Prevodník je elektronické zariadenie používané na zmenu energie z jednej formy na druhú. Vo všeobecnosti prevodník mení jednu formu energetického signálu na inú formu energetického signálu. Príklady prevodníka sú; mikrofóny, solárne články, žiarovky, elektromotory atď. Tieto zariadenia sa často používajú tam, kde sa elektrické signály menia na iné fyzikálne veličiny, ako je sila, energia, svetlo, krútiaci moment, poloha, pohyb atď. rôzne typy prevodníkov ako prúd, tlak, magnetické pole, termočlánok piezoelektrický, tenzometer vzájomná indukcia a elektromechanický prevodník. Tento článok pojednáva o prehľade an elektromechanický prevodník - práca s aplikáciami.
Čo je elektromechanický prevodník?
Elektromechanický prevodník je typ zariadenia, ktoré sa používa na konverziu buď elektrického signálu na zvukové vlny ako v reproduktore (alebo) na konverziu zvukovej vlny na elektrický signál ako v mikrofóne. Inými slovami, zariadenie, ktoré premieňa mechanický pohyb na elektrické signály, je známe elektromechanický prevodník . Príklady elektromechanických meničov sú; reproduktor, piezoelektrický menič, mikrofón a merací mechanizmus prístroja s permanentným magnetom.
Princíp činnosti elektromechanického prevodníka
Elektromechanický prevodník jednoducho funguje tak, že mení mechanický pohyb na zmeny prúdu alebo napätia a naopak. Tieto prevodníky sa používajú hlavne ako aktivačné mechanizmy v automatických riadiacich systémoch a tiež ako snímače mechanického pohybu v rámci meracej a automatizačnej techniky. Klasifikácia týchto prevodníkov môže byť vykonaná na základe princípu konverzie využívaného ako elektromagnetické, odporové, magnetoelektrické, elektrostatické typy a tiež typ o/p signálu ako analógové a digitálne typy.
Tieto typy prevodníkov sa odhadujú s ohľadom na ich statické a dynamické charakteristiky, citlivosť E = Δy/Δx, chybu statického signálu, rozsah prevádzkovej frekvencie signálu o/p a chybu statickej konverzie.
Schéma elektromechanického prevodníka
Elektromechanický prevodník, ktorý sa používa na implementáciu kapnografickej techniky, je zobrazený nižšie. Štúdium exspirácie oxidu uhličitého sa nazýva kapnometria. Elektromechanický prevodník na nasledujúcom diagrame má zdroj IR svetla, ktorý produkuje širokospektrálne žiarenie v rozsahu 2 až 16 µm. Zdroje IR žiarenia, ktoré sa používajú v kapnografii, by mali mať rovnomernú emisivitu, vysokú ožiarenosť, spektrálnu rovnomernosť a veľkú plochu žiarenia. Z reálnych zdrojov je žiarenie vždy nízke v porovnaní s ideálnym čiernym telesom, ktoré má najvyššiu emisivitu.
Kremenné wolfrámové halogénové žiarovky s horúcim vláknom jednoducho poskytujú silný blízko IR výstup. Vo vyššie uvedenom diagrame prechádza širokopásmový infračervený svetelný lúč cez IR filter a potom prepúšťa svetlo s vlnovou dĺžkou maximálnej absorpcie CO2, napríklad 4,26 μm so šírkou pásma 0,07 μm. Pri nízkych frekvenciách je svetelný lúč vzorkovaný cez rotujúce sekacie koleso. Akonáhle sa toto koleso otočí, potom je ich poloha v polohe, kde infračervené svetlo prechádza cez komoru vzorky a žiarenie je absorbované dostupnými molekulami CO2 vo vydychovanom vzduchu.
V druhej polohe infračervené svetlo prechádza cez vzorku a referenčné komory. Tu je referenčná komora utesnená CO2. Na zostávajúcom mieste žiadne svetlo neprechádza cez otočné koliesko. Žiarenie, ktoré prechádza celým kolesom, nebolo absorbované cez molekuly CO2 a je jednoducho zhromaždené fotodetektorom, zvyčajne GeAs fotodióda .
Frekvencia impulzného o/p prúdu fotodiódy je ekvivalentná vzorkovaniu a jej amplitúda sa nastavuje podľa množstva prenášaného žiarenia. Intenzita oscilujúceho signálu sa spracuje na určenie koncentrácie CO2 v dychu pacienta. Takže pomocou techniky kapnografie v reálnom čase môžu poskytovatelia zdravotnej starostlivosti monitorovať stav ventilácie pacientov a tiež potenciálne dýchacie komplikácie.
Typy elektromechanických prevodníkov
Existujú rôzne typy elektromechanických prevodníkov, ktoré sú popísané nižšie.
Lineárny variabilný diferenciálny transformátor
LVDT je elektromechanický prevodník, ktorý sa používa na zmenu priamočiareho pohybu objektu, ku ktorému je mechanicky pripojený, na premenlivé napätie, prúd alebo elektrický signál. Viac informácií o LVDT nájdete na tomto odkaze.
Viac informácií nájdete na tomto odkaze LVDT .
Elastomérové prevodníky
Elastomérový prevodník je elektromechanický prevodník používaný na premenu elektrickej energie na mechanickú energiu. Polymérne štruktúry optimalizujúce tieto prevodníky závisia hlavne od vlastností dielektrika. Optimalizované členy pozostávajú zo silikónu Q, polydimetylsiloxánu PDMS a semikryštalického polyuretánu PUR. Polokryštalický polyuretán je teda výhodný najmä kvôli jeho rozsahu dielektrickej konštanty od 3 do 10 a vysokej iónovej vodivosti, najmä pri zvýšených teplotách. Rozsah dielektrickej konštanty polydimetylsiloxánu je pomerne nízky v rozsahu od 2,5 do 3 a silikón Q je podobný semikryštalickému polyuretánu, hoci má nízku teplotu skleného prechodu.
Piezoelektrický nanogenerátor
Piezoelektrický nanogenerátor je jedným typom elektromechanického prevodníka, ktorý sa používa na zmenu energie z mechanickej na elektrickú pomocou piezoelektrických nanodrôtov ZnO, ktoré možno aktivovať malými fyzickými pohybmi a pracovať v obrovskom rozsahu frekvencií. Používajú sa v inovatívnych aplikáciách zdravotnej starostlivosti kvôli ich jednoduchej implementácii, samonapájacej povahe a vysoko účinnej premene energie, ako je terapia elektrickou stimuláciou, v priestore aktívnej detekcie a získavania ľudskej biomechanickej energie na sprostredkovateľskú energiu nad telesnými zariadeniami.
Dielektrické elastoméry
Dielektrický elastomér (DE) je elektromechanický prevodník, ktorý sa používa na premenu elektrickej energie na mechanickú energiu. Tieto elastoméry pracujú v dvoch režimoch, ako je akčný člen a všeobecný. V režime pohonu mení energiu z elektrickej na mechanickú, zatiaľ čo vo všeobecnom režime premieňa energiu z mechanickej na elektrickú. Ide o systémy inteligentných materiálov, ktoré vytvárajú veľké napätie. Patria do skupiny elektroaktívnych polymérov. Majú vysokú hustotu elastickej energie a sú ľahké.
Výhody a nevýhody
The výhody elektromechanických meničov sú diskutované nižšie.
- Tento výstup prevodníka možno jednoducho použiť prenosom a spracovaním na účely merania.
- Elektrické systémy sú ovládané s extrémne malým rozsahom výkonu.
- Tieto prevodníky znížia účinky trenia, ako aj iné mechanické nelinearity.
- Vďaka technológii integrovaných obvodov je mnoho systémov kompaktných, prenosných a má nižšiu hmotnosť.
- Neexistuje žiadna šanca na mechanické poruchy.
- Problémy so zotrvačnosťou hmoty sa dajú znížiť.
- Bez mechanického opotrebovania.
The nevýhody elektromechanických meničov sú diskutované nižšie.
- Tento prevodník je drahý.
- Pri navrhovaní obvodu je potrebné zvážiť vplyvy starnutia a posun parametrov aktívnych komponentov. Takže to urobí dizajn zložitým.
Aplikácie
The aplikácie elektromechanického prevodníka sú diskutované nižšie.
- Elektromechanický prevodník sa používa na zmenu elektrického signálu na zvukové vlny alebo zvukové vlny na elektrický signál.
- Tento prevodník mení fyzický pohyb na o/p napätie, amplitúdu a fázu, kde sú úmerné polohe.
- Tento prevodník prijíma vlny z elektrického systému a prenáša ich do mechanického systému.
- Používajú sa na meranie vibrácií.
- Toto sa používa na poskytnutie lineárneho výstupu, ktorý je úmerný vstupu uhlového posunu.
- Ako elektromechanický prevodník RVDT sa používa hlavne na meranie uhlového posunu.
- Toto zariadenie mení signál z elektrického na mechanický alebo fyzický o/p prostredníctvom pohyblivých častí.
- Tento typ prevodníka je určený hlavne na výmenu momentového motora v servo kohútiku s pevnou klapkou trysky.
- Elektromechanický prevodník RVDT prevádza priamočiary pohyb objektu, s ktorým je mechanicky spojený, na ekvivalentný elektrický signál.
Aký je rozdiel medzi elektromechanickým prevodníkom a elektrochemickým prevodníkom?
Elektromechanický prevodník je zariadenie, ktoré buď mení elektrický signál na zvukové vlny, inak mení zvukovú vlnu na elektrický signál. Elektrochemický prevodník sa používa na hlásenie zmien vo forme elektrického signálu, ktorý je priamo úmerný koncentrácii analytu.
Ako si vyberiete správny elektromechanický prevodník pre konkrétnu aplikáciu?
Existuje mnoho parametrov, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere elektromechanického prevodníka, ako je prevádzkový rozsah, presnosť, princíp činnosti, citlivosť, efekt zaťaženia, kompatibilita s prostredím atď.
Môžu byť elektromechanické prevodníky použité v nebezpečnom prostredí?
Keď je elektromechanický prevodník elektricky pripojený k akémukoľvek zariadeniu v nebezpečnom prostredí, potom by sa mala v rámci zapojenia použiť elektrická bezpečnostná bariéra.
Ako kalibrujete elektromechanický prevodník?
Mechanický prevodník musí byť kalibrovaný počas celej doby prevádzky, pretože citlivosť tohto prevodníka sa mení na základe použitia a namáhania aplikovaného na materiály, z ktorých sú vyrobené. Na kalibráciu elektromechanického prevodníka sa teda používa metóda reciprocity, ktorá poskytuje popis princípu techniky a následne jej aplikácie pri kalibrácii elektromechanického prevodníka.
Aké sú niektoré bežné tipy na riešenie problémov s elektromechanickými prevodníkmi?
- Riešenie problémov sa používa na kontrolu, či prevodník funguje alebo nie, pomocou voltmetra. Pripojte tento prevodník k voltmetru a vybuďte prevodník správnym budiacim napätím. Potom zmerajte výstupné napätie prevodníka naprázdno.
- Uistite sa, že zaťaženie a tlak sú konštantné alebo nie.
- Overte stabilitu zdroja budenia.
- Skontrolujte milivolt o/p pomocou voltmetra.
- Zabezpečte rušenie RFI alebo EMI.
Toto je prehľad elektromechaniky prevodník – funkčný princíp, typy, výhody, nevýhody a aplikácie. Prevodník, ktorý prijíma vlny z elektrického systému a prenáša ich do mechanického systému, je tiež známy ako elektromagnetický prevodník. Tu je otázka pre vás, čo je prevodník?
