Hva er svingertyper og deres applikasjoner

Det er forskjellige elektriske og elektroniske komponenter brukes til å bygge kretser og prosjekter for ingeniørstudenter. Komponentene er aktive og passive komponenter, sensorer, transdusere, sendere, mottakere, moduler (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) og så videre. Generelt involverer transduksjonsprosessen konvertering av en form for energi til en annen form. Denne prosessen inkluderer hovedsakelig et føleelement for å registrere inngangsenergien og deretter konvertere den til en annen form av et transduksjonselement. Måling forteller egenskapen, mengden eller tilstanden som svingeren ser ut til å oversette til en elektrisk utgang. Her diskuterer denne artikkelen hva som er en transduser, transdusertyper og anvendelser av transduseren.

Hva er svingertyper / svingertyper?

En svinger er en elektrisk enhet som brukes til å konvertere en form for energi til en annen form. Generelt håndterer disse enhetene forskjellige typer energier som mekanisk, elektrisk energi , lysenergi, kjemisk energi, termisk energi, akustisk energi, elektromagnetisk energi, og så videre.

Svinger

Tenk for eksempel på en mikrofon vi bruker i det daglige livet i telefoner, mobiltelefoner, som konverterer lyden til elektriske signaler og deretter forsterker den til det foretrukne området. Endrer deretter de elektriske signalene til lydsignaler ved høyttalerens o / p. I dag brukes lysrør til belysning, endrer elektrisk energi til lysenergi.

Den beste svinger eksempler er høyttalere, mikrofoner, posisjon, termometre, antenne og trykksensor. På samme måte er det forskjellige typer svinger som brukes i elektriske og elektroniske prosjekter .

Betingelser for svingertyper

Noen forhold som hovedsakelig brukes til å rangere transdusere, er diskutert nedenfor.

Dynamisk rekkevidde

Transduserens dynamiske område er forholdet mellom signalet med høy amplitude og det minste amplitude slik at transduseren effektivt kan oversette. Når transduserne har et høyt dynamisk område, er de mer presise og følsomme.

Repeterbarhet

Repeterbarhet er evnen til transduseren til å generere en lik utgang når den stimuleres gjennom en lignende inngang.

Bråk

Utgangen fra svingeren gir litt tilfeldig støy. I transdusere av elektrisk type kan støyen tilført av dette være elektrisk på grunn av den termiske virkningen av ladninger i kretsene. De små signalene kan bli ødelagt av støyen mer enn store signaler.

Hysterese

I denne egenskapen avhenger ikke transdusertens utgang av den nåværende inngangen, men den avhenger også av den tidligere inngangen. For eksempel bruker en aktuator et tannhjulstog som har noen reaksjon, når aktuatorens bevegelsesretning velter, vil det være en avdød sone før aktuatorens utgang velter ved lek mellom tannene på giret.

Transdusertyper og dens applikasjoner

Det er en rekke transdusertyper som trykkomformer, piezoelektrisk omformer, ultralydomformer, temperaturomformer og så videre. La oss diskutere bruken av forskjellige typer transdusere i praktiske anvendelser.

Noen svingertyper som aktiv svinger og passiv svinger er basert på om det er behov for strømkilde eller ikke.

Typer svinger

Aktiv svinger trenger ingen strømkilde for driften. Disse svingerne arbeider på prinsippet om energiomdannelse. De genererer et elektrisk signal som er proporsjonalt med i / p. Det beste eksemplet på denne svingeren er et termoelement. Mens passiv svinger trenger en ekstern strømkilde for å fungere. De genererer en o / p i form av kapasitans, motstand. Så må det konverteres til en ekvivalent spenning eller strøm signal. Det beste eksemplet på en passiv svinger er en fotocelle.

Ultralydtransduser

Hovedfunksjonen til ultralydtransduseren er å konvertere elektriske signaler til ultralydbølger. Denne svingeren kan også kalles kapasitive eller piezoelektriske svingere.

Ultralydtransduser

Påføring av ultralydtransduser

Denne svingeren kan brukes til å måle avstanden til lyden basert på refleksjon. Denne målingen er basert på en passende metode sammenlignet med de rette metodene som bruker forskjellige måleskalaer. Områdene som er vanskelige å finne, for eksempel trykkområder, veldig høy temperatur, ved hjelp av konvensjonelle metoder er måling av avstanden ikke en enkel oppgave. Så dette transduserbaserte målesystemet kan brukes i denne typen soner.

Det foreslåtte systemet bruker 8051 mikrokontrollere , strømforsyninger, en ultrasonisk transdusermodul som inkluderer sender og mottaker, brukes LCD-skjermblokker som er vist i blokkdiagrammet ovenfor.

Her, hvis det blir funnet noen hindringer eller gjenstander som blir oppdaget av ultralydtransduseren, overfører den bølgene og reflekteres tilbake fra objektet, og disse bølgene mottas av svingeren. Tiden det tar av svinger for overføring og motta bølgene kan noteres ved å ta i betraktning lydens hastighet. Deretter utføres lydhastigheten og en forhåndsprogrammert mikrokontroller slik at avstanden måles og vises på et LCD-display. Her er skjermen grensesnittet med en mikrokontroller. Ultralydtransduseren produserer 40 kHz frekvensbølger.

Temperaturomformer

En temperaturtransduser er en elektrisk enhet som brukes til å konvertere temperaturen til en enhet til en annen mengde som elektrisk energi eller trykk eller mekanisk energi, så vil mengden sendes til kontrollenhet for å kontrollere temperaturen av enheten.

Påføring av temperaturgiveren

En temperaturtransduser brukes til å måle temperaturen i luften slik at den styrer temperaturen på flere kontrollsystemer som klimaanlegg, oppvarming, ventilasjon og så videre.

Arduino-basert automatisk viftehastighetsregulator som styrer temperaturblokkdiagrammet

La oss se på et praktisk eksempel på en temperaturtransduser som brukes til å kontrollere temperaturen på en hvilken som helst enhet basert på nødvendigheten av forskjellige industrielle applikasjoner. En Arduino-basert automatisk viftehastighetsregulator som kontrollerer temperaturen og viser et temperaturmål på en LCD-skjerm .

I det foreslåtte systemet, IC LM35 brukes som temperaturtransduser. An Arduino-brett brukes til å kontrollere de forskjellige funksjonene som inkluderer analog til digital konvertering og en LCD-skjerm som er koblet til i figuren ovenfor.

Temperaturen kan løses ved å bruke innstillinger som INC og DEC for å øke og synke. Basert på den målte temperaturen vil en pulsbreddemodulasjon o / p bli generert av programmet til et Arduino-kort. Resultatet av dette er vant til kontroller DC-viften gjennom motorføreren IC.

Piezoelektrisk transduser

En piezoelektrisk transduser er en spesiell type sensor, og hovedtrinnet til denne transduseren er å konvertere mekanisk energi til elektrisk energi. På samme måte kan elektrisk energi transformeres til mekanisk energi.

Piezoelektrisk transduser

Piezoelektriske transduserapplikasjoner

• Denne svingeren brukes hovedsakelig til å oppdage stokktrommeslagerens innvirkning på elektroniske trommepads. Og brukes også til å oppdage bevegelsen til muskelen, som kan kalles akseleromyografi.
• Lasten på motoren kan bestemmes ved å beregne mangfoldig absolutt trykk, noe som kan gjøres ved å bruke disse svingerne som MAP-sensoren i drivstoffinjeksjonssystemer.
• Denne sensoren kan brukes som en slåssensor i styringssystemer for bilmotorer for å legge merke til motorens banke.

Trykkomformer

En trykkomformer er en spesiell type sensor som endrer trykket tvunget til elektriske signaler. Disse svingerne kalles også trykkindikatorer, manometre, piezometre, sendere og trykkfølere .

Påføring av trykkgivere

Trykkgiveren brukes til å måle trykket til en bestemt mengde som gass eller væske ved å endre trykket til elektrisk energi. De forskjellige typene av disse transduserne, som en forsterket spenningstransduser, strekkmåler-basetrykkgivere, millivolt (mv) trykkomformer, 4-20mA trykkomformer og trykkomformer.

Anvendelsene av trykkomformer involverer hovedsakelig høydeføling, trykkføling, nivå- eller dybdeføling, strømningsregulering og lekkasjetesting. Disse svingerne kan brukes til å generere elektrisk kraft under hastighetsbryterne på motorveiene eller veiene der kjøretøyets kraft kan omdannes til elektrisk energi.

Klassifisering av transdusertyper

Det er forskjellige metoder for å klassifisere transduserne som omfatter, men ikke er begrenset til transduserens funksjon, ellers struktur forekomsten av deres arbeid. Det er ekstremt enkelt å kategorisere transdusere som Input & Output Transducers, men de behandles som enkle signalomformere. Inngangstransduserens hovedfunksjon er å måle mengder fra ikke-elektrisk til elektrisk.

På den annen side fungerer o / p-transdusere ganske motsatt fordi de elektriske er inngangssignaler mens ikke-elektriske er utgangssignaler som forskyvning, kraft, trykk, dreiemoment etc.
Transdusere er klassifisert i tre typer basert på deres driftsprinsipp som elektrisk, termisk og mekanisk. Følgende tre metoder brukes til å klassifisere transduserne.

• Fysisk effekt
• Fysisk mengde
• Energikilde
• Prinsipp for transduksjon
• Primær og sekundær svinger
• Analog og digital svinger
• Transduser og omvendt transduser

Fysisk effekt

Den første klassifiseringen av svingeren kan gjøres basert på fysisk effekt. Dette er den første klassifiseringen av svingeren som avhenger av fysisk effekt, brukt til å endre mengden fra fysisk til elektrisk. For eksempel vil kobberelementer endres innen motstand være i proporsjon med temperaturendringen. Her er de fysiske effektene som brukes til endring i motstand, induktans, kapasitans, halleffekt og piezoelektrisk effekt

Fysisk mengde

Den andre klassifiseringen av transduseren kan gjøres basert på fysisk endret mengde, det vil si sluttbruken av transduseren bak konverteringen. For eksempel er en trykkomformer en omformer som omdanner trykk til et elektrisk signal. Klassifiseringen av svinger basert på fysisk mengde inkluderer følgende.

• Strømningsgivere som strømningsmåler
• Akselerasjonstransduser som akselerometer
• Temperaturomformer som termoelement
• Nivåtransduser som dreiemomentrør
• Trykkomformer som Bourdon Gauge
• Displacement transducer like Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
• Force Transducer som dynamometer

Energikilde

Klassifiseringen av transduseren basert på energikilden kan gjøres gjennom to typer som inkluderer følgende.

• Aktive svingere
• Passive svinger

Aktive svingere

I denne typen transdusere kan inngangsenergien brukes som styresignal mens den overfører energi ved hjelp av en strømforsyning mot proporsjonal utgang.

For eksempel, i en aktiv svinger som en strekkmåler, kan stammen endres til motstand. Men ettersom energien til det anstrengte elementet er mindre, kan energien for utgangen gis gjennom en ekstern strømforsyning.

Passive svinger

I denne svingeren kan inngangsenergien konverteres direkte til utgangen. For eksempel kan en passiv svinger som termoelement, uansett hvor varmeenergien kan absorberes fra inngangen, endres til spennings- eller elektriske signaler.

Prinsipp for transduksjon

Klassifiseringen av en svinger kan gjøres basert på transduksjonsmediet. Her kan mediet være kapasitivt, resistivt eller induktivt basert på konverteringsmetoden som hvordan inngangstransduseren endrer inngangssignalet til henholdsvis motstand, induktans og kapasitans.

Primær og sekundær svinger

Den primære svingeren inkluderer elektriske og mekaniske enheter. De mekaniske enhetene kalles også de primære transduserne, som brukes til å endre den fysiske i / p-mengden til et mekanisk signal. Hovedfunksjonen til en annen svinger brukes til å endre signalet fra mekanisk til elektrisk. O / p-signalets størrelse avhenger hovedsakelig av det i / p-mekaniske signalet.

Eksempel

Det beste eksemplet på den primære og sekundære transduseren er Bourdon's Tube, fordi rør således fungerer som en primær transduser for å legge merke til kraften, og endrer den til en forskyvning fra den åpne enden. Forskyvningen av de åpne endene beveger sentrum av LVDT. Senterbevegelsen kan indusere utgangsspenningen som er relativt direkte til forskyvningen av rørets åpne ende.

Derfor foregår de to transduksjonstyper i røret. Først kan kraften endres til en forvridning, og deretter endres den til spenningen ved hjelp av LVDT. Bourdon's Tube er hovedtransduseren, mens LVDT er sekundærtransduseren.

Analog og digital svinger

Klassifiseringen av en svinger kan gjøres basert på deres utgangssignaler som er kontinuerlige ellers diskrete.

Hovedfunksjonen til den analoge svingeren er å endre mengden inngang til en konstant funksjon. De beste eksemplene på den analoge transduseren er LVDT, termoelement, strekkmåler og termistor. Digitale svingere brukes til å endre mengden på en inngang til et digitalt signal som fungerer på lav eller høy effekt.

En digital svinger brukes til å måle fysiske størrelser for å overføre dataene som kodede digitale signaler i stedet for som kontinuerlig skiftende spenninger eller strømmer. De digitale transdusertypene er akselkodere, digitale oppløsere, digitale turteller, hall-effektsensorer og endebrytere

Transdusere og inverse transdusere

Svinger - Enheten som konverterer den ikke-elektriske mengden til en elektrisk mengde er kjent som transduseren.

Omvendt svinger - Transduseren som konverterer den elektriske mengden til en fysisk størrelse, er en slik type transdusere kjent som den inverse transduseren. Transduseren har høy elektrisk inngang og lav ikke-elektrisk utgang.

Strekkmåler svinger

Hovedfunksjonen til strekkmåleromformeren er å konvertere fysiske mengder elektrisk. De fungerer ved å endre fysiske størrelser til mekanisk trykk i en komponent kjent som et føleelement, og deretter konvertere spenningen elektrisk ved hjelp av en strekkmåler.

Strekkmåler

Strukturen til sensorelementet, samt strekkmåleren, er designet optimalt for å gi håndtering og overlegen nøyaktighetsprodukter. Disse transduserne klassifiseres generelt basert på deres anvendelse på konstruksjon / anleggsteknikk eller generelle typer. Noen av transduserne av generell type brukes i bygg- eller anleggsfeltet. Typer av strekkmåleromformere er Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge & Semiconductor Strain Gauge.

Induktiv svinger

Den induktive svingeren arbeider på induktansendringsprinsippet på grunn av en merkbar transformasjon innenfor mengden som skal måles. For eksempel er LVDT en type induktiv svinger, som brukes til å måle forskyvning som spenningsforskjell blant de to sekundære spenningene. Disse spenningene er resultatet av induksjon på grunn av endring av strømning i sekundærspolen ved dislokasjon av jernstangen. Typene av den induktive transduseren er enkel induktans og to-spoles gjensidig induktans.

Induktiv svinger

Transdusertyper Egenskaper

Karakteristikkene til en svinger er gitt nedenfor som bestemmes ved å undersøke o / p-responsen til en svinger til en rekke i / p-signaler. Testforhold skaper bestemte driftsforhold så tett som mulig. Metodene for beregnings- og standardstatistikk kan brukes på testdataene.

Transducerens egenskaper spiller en nøkkelrolle når du velger riktig transduser, spesielt for en bestemt design. Så å vite om egenskapene er viktig for et passende utvalg. Så transduseregenskapene er kategorisert i to typer som statisk og dynamisk.

• Presisjon
• Vedtak
• Følsomhet
• Drift
• Lineæritet
• Overensstemmelse
• Span
• Hysterese
• Forvrengning
• Bråk
• Lineæritet
• Følsomhet
• Vedtak
• Terskel
• Span & Range
• Nøyaktighet
• Stabilitet
• Drift
• Repeterbarhet
• Responsivitet
• Terskel
• Inngangs- og utgangsimpedanser

Statiske egenskaper

Transducerens statiske egenskaper er et sett med handlingskriterier som gjenkjennes gjennom statisk kalibrering, noe som betyr forklaringen på måleverdien ved å opprettholde de beregnede størrelsene, fordi konstante verdier endres veldig sakte.

For instrumenter kan settet med kriterier defineres for å beregne mengdene som endres gradvis med tiden ellers er det for det meste konstant som ikke er forskjellig gjennom tid, kjent som statiske egenskaper. Egenskapene inkluderer følgende.

Dynamiske egenskaper

Transduserens dynamiske egenskaper avhenger av ytelsen når den målte kapasiteten er en funksjon av tid som endres raskt med hensyn til tid. Når disse egenskapene er avhengige av svingerens ytelse, er den målte mengden i utgangspunktet stabil.

Så disse egenskapene er avhengige av dynamiske innganger fordi de er avhengige av sine egne parametere og karakteren av inngangssignalet. De dynamiske egenskapene til transduseren inkluderer følgende.

• gjengivelse
• Responsens hastighet
• Båndbredde
• Dynamisk feil

Generelt vil både egenskapene til en svinger som statisk og dynamisk verifisere ytelsen og spesifisere hvor effektivt den kan gjenkjenne foretrukne inngangssignaler, samt nekte unødvendige innganger.

Transdusertypeapplikasjoner

Anvendelsene av transdusertyper er diskutert nedenfor.

• Transdusertypene brukes i elektromagnetiske applikasjoner som antenner, magnetiske patroner, hall-effekt sensorer, disk lese- og skrivehoder.
• Transdusertypene brukes i elektromekaniske applikasjoner som akselerometre, LVDT, galvanometre, trykkfølere, lastceller, MEMS, potensiometere, luftstrømssensorer, lineære og roterende motorer.
• Transdusertypene brukes i elektrokjemiske applikasjoner som oksygenfølere, hydrogensensorer, pH-målere,
• Transdusertypene brukes i elektroakustiske applikasjoner som høyttalere, piezoelektriske krystaller, mikrofoner, ultralydsmottakere, ekkolodd osv.
• Transdusertypene brukes i fotoelektriske applikasjoner som LED, fotodioder, laserdioder, fotoelektriske celler, LDR, lysrør, glødelamper og fototransistor
• Transdusertypene brukes i termoelektriske applikasjoner som termistorer, termoelementer, motstandstemperaturdetektorer (RTD)
• Transdusertypene brukes i radioakustiske applikasjoner som Geiger-Muller Tube, radiosendere og mottakere

Dermed handler dette om forskjellige typer svinger brukt i flere elektriske og elektroniske prosjekter . Er du fascinert avimplementere prosjekter ved å bruke svingere? Gi deretter forslagene dine ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er transduserens hovedfunksjon?