Kas ir pārveidotāju veidi un to pielietojums

Ir dažādi elektriskie un elektroniskie komponenti tiek izmantoti, lai izveidotu ķēdes un projektus inženierzinātņu studentiem. Komponenti ir aktīvie un pasīvie kakomponenti, sensori, pārveidotāji, raidītāji, uztvērēji, moduļi (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) utt. Parasti transdukcijas process ietver viena enerģijas veida pārveidošanu citā formā. Šis process galvenokārt ietver sensora elementu, lai uztvertu ievadīto enerģiju un pēc tam pārveidotu to citā formā ar transdukcijas elementu. Measurand norāda īpašību, daudzumu vai stāvokli, ko pārveidotājs vēlas pārveidot par elektrisko izeju. Šeit šajā rakstā ir apskatīts devējs, pārveidotāju veidi un devēja pielietojums.

Kas ir pārveidotāju / pārveidotāju veidi?

Devējs ir elektriska ierīce, ko izmanto, lai pārveidotu vienu enerģijas veidu citā formā. Parasti šīs ierīces nodarbojas ar dažāda veida enerģijām, piemēram, mehāniskām, elektriskā enerģija , gaismas enerģija, ķīmiskā enerģija, siltuma enerģija, akustiskā enerģija, elektromagnētiskā enerģija utt.

Devējs

Piemēram, ņemiet vērā mikrofonu, ko ikdienā izmantojam telefonos, mobilajos tālruņos, kas skaņu pārvērš elektriskos signālos un pēc tam pastiprina vēlamajā diapazonā. Pēc tam maina elektriskos signālus skaņas signālos pie skaļruņa o / p. Mūsdienās dienasgaismas spuldzes izmanto apgaismojumam, elektrisko enerģiju maina par gaismas enerģiju.

Vislabākais devējs piemēri ir skaļruņi, mikrofoni, pozīcija, termometri, antena un spiediena sensors. Tāpat tiek izmantoti dažāda veida pārveidotāji elektriskie un elektroniskie projekti .

Pārveidotāju tipu nosacījumi

Daži apstākļi, kurus galvenokārt izmanto devēju novērtēšanai, ir aplūkoti turpmāk.

Dinamiskais diapazons

Pārveidotāja dinamiskais diapazons ir attiecība starp augstas amplitūdas signālu, kā arī vismazākās amplitūdas signālu, lai devējs varētu efektīvi tulkot. Ja pārveidotājiem ir augsts dinamikas diapazons, tie ir precīzāki, kā arī jutīgi.

Atkārtojamība

Atkārtojamība ir pārveidotāja spēja radīt vienādu izvadi, tiklīdz to stimulē ar līdzīgu ieeju.

Troksnis

Pārveidotāja izeja pievieno kādu nejaušu troksni. Elektriskā tipa pārveidotājos tam pievienotais troksnis var būt elektrisks lādiņu termiskās iedarbības dēļ ķēdēs. Mazos signālus troksnis var sabojāt vairāk nekā lielie signāli.

Histerēze

Šajā īpašībā pārveidotāja jauda ir atkarīga ne tikai no tā pašreizējās ievades, bet arī no tās iepriekšējās ievades. Piemēram, izpildmehānisms izmanto pārnesumkārbu, kurai ir zināma reakcija, kad izpildmehānisma kustības virziens apgāžas, tad būs mirusi zona, pirms izpildmehānisma izeja apgāzīsies, spēlējoties starp pārnesuma zobiem.

Devēju veidi un to pielietojums

Ir dažādi pārveidotāju veidi, piemēram, spiediena devējs, pjezoelektriskais devējs, ultraskaņas devējs, temperatūras devējs utt. Apspriedīsim dažāda veida pārveidotāju izmantošanu praktiskos pielietojumos.

Daži pārveidotāju veidi, piemēram, aktīvie devēji un pasīvie devēji, ir balstīti uz to, vai ir nepieciešams strāvas avots.

Devēju veidi

Aktīvajam pārveidotājam to darbībai nav nepieciešams neviens enerģijas avots. Šie pārveidotāji darbojas pēc enerģijas pārveidošanas principa. Tie ģenerē elektrisko signālu, kas ir proporcionāls i / p. Labākais šī pārveidotāja piemērs ir termoelements. Tā kā pasīvajam pārveidotājam to darbībai nepieciešams ārējs barošanas avots. Tie ģenerē o / p kapacitātes, pretestības formā. Tad tas jāpārvērš par līdzvērtīgu sprieguma vai strāvas signālu. Labākais pasīvā devēja piemērs ir fotoelements.

Ultraskaņas pārveidotājs

Ultraskaņas devēja galvenā funkcija ir pārveidot elektriskos signālus par ultraskaņas viļņiem. Šo pārveidotāju var saukt arī par kapacitatīvajiem vai pjezoelektriskajiem devējiem.

Ultraskaņas pārveidotājs

Ultraskaņas devēja lietošana

Šo devēju var izmantot, lai izmērītu skaņas attālumu, pamatojoties uz refleksiju. Šis mērījums ir balstīts uz piemērotu metodi, salīdzinot ar tiešajām metodēm, kurās izmanto dažādas mērīšanas skalas. Vietas, kuras ir grūti atrast, piemēram, spiediena zonas, ļoti augsta temperatūra, izmantojot parastās metodes, attāluma mērīšana nav vienkāršs uzdevums. Tātad šo pārveidotāju balstīto mērīšanas sistēmu var izmantot šāda veida zonā.

Piedāvātā sistēma izmanto 8051 mikrokontrolleri , barošanas avoti, ultraskaņas devēja modulis, kas ietver raidītāju un uztvērēju, tiek izmantoti LCD displeja bloki, kas parādīti iepriekš minētajā blokshēmā.

Šeit, ja tiek atrasts kāds šķērslis vai kāds objekts, ko atklāj ultraskaņas devējs, tas pārraida viļņus un atstaro no objekta, un devējs uztver šos viļņus. Laiks, ko patērē devējs raidīšanai un viļņu saņemšanu var atzīmēt, ņemot vērā skaņas ātrumu. Pēc tam, pamatojoties uz skaņas ātrumu, tiek veikts iepriekš ieprogrammēts mikrokontrolleris tā, lai attālums tiktu izmērīts un parādīts LCD displejā. Šeit displejs ir saskarnē ar mikrokontrolleru. Ultraskaņas pārveidotājs rada 40 kHz frekvences viļņus.

Temperatūras pārveidotājs

Temperatūras pārveidotājs ir elektriska ierīce, ko izmanto, lai ierīces temperatūru pārvērstu citā daudzumā, piemēram, elektriskajā enerģijā vai spiedienā vai mehāniskajā enerģijā, tad daudzums tiks nosūtīts uz vadības ierīce temperatūras kontrolei ierīces.

Temperatūras devēja pielietošana

Temperatūras devēju izmanto gaisa temperatūras mērīšanai tā, lai kontrolētu temperatūru vairākas vadības sistēmas piemēram, gaisa kondicionēšana, apkure, ventilācija utt.

Arduino bāzes automātiska ventilatora ātruma regulatora temperatūras kontrole Bloka diagramma

Apskatīsim praktisku temperatūras devēja piemēru, ko izmanto jebkuras ierīces temperatūras kontrolei, pamatojoties uz nepieciešamību pēc dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem. Arduino bāzes automātisks ventilatora ātruma regulators, kas kontrolē temperatūru un uzrāda temperatūras mērījumu uz LCD displejs .

Piedāvātajā sistēmā IC LM35 tiek izmantots kā temperatūras devējs. An Arduino dēlis tiek izmantots, lai kontrolētu dažādas funkcijas, kas ietver analogā uz ciparu pārveidošana un LCD displejs, kas ir savienots iepriekš attēlā.

Temperatūru var noteikt, izmantojot paaugstināšanas un samazināšanas iestatījumus, piemēram, INC un DEC. Pamatojoties uz izmērīto temperatūru, Arduino dēļa programma ģenerēs impulsa platuma modulāciju o / p. Rezultāts tiek izmantots kontrolēt līdzstrāvas ventilatoru caur motora vadītāja IC.

Pjezoelektriskais devējs

Pjezoelektriskais devējs ir īpaša veida sensors, un šī pārveidotāja galvenā funkcija ir pārveidot mehānisko enerģiju elektriskajā enerģijā. Tādā pašā veidā elektrisko enerģiju var pārveidot par mehānisko enerģiju.

Pjezoelektriskais devējs

Pjezoelektrisko devēju lietojumprogrammas

• Šo pārveidotāju galvenokārt izmanto, lai noteiktu nūjas bundzinieka ietekmi uz elektroniskajiem bungu spilventiņiem. Un arī izmanto, lai noteiktu muskuļa kustību, ko var nosaukt par akseleromogrāfiju.
• Motora slodzi var noteikt, aprēķinot dažādu absolūto spiedienu, ko var izdarīt, izmantojot šos pārveidotājus kā MAP sensoru degvielas iesmidzināšanas sistēmās.
• Šo sensoru var izmantot kā sitiena sensoru automobiļu dzinēju vadības sistēmās, lai pamanītu motora sitienu.

Spiediena devējs

Spiediena devējs ir īpaša veida sensors, kas maina elektriskajos signālos iespiesto spiedienu. Šos pārveidotājus sauc arī par spiediena indikatoriem, manometriem, pjezometriem, raidītājiem un spiediena sensori .

Spiediena devēja pielietošana

Spiediena devēju izmanto, lai mērītu noteikta daudzuma, piemēram, gāzes vai šķidruma, spiedienu, mainot spiedienu elektriskajā enerģijā. Dažādi šo pārveidotāju veidi, piemēram, pastiprināts sprieguma devējs, deformācijas-gage bāzes spiediena devējs, milivoltu (mv) spiediena devējs, 4-20mA spiediena devējs un spiediena devējs.

Spiediena devēja pielietojums galvenokārt ietver augstuma noteikšanu, spiediena uztveršanu, līmeņa vai dziļuma noteikšanu, plūsmas sensoru un noplūdes pārbaudi. Šos pārveidotājus var izmantot elektroenerģijas ražošanai zem ātruma slēdžiem uz lielceļiem vai ceļiem, kur transportlīdzekļu spēku var pārveidot par elektrisko enerģiju.

Devēju tipu klasifikācija

Pārveidotāju klasificēšanai ir dažādas metodes, kas ietver, bet ne tikai, pārveidotāja funkciju, citādi strukturējot to darbību. Ir ārkārtīgi vienkārši kategorizēt tādus pārveidotājus kā Ievades un Izejas pārveidotāji, taču pret tiem izturas kā pret vienkāršiem signālu pārveidotājiem. Ievades devēja galvenā funkcija ir izmērīt daudzumus no neelektriskiem līdz elektriskiem.

No otras puses, o / p pārveidotāju darbs ir diezgan pretējs, jo to elektriskie ir ieejas signāli, bet neelektriskie ir izejas signāli, piemēram, pārvietojums, spēks, spiediens, griezes moments utt.
Devēji tiek klasificēti trīs tipos, pamatojoties uz to darbības principu, piemēram, elektriskie, termiskie un mehāniskie. Devēju klasificēšanai tiek izmantotas šādas trīs metodes.

• Fiziskais efekts
• Fiziskais daudzums
• Enerģijas avots
• Transdukcijas princips
• Primārais un sekundārais devējs
• Analogais un digitālais pārveidotājs
• Devējs un apgrieztais devējs

Fiziskais efekts

Pirmo devēja klasifikāciju var veikt, pamatojoties uz fizisko efektu. Šī ir pirmā devēja klasifikācija, kas ir atkarīga no fiziskās iedarbības, ko izmanto, lai mainītu daudzumu no fiziskā uz elektrisko. Piemēram, vara elementu izmaiņas pretestībā būs proporcionālas temperatūras izmaiņām. Šeit ir fiziskie efekti, kurus izmanto, lai mainītu pretestību, induktivitāti, kapacitāti, Hall efektu un pjezoelektrisko efektu

Fiziskais daudzums

Otro devēja klasifikāciju var veikt, pamatojoties uz mainīto fizisko daudzumu, tas ir, pārveidotāja galīgo izmantošanu aiz pārveidošanas. Piemēram, spiediena devējs ir devējs, kas pārveido spiedienu elektriskā signālā. Pārveidotāju klasifikācija, pamatojoties uz fizisko daudzumu, ietver sekojošo.

• Plūsmas devējs, piemēram, plūsmas mērītājs
• Paātrinājuma devējs, piemēram, akselerometrs
• Temperatūras devējs, piemēram, termoelements
• Līmeņa devējs, piemēram, griezes momenta caurule
• Spiediena devējs, piemēram, Bourdon Gauge
• Pārvietošanas pārveidotājs, piemēram, lineārais mainīgais diferenciālais transformators (LVDT)
• Spēka devējs, piemēram, dinamometrs

Enerģijas avots

Devēju var klasificēt, pamatojoties uz enerģijas avotu, izmantojot divus veidus, kas ietver sekojošo.

• Aktīvie devēji
• Pasīvie devēji

Aktīvie devēji

Šāda veida pārveidotājos ieejas enerģiju var izmantot kā vadības signālu, vienlaikus pārsūtot enerģiju proporcionālās izejas virzienā, izmantojot strāvas padevi.

Piemēram, aktīvā pārveidotājā, piemēram, sprieguma mērītājā, celms var tikt mainīts pretestībā. Tomēr, tā kā saspringtā elementa enerģija ir mazāka, tad enerģiju izejai var dot, izmantojot ārēju barošanas avotu.

Pasīvie devēji

Šajā pārveidotājā ieejas enerģiju var pārveidot tieši izvadē. Piemēram, pasīvo pārveidotāju, piemēram, termopāri, visur, kur siltuma enerģiju var absorbēt no ieejas, var mainīt par sprieguma vai elektriskiem signāliem.

Transdukcijas princips

Devēja klasifikāciju var veikt, pamatojoties uz transdukcijas barotni. Šeit barotne var būt kapacitatīva, rezistīva vai induktīva, pamatojoties uz konversijas metodi, ka tas, kā ievades pārveidotājs maina ieejas signālu attiecīgi pretestībā, induktivitātē un kapacitātē.

Primārais un sekundārais devējs

Primārajā devējā ietilpst elektriskās un mehāniskās ierīces. Mehāniskās ierīces sauc arī par primārajiem pārveidotājiem, kurus izmanto, lai fizisko i / p daudzumu mainītu uz mehānisku signālu. Otrā pārveidotāja galvenā funkcija tiek izmantota signāla maiņai no mehāniskā uz elektrisko. O / p signāla lielums galvenokārt ir atkarīgs no i / p mehāniskā signāla.

Piemērs

Labākais primārā un sekundārā pārveidotāja piemērs ir Burdona caurule, jo tādējādi caurule darbojas kā primārais devējs, lai pamanītu spēku, kā arī maina to par dislokāciju no tā atvērtā gala. Atvērto galu dislokācija pārvieto LVDT centru. Centra kustība var izraisīt izejas spriegumu, kas ir tieši saistīts ar caurules atvērtā gala dislokāciju.

Tāpēc caurulē notiek divu veidu transdukcija. Pirmkārt, spēku var mainīt par dislokāciju un pēc tam, izmantojot LVDT, to maina spriegumā. Burdona caurule ir galvenais devējs, savukārt LVDT ir sekundārais devējs.

Analogais un digitālais pārveidotājs

Pārveidotāju var klasificēt, pamatojoties uz to izejas signāliem, kas ir nepārtraukti citādi diskrēti.

Analogā devēja galvenā funkcija ir mainīt ievades daudzumu uz nemainīgu funkciju. Labākie analogā pārveidotāja piemēri ir LVDT, termoelements, deformācijas mērītājs un termistors. Digitālos pārveidotājus izmanto, lai mainītu ievades daudzumu ciparu signālā, kas darbojas ar mazu vai lielu jaudu.

Digitālo pārveidotāju izmanto, lai izmērītu fiziskos lielumus, lai pārsūtītu datus, piemēram, kodētus digitālos signālus, nevis kā nepārtraukti mainīgu spriegumu vai strāvu. Digitālo pārveidotāju veidi ir vārpstas kodētāji, digitālie izšķirtspēja, digitālie tahometri, zāles efekta sensori un gala slēdži

Devēji un apgrieztie devēji

Devējs - Ierīce, kas neelektrisko daudzumu pārvērš elektriskajā lielumā, ir pazīstama kā devējs.

Apgrieztais pārveidotājs - Devējs, kas pārveido elektrisko daudzumu fiziskā lielumā, šāda veida pārveidotāji ir pazīstami kā apgrieztie devēji. Devējam ir augsta elektriskā ieeja un zema neelektriskā jauda.

Sprieguma mērītāja devējs

Celma mērierīces pārveidotāja galvenā funkcija ir fizisko lielumu pārveidošana elektriski. Tie darbojas, mainot fiziskos lielumus mehāniskajā spiedienā komponentā, kas pazīstams kā sensora elements, un pēc tam spriegumu pārveido elektriski, izmantojot deformācijas mērierīci.

Celms Mērītājs

Sensora elementa struktūra, kā arī deformācijas mērierīce ir veidota optimāli, lai nodrošinātu apstrādes un izcilas precizitātes produktus. Šie pārveidotāji parasti tiek klasificēti, pamatojoties uz to pielietojumu celtniecības / inženiertehniskajos tipos vai vispārējos tipos. Daži no vispārējā tipa pārveidotājiem tiek izmantoti celtniecības vai civilās inženierijas jomā. Celma mērierīces pārveidotāju veidi ir stieples deformācijas mērītājs, folijas deformācijas mērītājs un pusvadītāju deformācijas mērītājs.

Induktīvais devējs

Induktīvais devējs darbojas pēc induktivitātes izmaiņu principa, jo jūtama transformācija mērāmajā daudzumā. Piemēram, LVDT ir induktīva tipa pārveidotājs, ko izmanto, lai izmērītu pārvietošanos, piemēram, sprieguma atšķirību starp diviem sekundārajiem spriegumiem. Šie spriegumi ir indukcijas rezultāts, jo sekundārajā spolē mainās plūsma, izmežģot dzelzs stieni. Induktīvā devēja veidi ir vienkāršā induktivitāte un divu spolu savstarpējā induktivitāte.

Induktīvais devējs

Devēju tipu raksturojums

Tālāk ir doti pārveidotāja raksturlielumi, kurus nosaka, pārbaudot devēja o / p reakciju uz dažādiem i / p signāliem. Pārbaudes apstākļi pēc iespējas tuvāk rada noteiktus darbības apstākļus. Testa datiem var piemērot skaitļošanas un standarta statistikas metodes.

Pārveidotāja īpašībām ir galvenā loma, izvēloties atbilstošo pārveidotāju, īpaši konkrētam dizainam. Tāpēc, lai izvēlētos, ir svarīgi zināt tā īpašības. Tātad pārveidotāju raksturojums tiek iedalīts divos veidos, piemēram, statiskais un dinamiskais.

• Precizitāte
• Izšķirtspēja
• Jutīgums
• Dreifs
• Linearitāte
• Atbilstība
• Span
• Histerēze
• Kropļojumi
• Troksnis
• Linearitāte
• Jutīgums
• Izšķirtspēja
• Slieksnis
• Span & Range
• Precizitāte
• Stabilitāte
• Dreifs
• Atkārtojamība
• Atsaucība
• Slieksnis
• Ieejas un O / P pretestības

Statiskās īpašības

Devēja statiskie raksturlielumi ir darbības kritēriju kopums, kas tiek atzīts visā statiskajā kalibrēšanā, kas nozīmē mērījuma vērtības izskaidrojumu, principā uzturot aprēķinātos lielumus, jo nemainīgās vērtības mainās ļoti lēni.

Instrumentiem var definēt kritēriju kopu, lai aprēķinātu lielumus, kas laika gaitā pakāpeniski mainās, citādi lielākoties nemainīgi, kas laika gaitā neatšķiras, sauc par statiskām īpašībām. Raksturlielumi ietver sekojošo.

Dinamiskās īpašības

Devēja dinamiskie raksturlielumi norāda uz tā darbību, kad izmērītā jauda ir laika funkcija, kas ātri mainās attiecībā pret laiku. Kad šīs īpašības ir atkarīgas no devēja veiktspējas, izmērītais lielums būtībā ir stabils.

Tātad šīs īpašības balstās uz dinamiskām ieejām, jo ​​tās ir atkarīgas no saviem parametriem un ieejas signāla rakstura. Pārveidotāja dinamiskās īpašības ietver sekojošo.

• Uzticība
• Atbildes ātrums
• Joslas platums
• Dinamiskā kļūda

Parasti abi pārveidotāja raksturlielumi, piemēram, statiskais un dinamiskais, pārbaudīs tā veiktspēju un precizēs, cik efektīvi tas var atpazīt vēlamos ieejas signālus, kā arī atteikt nevajadzīgas ievades.

Devēju tipu lietojumi

Devēju veidu pielietojums ir aplūkots turpmāk.

• Devēju tipus izmanto elektromagnētiskās lietojumprogrammās, piemēram, antenās, magnētiskajās kasetnēs, zāles efekta sensoros, disku lasīšanas un rakstīšanas galviņās.
• Devēju tipus izmanto elektromehāniskos pielietojumos, piemēram, akselerometros, LVDT, galvanometros, spiediena sensoros, slodzes elementos, MEMS, potenciometros, gaisa plūsmas sensoros, lineāros un rotējošos motoros.
• Devēju tipus izmanto elektroķīmiskos pielietojumos, piemēram, skābekļa sensoros, ūdeņraža sensoros, pH mērītājos,
• Devēju tipus izmanto elektroakustiskās ierīcēs, piemēram, skaļruņos, pjezoelektriskos kristālos, mikrofonos, ultraskaņas uztvērējos, hidrolokatoros utt.
• Devēju tipus izmanto fotoelektriskās lietojumprogrammās, piemēram, LED, fotodiodes, lāzera diodes, fotoelementi, LDR, dienasgaismas, kvēlspuldzes un fototransistors
• Devēju tipus izmanto termoelektriskās iekārtās, piemēram, termistoros, termoelementos, pretestības temperatūras detektoros (RTD)
• Devēju tipus izmanto radioakustiskās lietojumprogrammās, piemēram, Geiger-Muller Tube, radio raidītājos un uztvērējos

Tādējādi tas ir viss dažāda veida pārveidotāji lieto vairākos elektrotehnikas un elektronikas projekti . Vai jūs aizraujīstenot projektus, izmantojot pārveidotājus? Pēc tam, lūdzu, sniedziet savus ierosinājumus, komentējot komentāru sadaļā zemāk. Šeit ir jautājums jums, kāda ir devēja galvenā funkcija?