenvoudig om transducers zoals ingangs- en uitgangstransducers te categoriseren, maar ze worden behandeld als eenvoudige signaalomvormers. De belangrijkste functie van de ingangstransducer is het meten van hoeveelheden van niet-elektrisch naar elektrisch.

Aan de andere kant werken o / p-transducers precies het tegenovergestelde omdat hun elektrische ingangssignalen zijn, terwijl niet-elektrische uitgangssignalen zijn zoals verplaatsing, kracht, druk, koppel, enz.
Transducers worden ingedeeld in drie typen op basis van hun werkingsprincipe, zoals elektrisch, thermisch en mechanisch. De volgende drie methoden worden gebruikt om de transducers te classificeren.

• Fysiek effect
• Fysieke hoeveelheid
• Bron van energie
• Principe van transductie
• Primaire en secundaire transducer
• Analoge en digitale transducer
• Transducer en inverse transducer

Fysiek effect

De eerste classificatie van de transducer kan worden gedaan op basis van fysiek effect. Dit is de eerste classificatie van de transducer die afhankelijk is van het fysieke effect en die wordt gebruikt om de hoeveelheid van fysiek naar elektrisch te veranderen. De verandering van koperelementen binnen de weerstand zal bijvoorbeeld evenredig zijn met de temperatuurverandering. Hier zijn de fysieke effecten die worden gebruikt voor verandering in weerstand, in inductie, in capaciteit, Hall-effect en piëzo-elektrisch effect

Fysieke hoeveelheid

De tweede classificatie van de transducer kan worden gedaan op basis van de gewijzigde fysieke hoeveelheid, dat wil zeggen het eindgebruik van de transducer achter de conversie. Een druktransducer is bijvoorbeeld een transducer die druk omzet in een elektrisch signaal. De classificatie van transducer op basis van fysieke hoeveelheid omvat het volgende.

• Flowtransducer zoals flowmeter
• Versnellingstransducer zoals versnellingsmeter
• Temperatuurtransducer zoals thermokoppel
• Niveaumeter zoals koppelbuis
• Druktransducer zoals Bourdon-meter
• Verplaatsingstransducer zoals Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
• Force Transducer zoals dynamometer

Bron van energie

De classificatie van transducers op basis van de energiebron kan worden gedaan door middel van twee typen, waaronder de volgende.

• Actieve transducers
• Passieve transducers

Actieve transducers

Bij dit type transducers kan de ingangsenergie worden gebruikt als een stuursignaal terwijl energie wordt overgedragen met behulp van een voeding naar de proportionele uitgang.

In een actieve transducer zoals een rekstrookje kan de rek bijvoorbeeld worden omgezet in weerstand. Omdat de energie van het gespannen element echter minder is, kan de energie voor de output worden geleverd via een externe voeding.

Passieve transducers

In deze transducer kan de input-energie direct worden omgezet in de output. Een passieve transducer zoals een thermokoppel kan bijvoorbeeld overal waar de warmte-energie kan worden geabsorbeerd van de ingang worden omgezet in spanning of elektrische signalen.

Principe van transductie

De classificatie van een transducer kan worden gedaan op basis van het medium van transductie. Hier kan het medium capacitief, resistief of inductief zijn op basis van de conversiemethode dat de ingangstransducer het ingangssignaal verandert in respectievelijk weerstand, inductantie en capaciteit.

Primaire en secundaire transducer

De primaire transducer bevat elektrische en mechanische apparaten. De mechanische apparaten worden ook wel de primaire transducers genoemd, die worden gebruikt om de fysieke i / p-grootheid te veranderen in een mechanisch signaal. De belangrijkste functie van een tweede transducer wordt gebruikt om het signaal van mechanisch naar elektrisch te veranderen. De grootte van het o / p-signaal hangt voornamelijk af van het mechanische i / p-signaal.

Voorbeeld

Het beste voorbeeld van de primaire en secundaire transducer is Bourdons Tube, omdat de tube dus als een primaire transducer werkt om de kracht op te merken en deze verandert in een dislocatie vanaf het open uiteinde. De ontwrichting van de open uiteinden verplaatst het midden van de LVDT. De middenbeweging kan de uitgangsspanning induceren die direct relatief is aan de verplaatsing van het open uiteinde van de buis.

Daarom vinden de twee soorten transductie plaats in de buis. Ten eerste kan de kracht worden veranderd in een dislocatie en daarna wordt deze met LVDT in de spanning veranderd. De Bourdon's Tube is de hoofdtransducer, terwijl de LVDT de secundaire transducer is.

Analoge en digitale transducer

De classificatie van een transducer kan worden gedaan op basis van hun outputsignalen die continu anders discreet zijn.

De belangrijkste functie van de analoge transducer is om de hoeveelheid input te veranderen in een constante functie. De beste voorbeelden van de analoge transducer zijn LVDT, thermokoppel, spanningsmeter en thermistor. Digitale transducers worden gebruikt om de hoeveelheid input te veranderen in een digitaal signaal dat op laag of hoog vermogen werkt.

Een digitale transducer wordt gebruikt om fysieke grootheden te meten om de gegevens als gecodeerde digitale signalen te verzenden in plaats van als continu veranderende spanningen of stromen. De typen digitale transducers zijn as-encoders, digitale resolvers, digitale tachometers, Hall-effectsensoren en eindschakelaars

Transducer en inverse transducers

Transducer - Het apparaat dat de niet-elektrische grootheid omzet in een elektrische grootheid, staat bekend als de transducer.

Inverse transducer - De transducer die de elektrische grootheid omzet in een fysieke grootheid, een dergelijk type transducers staat bekend als de inverse transducer. De transducer heeft een hoge elektrische input en een lage niet-elektrische output.

Spanningsmeter transducer

De belangrijkste functie van de rekstrooktransducer is om fysieke grootheden elektrisch om te zetten. Ze functioneren door fysieke grootheden te veranderen in mechanische druk binnen een component die bekend staat als een sensorelement en daarna de spanning elektrisch om te zetten met behulp van een rekstrookje.

Spanningsmeter

De structuur van het sensorelement, evenals de spanningsmeter, is optimaal ontworpen om hantering en superieure nauwkeurigheidsproducten te bieden. Deze transducers worden in het algemeen geclassificeerd op basis van hun toepassing op bouw- / civieltechnische typen of algemene typen. Sommige van de transducers van het algemene type worden gebruikt in de bouw of in de civiele techniek. De typen rekstrooktransducers zijn draadspanningsmeter, folie-spanningsmeter en halfgeleider-spanningsmeter.

Inductieve transducer

De inductieve transducer werkt volgens het inductantieveranderingsprincipe vanwege een aanzienlijke transformatie binnen de te meten hoeveelheid. LVDT is bijvoorbeeld een inductieve transducer van het type, die wordt gebruikt om verplaatsingsachtige spanningsverschillen tussen de twee secundaire spanningen te meten. Deze spanningen zijn het resultaat van inductie vanwege de fluxverandering binnen de secundaire spoel door de verplaatsing van de ijzeren staaf. De typen inductieve transducer zijn Simple Inductance en Two-Coil Mutual Inductance.

Inductieve transducer

Transducertypen Kenmerken

De kenmerken van een transducer worden hieronder gegeven die worden bepaald door de o / p-respons van een transducer op een verscheidenheid aan i / p-signalen te onderzoeken. Testomstandigheden creëren zo nauwkeurig mogelijk bepaalde bedrijfsomstandigheden. De rekenkundige en standaard statistische methoden kunnen op de testgegevens worden toegepast.

De kenmerken van de transducer spelen een sleutelrol bij het selecteren van de juiste transducer, vooral voor een specifiek ontwerp. Het kennen van de kenmerken ervan is dus essentieel voor een geschikte selectie. Transducerkarakteristieken zijn dus onderverdeeld in twee typen, zoals statisch en dynamisch.

• Precisie
• Resolutie
• Gevoeligheid
• Drift
• Lineariteit
• Conformiteit
• Span
• Hysterese
• Vervorming
• Lawaai
• Lineariteit
• Gevoeligheid
• Resolutie
• Drempel
• Bereik en bereik
• Nauwkeurigheid
• Stabiliteit
• Drift
• Herhaalbaarheid
• Ontvankelijkheid
• Drempel
• Input & O / P impedanties

Statische kenmerken

De statische eigenschappen van de transducer zijn een reeks act-criteria die worden herkend tijdens statische kalibratie, wat inhoudt dat de waarde van de meting wordt uitgelegd door de berekende grootheden fundamenteel te behouden, omdat constante waarden zeer langzaam veranderen.

Voor instrumenten kan de reeks criteria worden gedefinieerd om de grootheden te berekenen die geleidelijk veranderen met de tijd, anders meestal constant en niet in de tijd verschilt, worden statische kenmerken genoemd. De kenmerken zijn onder meer de volgende.

Dynamische kenmerken

De dynamische karakteristieken van de transducer geven door in de richting van zijn prestatie zodra de gemeten capaciteit een functie is van de tijd die snel verandert met de tijd. Zodra deze kenmerken afhankelijk zijn van de prestaties van de transducer, is de gemeten hoeveelheid in principe stabiel.

Deze kenmerken zijn dus afhankelijk van dynamische invoer omdat ze afhankelijk zijn van hun eigen parameters en het karakter van het invoersignaal. De dynamische kenmerken van de transducer omvatten de volgende.

• Trouw
• Snelheid van reactie
• Bandbreedte
• Dynamische fout

Over het algemeen zullen zowel de kenmerken van een transducer, zoals statisch en dynamisch, de prestaties verifiëren en specificeren hoe efficiënt het de gewenste ingangssignalen kan herkennen en onnodige ingangen weigeren.

Transducertypes Toepassingen

De toepassingen van transducertypes worden hieronder besproken.

• De transducertypes worden gebruikt in elektromagnetische toepassingen zoals antennes, magnetische cartridges, hall-effectsensoren, schijflees- en schrijfkoppen.
• De transducertypes worden gebruikt in elektromechanische toepassingen zoals versnellingsmeters, LVDT, galvanometers, druksensoren, loadcellen, MEMS, potentiometers, luchtstroomsensoren, lineaire en roterende motoren.
• De typen transducers worden gebruikt in elektrochemische toepassingen zoals zuurstofsensoren, waterstofsensoren, pH-meters,
• De typen transducers worden gebruikt in elektro-akoestische toepassingen zoals luidsprekers, piëzo-elektrische kristallen, microfoons, ultrasone transceivers, sonar, enz.
• De transducertypes worden gebruikt in foto-elektrische toepassingen zoals LED, fotodiodes, laserdiodes, foto-elektrische cellen, LDR's, fluorescentielampen, gloeilampen en fototransistor
• De transducertypes worden gebruikt in thermo-elektrische toepassingen zoals thermistors, thermokoppels, weerstandstemperatuurdetectoren (RTD)
• De transducertypes worden gebruikt in radio-akoestische toepassingen zoals Geiger-Muller Tube, radiozenders en ontvangers

Dit gaat dus allemaal over verschillende soorten transducers gebruikt in verschillende elektrische en elektronische projecten ​Ben je gefascineerd doorprojecten implementeren met behulp van transducers? Geef dan uw suggesties door in de commentaarsectie hieronder te reageren. Hier is een vraag voor u, wat is de belangrijkste functie van de transducer?