En transduser er en elektronisk enhet som brukes til å endre energi fra en form til en annen. Vanligvis endrer en transduser en form for energisignal til en annen form for energisignal. Eksempler på en transduser er; mikrofoner, solceller, glødelamper, elektriske motorer osv. Disse enhetene brukes ofte der elektriske signaler endres til andre fysiske størrelser som kraft, energi, lys, dreiemoment, posisjon, bevegelse osv. Det er forskjellige typer svingere som strøm, trykk, magnetfelt, termoelement , piezoelektrisk, strekningsmåler , gjensidig induksjon og elektromekanisk transduser. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over en elektromekanisk transduser – jobbe med applikasjoner.
Hva er en elektromekanisk transduser?
En elektromekanisk transduser er en type enhet som brukes til å konvertere enten et elektrisk signal til lydbølger som i en høyttaler (eller) konverterer en lydbølge til et elektrisk signal som i en mikrofon. Med andre ord er enheten som konverterer mekanisk bevegelse til elektriske signaler kjent elektromekanisk transduser . Eksemplene på elektromekaniske transdusere er; en høyttaler, en piezoelektrisk transduser, en mikrofon og en permanentmagnet instruments målemekanisme.
Arbeidsprinsipp for elektromekanisk transduser
En elektromekanisk transduser fungerer ganske enkelt ved å endre mekanisk bevegelse til variasjoner av en strøm eller spenning og omvendt. Disse svingerne brukes hovedsakelig som aktiveringsmekanismer innen automatiske kontrollsystemer og også som sensorer for mekanisk bevegelse innen måle- og automatiseringsteknologi. Klassifiseringen av disse transduserne kan gjøres basert på konverteringsprinsippet som brukes som elektromagnetiske, resistive, magnetoelektriske, elektrostatiske typer og også typen o/p-signal som analoge og digitale typer.
Disse typene transdusere er estimert med hensyn til deres statiske og dynamiske egenskaper, følsomheten E = Δy/Δx, den statiske signalfeilen, o/p-signalets driftsfrekvensområde og den statiske konverteringsfeilen.
Elektromekanisk transduserdiagram
Den elektromekaniske transduseren som brukes til å implementere kapnografiteknikken er vist nedenfor. Studiet av karbondioksidutløp kalles kapnometri. Den elektromekaniske transduseren i følgende diagram har en IR-lyskilde som produserer bredspektret stråling i området 2 til 16 µm. IR-strålingskilder som brukes i kapnografi bør ha jevn emissivitet, høy irradians, spektral uniformitet og stort strålingsområde. Fra ekte kilder er strålingen alltid lav sammenlignet med en ideell svartkropp, som har den høyeste emissiviteten.
Kvarts-wolfram-halogenlampens varme glødetråd gir ganske enkelt sterk nær IR-utgang. I diagrammet ovenfor passerer den bredbånds infrarøde lysstrålen gjennom et IR-filter, og sender deretter lys i den maksimale absorpsjonsbølgelengden til CO2 som 4,26 µm med 0,07 µm båndbredde. Ved lave frekvenser samples lysstrålen gjennom et roterende chopperhjul. Når dette hjulet snur seg, er deres re en posisjon der infrarødt lys overføres gjennom prøvekammeret og strålingen absorberes gjennom tilgjengelige CO2-molekyler i utåndingsluften.
I en andre posisjon overføres infrarødt lys gjennom prøven og referansekamrene. Her er referansekammeret forseglet med CO2. På det gjenværende stedet krysser det ikke noe lys det roterende hjulet. Strålingen som overføres gjennom hjulet ble ikke absorbert gjennom CO2-molekyler og blir ganske enkelt samlet av fotodetektoren, vanligvis en GeAs fotodiode .
Den pulsede fotodioden o/p strømfrekvens er ekvivalent med samplingen og dens amplitude justeres gjennom mengden overført stråling. Den oscillerende signalintensiteten behandles for å bestemme konsentrasjonen av CO2 i pasientens pust. Så ved å bruke kapnografiteknikken i sanntid, kan ventilasjonsstatusen til pasientene og også potensielle pustekomplikasjoner overvåkes av helsepersonell.
Elektromekaniske svingertyper
Det finnes forskjellige typer elektromekaniske transdusere som diskuteres nedenfor.
Lineær variabel differensialtransformator
LVDT er en elektromekanisk transduser som brukes til å endre objektets rettlinjede bevegelse som den er koblet til mekanisk til en variabel spenning, strøm eller elektrisk signal. Vennligst se denne lenken for å vite mer om LVDT.
Vennligst se denne lenken for å vite mer om LVDT .
Elastomere transdusere
Den elastomere transduseren er en elektromekanisk transduser som brukes til å endre elektrisk energi til mekanisk energi. De polymere strukturene som optimaliserer disse transduserne avhenger hovedsakelig av egenskapene til dielektrikum. De optimaliserte elementene består av silikon Q, polydimetylsiloksan PDMS og semikrystallinsk polyuretan PUR. Så halvkrystallinsk polyuretan er hovedsakelig foretrukket på grunn av dets dielektriske konstantområde fra 3 til 10 og høy ionisk ledningsevne, spesielt ved høye temperaturer. Dielektrisk konstantområde for polydimetylsiloksan er relativt lavt fra 2,5 til 3, og Silikon Q ligner på semikrystallinsk polyuretan, selv om det har en lav glassovergangstemperatur.
Piezoelektrisk nanogenerator
Den piezoelektriske nanogeneratoren er en type elektromekanisk transduser som brukes til å endre energien fra mekanisk til elektrisk ved å bruke piezoelektriske ZnO nanotråder som kan aktiveres gjennom små fysiske bevegelser og arbeid i et stort frekvensområde. Disse brukes i innovative helseapplikasjoner på grunn av deres enkle implementering, selvforsynende natur og svært effektive energikonvertering som elektrisk stimuleringsterapi, i løpet av aktiv deteksjon og menneskelig biomekanisk energiinnsamling til mellomkraft over kroppsenheter.
Dielektriske elastomerer
Dielektrisk elastomer (DEs) er en elektromekanisk transduser som brukes til å endre elektrisk energi til mekanisk energi. Disse elastomerene fungerer i to moduser som aktuator og generell. I aktuatormodus endrer den energien fra elektrisk til mekanisk, mens den i generell modus konverterer energien fra mekanisk til elektrisk. Dette er smarte materialsystemer som genererer store belastninger. Disse tilhører gruppen av elektroaktive polymerer. Disse har en høy elastisk energitetthet og er lette.
Fordeler og ulemper
De fordelene med elektromekaniske transdusere er omtalt nedenfor.
- Denne transduserutgangen kan enkelt brukes ved å sende og behandle for måleformål.
- De elektriske systemene styres med et ekstremt lite kraftområde.
- Disse svingerne vil redusere friksjonseffektene så vel som andre mekaniske ikke-lineariteter.
- På grunn av den integrerte kretsteknologien er mange systemer kompakte, bærbare og har mindre vekt.
- Det er ingen sjanse for mekaniske feil.
- Massetreghetsproblemer kan reduseres.
- Ingen mekanisk slitasje.
De ulemper med elektromekaniske transdusere er omtalt nedenfor.
- Denne svingeren er dyr.
- Under utforming av kretser bør aldringseffekter og parameterdrift av aktive komponenter vurderes. Så dette vil gjøre designet komplisert.
applikasjoner
De bruksområder for en elektromekanisk transduser er omtalt nedenfor.
- Den elektromekaniske transduseren brukes til å endre et elektrisk signal til lydbølger eller lydbølger til et elektrisk signal.
- Denne transduseren endrer fysisk bevegelse til en o/p-spenning, amplituden og fasen der disse er proporsjonale med posisjonen.
- Denne transduseren mottar bølger fra et elektrisk system og overfører dem til et mekanisk system.
- Disse brukes til å måle vibrasjoner.
- Dette brukes til å gi den lineære utgangen som er proporsjonal med inngangen til vinkelforskyvning.
- En elektromekanisk transduser som RVDT brukes hovedsakelig til måling av vinkelforskyvning.
- Denne enheten endrer signalet fra elektrisk til mekanisk eller fysisk o/p gjennom bevegelige deler.
- Denne typen svinger er hovedsakelig utformet for å erstatte momentmotoren i den faste dyseklaffens servokran.
- RVDT elektromekanisk transduser konverterer et objekts rettlinjede bevegelse som det er mekanisk koblet til til et ekvivalent elektrisk signal.
Hva er forskjellen mellom en elektromekanisk transduser og en elektrokjemisk transduser?
Den elektromekaniske transduseren er en enhet som enten endrer et elektrisk signal til lydbølger ellers endrer en lydbølge til et elektrisk signal. Den elektrokjemiske transduseren brukes til å rapportere endringer i form av et elektrisk signal som er direkte proporsjonalt med analyttkonsentrasjonen.
Hvordan velger du riktig elektromekanisk transduser for en bestemt applikasjon?
Det er mange parametere som må vurderes når du velger en elektromekanisk transduser som driftsområde, nøyaktighet, driftsprinsipp, følsomhet, belastningseffekt, miljøkompatibilitet, etc.
Kan elektromekaniske transdusere brukes i farlige miljøer?
Når en elektromekanisk transduser er elektrisk koblet til utstyr i et farlig miljø, bør en elektrisk sikkerhetsbarriere brukes i serie ved tilkoblingen.
Hvordan kalibrerer du en elektromekanisk transduser?
Den mekaniske transduseren må kalibreres gjennom hele driftsperioden fordi følsomheten til denne svingeren endres basert på bruken og påkjenningene som påføres materialene de er laget av. Så, en gjensidighetsmetode brukes til å kalibrere en elektromekanisk transduser som gir en beskrivelse av prinsippet for teknikken og deretter dens anvendelser mens den kalibrerer en elektromekanisk transduser.
Hva er noen vanlige feilsøkingstips for elektromekaniske transdusere?
- Feilsøkingen brukes til å sjekke om en svinger fungerer eller ikke med et voltmeter. Koble denne transduseren til voltmeteret og eksiter transduseren gjennom riktig eksitasjonsspenning. Mål deretter utgangsspenningen til transduseren uten belastning.
- Kontroller om belastning og trykk er konstant eller ikke.
- Kontroller stabiliteten til eksitasjonsstrømforsyningen.
- Sjekk millivolt o/p gjennom voltmeteret.
- Sørg for RFI- eller EMI-interferens.
Dermed er dette en oversikt over elektromekaniske svinger – fungerer prinsipp, typer, fordeler, ulemper og bruksområder. En transduser som mottar bølger fra et elektrisk system og overfører dem til et mekanisk system er også kjent som en elektromagnetisk transduser. Her er et spørsmål til deg, hva er en transduser?
