Pārveidotājs ir elektroniska ierīce, ko izmanto, lai mainītu enerģiju no vienas formas uz otru. Parasti devējs maina vienu enerģijas signāla veidu pret citu enerģijas signāla veidu. Pārveidotāju piemēri ir; mikrofoni, saules baterijas, kvēlspuldzes, elektromotori utt. Šīs ierīces bieži izmanto, ja elektriskie signāli tiek mainīti uz citiem fiziskiem lielumiem, piemēram, spēku, enerģiju, gaismu, griezes momentu, pozīciju, kustību utt. dažāda veida devēji piemēram, strāva, spiediens, magnētiskais lauks, termopāri , pjezoelektrisks, deformācijas mērītājs , savstarpēja indukcija un elektromehāniskais devējs. Šajā rakstā ir apskatīts pārskats par elektromehāniskais pārveidotājs – darbs ar aplikācijām.
Kas ir elektromehāniskais devējs?
Elektromehāniskais devējs ir ierīces veids, ko izmanto, lai pārveidotu elektrisko signālu skaņas viļņos, piemēram, skaļrunī (vai) pārveidotu skaņas vilni elektriskā signālā, piemēram, mikrofonā. Citiem vārdiem sakot, ir zināma ierīce, kas mehānisko kustību pārvērš elektriskos signālos elektromehāniskais pārveidotājs . Elektromehānisko devēju piemēri ir: skaļrunis, pjezoelektriskais devējs, mikrofons un pastāvīgā magnēta instrumenta mērīšanas mehānisms.
Elektromehāniskā devēja darbības princips
Elektromehāniskais devējs vienkārši darbojas, mainot mehānisko kustību strāvas vai sprieguma variācijās un otrādi. Šos devējus galvenokārt izmanto kā aktivizēšanas mehānismus automātiskajās vadības sistēmās un arī kā mehāniskās kustības sensorus mērīšanas un automatizācijas tehnoloģijās. Šo devēju klasifikāciju var veikt, pamatojoties uz konversijas principu, ko izmanto kā elektromagnētiskos, rezistīvos, magnetoelektriskos, elektrostatiskos veidus, kā arī o/p signālu veidus, piemēram, analogos un digitālos veidus.
Šie devēju veidi tiek novērtēti, ņemot vērā to statiskos un dinamiskos raksturlielumus, jutību E = Δy/Δx, statiskā signāla kļūdu, o/p signāla darbības frekvenču diapazonu un statiskās pārveidošanas kļūdu.
Elektromehāniskā devēja diagramma
Elektromehāniskais devējs, ko izmanto kapnogrāfijas tehnikas ieviešanai, ir parādīts zemāk. Oglekļa dioksīda izelpas izpēti sauc par kapnometriju. Elektromehāniskajam devējam šajā diagrammā ir IR gaismas avots, kas rada plaša spektra starojumu diapazonā no 2 līdz 16 µm. IR starojuma avotiem, ko izmanto kapnogrāfijā, jābūt ar vienmērīgu izstarošanos, augstu izstarojumu, spektrālo viendabīgumu un lielu starojuma laukumu. No reāliem avotiem starojums vienmēr ir zems, salīdzinot ar ideālu melno ķermeni, kuram ir visaugstākā izstarojuma spēja.
Kvarca volframa halogēna spuldžu karstais kvēldiegs vienkārši nodrošina spēcīgu tuvu infrasarkano staru izvadi. Iepriekš redzamajā diagrammā platjoslas infrasarkanais gaismas stars iziet cauri IR filtram, pēc tam pārraida gaismu CO2 maksimālā absorbcijas viļņa garumā, piemēram, 4,26 µm ar 0,07 µm joslas platumu. Zemās frekvencēs gaismas staru paraugu ņem caur rotējošu smalcinātāja riteni. Kad šis ritenis griežas, tas atrodas jebkurā vietā, kur infrasarkanā gaisma izplatās visā parauga kamerā un starojums tiek absorbēts caur pieejamajām CO2 molekulām izelpotajā gaisā.
Otrajā pozīcijā infrasarkanā gaisma izplatās visā paraugā un atskaites kamerās. Šeit atskaites kamera ir noslēgta ar CO2. Atlikušajā vietā neviena gaisma nešķērso rotācijas riteni. Starojums, kas izplatās pa visu riteni, netika absorbēts caur CO2 molekulām, un to vienkārši savāc fotodetektors, parasti GeAs. fotodiode .
Impulsu fotodiodes o/p strāvas frekvence ir līdzvērtīga paraugu ņemšanai un tās amplitūda tiek regulēta, izmantojot pārraidītā starojuma daudzumu. Svārstību signāla intensitāte tiek apstrādāta, lai noteiktu CO2 koncentrāciju pacienta izelpā. Tādējādi, izmantojot kapnogrāfijas tehniku reāllaikā, veselības aprūpes sniedzēji var uzraudzīt pacientu ventilācijas stāvokli un arī iespējamās elpošanas komplikācijas.
Elektromehānisko devēju veidi
Ir dažādi elektromehānisko devēju veidi, kas ir apskatīti turpmāk.
Lineārais mainīgais diferenciālais transformators
LVDT ir elektromehānisks devējs, ko izmanto, lai mainītu objekta taisnvirziena kustību, ar kuru tas ir mehāniski savienots ar mainīgu spriegumu, strāvu vai elektrisko signālu. Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par LVDT.
Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par LVDT .
Elastomēru pārveidotāji
Elastomēriskais devējs ir elektromehānisks pārveidotājs, ko izmanto, lai pārveidotu elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Polimēru struktūras, kas optimizē šos devējus, galvenokārt ir atkarīgas no dielektriķa īpašībām. Optimizētie elementi sastāv no silikona Q, polidimetilsiloksāna PDMS un puskristāliskā poliuretāna PUR. Tātad galvenokārt priekšroka tiek dota puskristāliskajam poliuretānam, jo tā dielektriskās konstantes diapazons ir no 3 līdz 10 un augsta jonu vadītspēja, īpaši paaugstinātā temperatūrā. Polidimetilsiloksāna dielektriskās konstantes diapazons ir salīdzinoši zems, sākot no 2,5 līdz 3, un Silicone Q ir līdzīgs puskristāliskajam poliuretānam, lai gan tam ir zema stiklošanās temperatūra.
Pjezoelektriskais nanoģenerators
Pjezoelektriskais nanoģenerators ir viena veida elektromehāniskais pārveidotājs, ko izmanto, lai mainītu enerģiju no mehāniskās uz elektrisko, izmantojot pjezoelektriskos ZnO nanovadus, kurus var aktivizēt ar nelielām fiziskām kustībām un darboties plašā frekvenču diapazonā. Tos izmanto inovatīvās veselības aprūpes lietojumprogrammās to vienkāršās ieviešanas, pašenerģijas rakstura un ļoti efektīvas enerģijas pārveidošanas, piemēram, elektriskās stimulācijas terapijas, aktīvās noteikšanas un cilvēka biomehāniskās enerģijas ieguves telpā, lai nodrošinātu starpspēku virs ķermeņa ierīcēm.
Dielektriskie elastomēri
Dielektriskais elastomērs (DE) ir elektromehānisks pārveidotājs, ko izmanto, lai pārveidotu elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Šie elastomēri darbojas divos režīmos, piemēram, izpildmehānismā un vispārējā. Izpildmehānisma režīmā tas maina enerģiju no elektriskās uz mehānisko, savukārt vispārējā režīmā tas pārvērš enerģiju no mehāniskās uz elektrisko. Tās ir viedas materiālu sistēmas, kas rada lielus spriedzi. Tie pieder pie elektroaktīvo polimēru grupas. Tiem ir augsts elastīgās enerģijas blīvums un tie ir viegli.
Priekšrocības un trūkumi
The elektromehānisko devēju priekšrocības tiek apspriesti turpmāk.
- Šo devēja izvadi var viegli izmantot, pārraidot un apstrādājot mērījumu nolūkos.
- Elektriskās sistēmas tiek vadītas ar ārkārtīgi mazu jaudas diapazonu.
- Šie devēji samazinās berzes efektus, kā arī citas mehāniskās nelinearitātes.
- Pateicoties integrētās shēmas tehnoloģijai, daudzas sistēmas ir kompaktas, pārnēsājamas un ar mazāku svaru.
- Nav nekādu mehānisku bojājumu iespējamības.
- Masas inerces problēmas var samazināt.
- Nav mehāniska nolietojuma.
The elektromehānisko devēju trūkumi tiek apspriesti turpmāk.
- Šis devējs ir dārgs.
- Projektējot ķēdi, jāņem vērā parametru novecošanās ietekme un aktīvo komponentu novirze. Tātad tas padarīs dizainu sarežģītu.
Lietojumprogrammas
The elektromehāniskā devēja pielietojumi tiek apspriesti turpmāk.
- Elektromehānisko devēju izmanto, lai pārveidotu elektrisko signālu skaņas viļņos vai skaņas viļņus par elektrisko signālu.
- Šis devējs maina fizisko kustību uz o/p spriegumu, amplitūdu un fāzi, kur tie ir proporcionāli pozīcijai.
- Šis devējs uztver viļņus no elektriskās sistēmas un pārraida tos uz mehānisko sistēmu.
- Tos izmanto vibrācijas mērīšanai.
- To izmanto, lai nodrošinātu lineāro izvadi, kas ir proporcionāla leņķiskās nobīdes ievadei.
- Tāds elektromehāniskais devējs kā RVDT galvenokārt izmanto leņķiskās nobīdes mērīšanai.
- Šī ierīce maina signālu no elektriskā uz mehānisku vai fizisku o/p, izmantojot kustīgas daļas.
- Šāda veida devējs galvenokārt ir paredzēts griezes momenta motora nomaiņai fiksētā sprauslas atloka servo krānā.
- RVDT elektromehāniskais devējs pārvērš objekta taisnvirziena kustību, ar kuru tas ir mehāniski savienots, līdzvērtīgā elektriskajā signālā.
Kāda ir atšķirība starp elektromehānisko devēju un elektroķīmisko devēju?
Elektromehāniskais pārveidotājs ir ierīce, kas vai nu maina elektrisko signālu skaņas viļņos, pretējā gadījumā skaņas vilni pārvērš elektriskā signālā. Elektroķīmisko devēju izmanto, lai ziņotu par izmaiņām elektriskā signāla veidā, kas ir tieši proporcionāls analizējamās vielas koncentrācijai.
Kā izvēlēties pareizo elektromehānisko devēju konkrētam lietojumam?
Izvēloties elektromehānisko devēju, jāņem vērā daudzi parametri, piemēram, darbības diapazons, precizitāte, darbības princips, jutība, slodzes efekts, saderība ar vidi utt.
Vai elektromehāniskos devējus var izmantot bīstamā vidē?
Ja elektromehāniskais devējs ir elektriski pievienots jebkurai iekārtai bīstamā vidē, savienojuma virknē jāizmanto elektriskā drošības barjera.
Kā kalibrēt elektromehānisko devēju?
Mehāniskais devējs ir jākalibrē visā tā ekspluatācijas laikā, jo šī devēja jutība mainās atkarībā no lietošanas un spriegumiem, kas tiek piemēroti materiāliem, no kuriem tie izgatavoti. Tātad elektromehāniskā devēja kalibrēšanai tiek izmantota savstarpīguma metode, kas sniedz tehnikas principa aprakstu un pēc tam tās pielietojumu, kalibrējot elektromehānisko devēju.
Kādi ir daži izplatīti problēmu novēršanas padomi elektromehāniskajiem devējiem?
- Problēmu novēršana tiek izmantota, lai pārbaudītu, vai devējs darbojas vai nedarbojas ar voltmetru. Savienojiet šo devēju ar voltmetru un ierosiniet devēju, izmantojot atbilstošu ierosmes spriegumu. Pēc tam izmēra devēja izejas spriegumu bez slodzes.
- Pārliecinieties, vai slodze un spiediens ir nemainīgi vai nē.
- Pārbaudiet ierosmes barošanas avota stabilitāti.
- Pārbaudiet milivoltu o/p caur voltmetru.
- Nodrošiniet RFI vai EMI traucējumus.
Tādējādi šis ir pārskats par elektromehānisko devējs – darbojas princips, veidi, priekšrocības, trūkumi un pielietojums. Pārveidotājs, kas uztver viļņus no elektriskās sistēmas un pārraida tos uz mehānisko sistēmu, ir pazīstams arī kā elektromagnētiskais devējs. Šeit ir jautājums jums, kas ir devējs?
