Čo sú typy prevodníkov a ich aplikácie

Existujú rôzne elektrické a elektronické komponenty sa používajú na stavbu obvodov a projektov pre študentov strojárstva. Komponenty sú aktívne a pasívne komponenty, snímače, prevodníky, vysielače, prijímače, moduly (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) atď. Všeobecne proces transdukcie zahŕňa premenu jednej formy energie na inú formu. Tento proces zahrnuje hlavne snímací prvok na snímanie vstupnej energie a jej následnú premenu na inú formu transdukčným prvkom. Meraná veličina hovorí o vlastnosti, množstve alebo stave, ktorý má prevodník preložiť do elektrického výkonu. V tomto článku sa diskutuje o tom, čo je menič, typy meničov a aplikácie meniča.

Čo je to prevodník / typy prevodníkov?

Prevodník je elektrické zariadenie, ktoré sa používa na premenu jednej formy energie na inú formu. Tieto zariadenia vo všeobecnosti pracujú s rôznymi druhmi energií, ako sú mechanické, elektrická energia , svetelná energia, chemická energia, tepelná energia, akustická energia, elektromagnetická energia atď.

Prevodník

Zvážte napríklad mikrofón, ktorý používame v každodennom živote v telefónoch, mobilných telefónoch, ktorý prevádza zvuk na elektrické signály a potom ho zosilňuje do preferovaného rozsahu. Potom zmení elektrické signály na zvukové signály pri o / p reproduktora. V súčasnosti sa na osvetlenie používajú žiarivky, ktoré menia elektrickú energiu na svetelnú.

Najlepší prevodník príklady sú reproduktory, mikrofóny, snímač polohy, teplomery, anténa a snímač tlaku. Rovnako sa používajú rôzne druhy prevodníkov elektrické a elektronické projekty .

Podmienky pre typy prevodníkov

Niektoré podmienky, ktoré sa používajú hlavne na hodnotenie prevodníkov, sú diskutované nižšie.

Dynamický rozsah

Dynamický rozsah meniča je pomer medzi signálom s vysokou amplitúdou a zároveň najmenšou amplitúdou, aby mohol prevodník efektívne prekladať. Ak majú snímače vysoký dynamický rozsah, sú presnejšie aj citlivejšie.

Opakovateľnosť

Opakovateľnosť je schopnosť snímača generovať rovnaký výstup, akonáhle je stimulovaný podobným vstupom.

Hluk

Výstup meniča dodáva určitý náhodný šum. V prevodníkoch elektrického typu môže byť pridaný šum elektrický z dôvodu tepelného pôsobenia nábojov v obvodoch. Malé signály môžu byť rušené šumom viac ako veľké signály.

Hysteréza

V tejto vlastnosti výstup meniča nezávisí iba od jeho súčasného vstupu, ale tiež závisí od jeho minulého vstupu. Napríklad aktuátor používa ozubené koleso, ktoré má určitú reakciu, keď sa smer pohybu aktuátora prevráti, potom bude mŕtva zóna predtým, ako sa výstup aktuátora prevráti vôľou medzi zubami ozubeného kolesa.

Typy prevodníkov a ich aplikácie

Existuje celý rad typov prevodníkov, ako napríklad prevodník tlaku, piezoelektrický prevodník, ultrazvukový prevodník, prevodník teploty atď. Poďme diskutovať o použití rôznych typov prevodníkov v praktických aplikáciách.

Niektoré typy prevodníkov, ako napríklad aktívny prevodník a pasívny prevodník, závisia od toho, či je alebo nie je potrebný zdroj energie.

Typy prevodníka

Aktívny prevodník nevyžaduje na svoju činnosť žiadny zdroj energie. Tieto meniče pracujú na princípe premeny energie. Generujú elektrický signál, ktorý je úmerný i / p. Najlepším príkladom tohto meniča je termočlánok. Zatiaľ čo pasívny snímač vyžaduje pre svoju činnosť externý zdroj energie. Generujú o / p vo forme kapacity, odporu. Potom musí byť prevedený na ekvivalentný napäťový alebo prúdový signál. Najlepším príkladom pasívneho snímača je fotobunka.

Ultrazvukový prevodník

Hlavnou funkciou ultrazvukového meniča je prevádzanie elektrických signálov na ultrazvukové vlny. Tento menič možno tiež nazvať kapacitné alebo piezoelektrické meniče.

Ultrazvukový prevodník

Aplikácia ultrazvukového meniča

Tento menič je možné použiť na meranie vzdialenosti zvuku na základe odrazu. Toto meranie je založené na vhodnej metóde v porovnaní s priamymi metódami, ktoré používajú rôzne meracie stupnice. Oblasti, ktoré sú ťažko dostupné, napríklad tlakové oblasti, veľmi vysoká teplota, nie je pri použití konvenčných metód meranie vzdialenosti ľahkou úlohou. Tento merací systém na báze prevodníka sa dá teda použiť v tomto druhu zóny.

Navrhovaný systém využíva 8051 mikrokontrolérov , napájacie zdroje, modul ultrazvukového meniča, ktorý obsahuje vysielač a prijímač, používajú sa bloky LCD displeja, ktoré sú znázornené vo vyššie uvedenej blokovej schéme.

Tu, ak sa zistí akákoľvek prekážka alebo akýkoľvek predmet, ktorý je detekovaný ultrazvukovým meničom, potom prenáša vlny a odráža sa späť od predmetu a tieto vlny snímač prijíma. Čas strávený prevodník na vysielanie & Prijímanie vĺn je možné zaznamenať podľa rýchlosti zvuku. Potom sa na základe rýchlosti zvuku vykoná predprogramovaný mikrokontrolér, takže sa vzdialenosť zmeria a zobrazí na LCD displeji. Tu je displej prepojený s mikrokontrolérom. Ultrazvukový prevodník produkuje frekvenčné vlny 40 kHz.

Prevodník teploty

Prevodník teploty je elektrické zariadenie, ktoré sa používa na prevod teploty zariadenia na inú veličinu, ako je elektrická energia alebo tlak alebo mechanická energia, potom sa množstvo odošle do regulačné zariadenie na reguláciu teploty prístroja.

Aplikácia prevodníka teploty

Teplotný prevodník sa používa na meranie teploty vzduchu na reguláciu teploty vzduchu niekoľko riadiacich systémov ako je klimatizácia, kúrenie, ventilácia atď.

Arduino automatický regulátor rýchlosti ventilátora regulujúci teplotu Blokový diagram

Uvažujme o praktickom príklade prevodníka teploty, ktorý sa používa na riadenie teploty ľubovoľného zariadenia na základe potreby rôznych priemyselných aplikácií. Arduino automatický regulátor otáčok ventilátora, ktorý riadi teplotu a vykazuje mieru teploty na displej LCD .

V navrhovanom systéme IC LM35 sa používa ako prevodník teploty. An Doska Arduino sa používa na ovládanie rôznych funkcií, ktoré zahŕňajú analógovo-digitálna konverzia a LCD displej, ktorý je pripojený na vyššie uvedenom obr.

Teplotu je možné fixovať pomocou nastavení ako INC a DEC na zvyšovanie a znižovanie. Na základe nameranej teploty bude program dosky Arduino generovať moduláciu šírky impulzu o / p. Výstup z toho je zvyknutý na ovládať DC ventilátor cez IC vodiča motora.

Piezoelektrický menič

Piezoelektrický menič je špeciálny druh snímača a hlavnou funkciou tohto meniča je premena mechanickej energie na elektrickú. Rovnakým spôsobom môže byť elektrická energia transformovaná na mechanickú energiu.

Piezoelektrický menič

Aplikácie piezoelektrických meničov

• Tento menič sa používa hlavne na detekciu nárazu tyčového bubna na elektronické bicie. A tiež sa používa na detekciu pohybu svalu, čo sa dá nazvať akceleromografia.
• Zaťaženie motora je možné určiť výpočtom rôzneho absolútneho tlaku, ktorý je možné dosiahnuť použitím týchto prevodníkov ako snímača MAP v systémoch vstrekovania paliva.
• Tento snímač sa môže použiť ako snímač klepania v systémoch riadenia motorov automobilu na zaznamenanie klepania motora.

Prevodník tlaku

Prevodník tlaku je špeciálny druh snímača, ktorý mení tlak vynútený na elektrické signály. Tieto prevodníky sa tiež nazývajú tlakové indikátory, manometre, piezometre, snímače a snímače tlaku .

Aplikácia prevodníka tlaku

Prevodník tlaku sa používa na meranie tlaku konkrétneho množstva, ako je plyn alebo kvapalina, zmenou tlaku na elektrickú energiu. Rôzne druhy týchto prevodníkov, ako napríklad zosilňovač napätia, základný snímač tlaku, tenzometrický snímač, milivoltový (mv) snímač tlaku, snímač tlaku 4-20 mA a snímač tlaku.

Aplikácie prevodníka tlaku zahŕňajú hlavne snímanie nadmorskej výšky, snímanie tlaku, snímanie hladiny alebo hĺbky, snímanie prietoku a testovanie tesnosti. Tieto meniče sa môžu použiť na výrobu elektrickej energie pod prerušovačmi rýchlosti na diaľniciach alebo cestách, kde sa môže sila vozidiel premeniť na elektrickú energiu.

Klasifikácia typov prevodníkov

Existujú rôzne metódy klasifikácie prevodníkov, ktoré zahŕňajú, ale nie sú obmedzené na funkciu prevodníka, štruktúru, inak, výskyt ich činnosti. Je veľmi jednoduché kategorizovať prevodníky, ako sú vstupné a výstupné prevodníky, ale zaobchádza sa s nimi ako s jednoduchými prevodníkmi signálu. Hlavnou funkciou vstupného prevodníka je meranie veličín od neelektrických po elektrické.

Na druhej strane práca prevodníkov o / p je úplne opačná, pretože ich elektrické sú vstupné signály, zatiaľ čo neelektrické sú výstupné signály, ako sú posunutie, sila, tlak, krútiaci moment atď.
Prevodníky sú rozdelené do troch typov na základe ich princípu činnosti, ako je elektrický, tepelný a mechanický. Na klasifikáciu prevodníkov sa používajú nasledujúce tri metódy.

• Fyzický efekt
• Fyzické množstvo
• Zdroj energie
• Princíp transdukcie
• Primárny a sekundárny prevodník
• Analógový a digitálny prevodník
• Prevodník a inverzný prevodník

Fyzický efekt

Prvú klasifikáciu prevodníka je možné vykonať na základe fyzikálnych účinkov. Toto je prvá klasifikácia prevodníka, ktorá závisí od fyzikálnych účinkov a slúži na zmenu množstva z fyzikálneho na elektrický. Napríklad zmeny medených prvkov v rámci odporu budú úmerné zmene teploty. Tu sú fyzikálne efekty, ktoré sa používajú na zmenu odporu, indukčnosti, kapacity, Hallovho efektu a piezoelektrického efektu

Fyzické množstvo

Druhú klasifikáciu prevodníka je možné vykonať na základe zmenenej fyzikálnej veličiny, tj konečného použitia prevodníka za konverziou. Napríklad Prevodník tlaku je prevodník, ktorý prevádza tlak na elektrický signál. Klasifikácia prevodníka na základe fyzikálnej veličiny zahŕňa nasledujúce.

• Prietokomer ako prietokomer
• Prevodník zrýchlenia ako akcelerometer
• Prevodník teploty ako termočlánok
• Hladinový prevodník ako krútiaci moment
• Prevodník tlaku ako Bourdon Gauge
• Prevodník posuvu ako lineárny variabilný diferenciálny transformátor (LVDT)
• Snímač sily ako dynamometer

Zdroj energie

Klasifikáciu prevodníka na základe zdroja energie možno vykonať pomocou dvoch typov, ktoré zahŕňajú nasledujúce.

• Aktívne snímače
• Pasívne snímače

Aktívne snímače

V tomto type prevodníkov môže byť vstupná energia použitá ako riadiaci signál pri prenose energie pomocou napájacieho zdroja smerom k proporcionálnemu výstupu.

Napríklad v aktívnom meniči, ako je tenzometer, sa môže napätie zmeniť na odpor. Pretože je však energia namáhaného prvku menšia, potom je možné energiu na výstup dodávať prostredníctvom externého napájacieho zdroja.

Pasívne snímače

V tomto meniči môže byť vstupná energia prevedená priamo na výstup. Napríklad pasívny snímač ako termočlánok, kdekoľvek, kde je možné absorbovať tepelnú energiu zo vstupu, sa môže zmeniť na napäťové alebo elektrické signály.

Princíp transdukcie

Klasifikáciu meniča je možné vykonať na základe média transdukcie. Tu môže byť médium kapacitné, odporové alebo induktívne na základe metódy prevodu, podľa ktorej vstupný menič mení vstupný signál na odpor, indukčnosť a kapacitu.

Primárny a sekundárny prevodník

Primárny prevodník obsahuje elektrické a mechanické zariadenia. Mechanické zariadenia sa tiež nazývajú primárne snímače, ktoré sa používajú na zmenu fyzikálnej veličiny i / p na mechanický signál. Hlavná funkcia druhého meniča sa používa na zmenu signálu z mechanického na elektrický. Veľkosť signálu o / p závisí hlavne od mechanického signálu i / p.

Príklad

Najlepším príkladom primárneho a sekundárneho meniča je Bourdon’s Tube, pretože elektrónka funguje ako primárny menič, aby si všimla silu a zmenila ju na dislokáciu z otvoreného konca. Dislokácia otvorených koncov posúva stred LVDT. Pohyb stredu môže vyvolať výstupné napätie, ktoré je priamo spojené s dislokáciou otvoreného konca trubice.

Preto dva typy transdukcie prebiehajú v trubici. Najskôr možno silu zmeniť na dislokáciu a potom sa pomocou LVDT zmení na napätie. Bourdon’s Tube je hlavný menič, zatiaľ čo LVDT je ​​sekundárny menič.

Analógový a digitálny prevodník

Klasifikáciu prevodníka je možné vykonať na základe ich výstupných signálov, ktoré sú spojité, inak diskrétne.

Hlavnou funkciou analógového prevodníka je zmena množstva vstupu na konštantnú funkciu. Najlepšie príklady analógového prevodníka sú LVDT, termočlánok, tenzometer a termistor. Digitálne prevodníky sa používajú na zmenu množstva vstupu na digitálny signál, ktorý pracuje na nízkom alebo vysokom výkone.

Digitálny prevodník sa používa na meranie fyzikálnych veličín na prenos údajov ako kódované digitálne signály, a nie ako kontinuálne sa meniace napätia alebo prúdy. Typy digitálnych prevodníkov sú enkodéry hriadeľov, digitálne rozkladače, digitálne tachometre, snímače Hallovho efektu a koncové spínače.

Prevodníky a inverzné prevodníky

Prevodník - Zariadenie, ktoré prevádza neelektrickú veličinu na elektrickú veličinu, sa nazýva prevodník.

Inverzný prevodník - Prevodník, ktorý prevádza elektrickú veličinu na fyzickú veličinu, je tento typ prevodníkov známy ako inverzný prevodník. Prevodník má vysoký elektrický príkon a nízky neelektrický výkon.

Prevodník tenzometra

Hlavnou funkciou snímača tenzometra je elektrická premena fyzikálnych veličín. Fungujú prostredníctvom zmeny fyzikálnych veličín na mechanický tlak v komponente známom ako snímací prvok a potom elektricky prevádzajú napätie pomocou tenzometra.

Kmeňový merač

Štruktúra snímacieho prvku, ako aj tenzometer sú navrhnuté tak, aby poskytovali optimálnu manipuláciu a vynikajúcu presnosť. Tieto snímače sú klasifikované všeobecne na základe ich aplikácie na stavebné / inžinierske typy alebo všeobecné typy. Niektoré prevodníky bežného typu sa používajú v oblasti stavieb alebo stavieb. Typy tenzometrických prevodníkov sú drôtový tenzometer, fóliový tenzometer a polovodičový tenzometer.

Indukčný menič

Indukčný menič pracuje na princípe zmeny indukčnosti z dôvodu zreteľnej transformácie v meranom množstve. Napríklad LVDT je ​​indukčný menič typu, ktorý sa používa na meranie posunu, ako je disparita napätia medzi jeho dvoma sekundárnymi napätiami. Tieto napätia sú výsledkom indukcie v dôsledku zmeny toku v sekundárnej cievke dislokáciou železnej tyče. Typy indukčného meniča sú jednoduchá indukčnosť a vzájomná indukčnosť dvoch cievok.

Indukčný menič

Charakteristiky typov prevodníkov

Ďalej sú uvedené charakteristiky prevodníka, ktoré sa určujú skúmaním odozvy o / p prevodníka na rôzne signály i / p. Testovacie podmienky vytvárajú čo najpresnejšie definitívne prevádzkové podmienky. Na údaje z testu sa dajú použiť výpočtové a štandardné štatistické metódy.

Vlastnosti meniča zohrávajú kľúčovú úlohu pri výbere vhodného meniča, najmä pre konkrétny dizajn. Poznanie jeho vlastností je teda nevyhnutné pre vhodný výber. Takže charakteristiky prevodníka sú rozdelené do dvoch typov, ako sú statické a dynamické.

• Presnosť
• Rozhodnutie
• Citlivosť
• Drift
• Lineárnosť
• Zhoda
• Rozpätie
• Hysteréza
• Skreslenie
• Hluk
• Lineárnosť
• Citlivosť
• Rozhodnutie
• Prah
• Rozsah a rozsah
• Presnosť
• Stabilita
• Drift
• Opakovateľnosť
• Schopnosť reagovať
• Prah
• Vstupné a výstupné impedancie

Statické charakteristiky

Statické charakteristiky prevodníka sú súborom aktívnych kritérií, ktoré sa rozpoznávajú pri statickej kalibrácii, čo znamená vysvetlenie hodnoty merania zásadným zachovaním vypočítaných veličín, pretože konštantné hodnoty sa menia veľmi pomaly.

Pre prístroje možno definovať súbor kritérií na výpočet veličín, ktoré sa postupne menia s časom, inak sú väčšinou konštantné, ktoré sa nelíšia v čase, známe ako statické charakteristiky. Medzi charakteristické vlastnosti patrí nasledujúce.

Dynamické charakteristiky

Dynamické charakteristiky prevodníka sa prenášajú smerom k jeho výkonu, akonáhle je nameraná kapacita funkciou času, ktorá sa rýchlo mení s ohľadom na čas. Ak sa tieto charakteristiky spoliehajú na výkon prevodníka, potom je meraná veličina v podstate stabilná.

Tieto charakteristiky sa teda spoliehajú na dynamické vstupy, pretože závisia od ich vlastných parametrov a charakteru vstupného signálu. Dynamické charakteristiky meniča zahŕňajú nasledujúce.

• Vernosť
• Rýchlosť odpovede
• Šírka pásma
• Dynamická chyba

Všeobecne obidve charakteristiky prevodníka, ako je statický a dynamický, overia jeho výkon a určia, ako efektívne dokáže rozpoznať preferované vstupné signály, ako aj odmietnuť nepotrebné vstupy.

Typy prevodníkov Aplikácie

Aplikácie typov prevodníkov sú diskutované nižšie.

• Typy prevodníkov sa používajú v elektromagnetických aplikáciách, ako sú antény, magnetické kazety, snímače s Hallovým efektom, hlavy na čítanie a zápis na disk.
• Typy prevodníkov sa používajú v elektromechanických aplikáciách, ako sú akcelerometre, LVDT, galvanometre, snímače tlaku, snímače zaťaženia, MEMS, potenciometre, snímače prietoku vzduchu, lineárne a rotačné motory.
• Typy prevodníkov sa používajú v elektrochemických aplikáciách, ako sú kyslíkové senzory, vodíkové senzory, pH metre,
• Typy prevodníkov sa používajú v elektroakustických aplikáciách, ako sú reproduktory, piezoelektrické kryštály, mikrofóny, ultrazvukové vysielače, sonary atď.
• Typy prevodníkov sa používajú vo fotoelektrických aplikáciách, ako sú LED, fotodiódy, laserové diódy, fotoelektrické články, LDR, žiarivky, žiarovky a fototranzistor.
• Typy prevodníkov sa používajú v termoelektrických aplikáciách, ako sú termistory, termočlánky, odporové teplotné detektory (RTD).
• Typy prevodníkov sa používajú v rádioakustických aplikáciách, ako je Geiger-Mullerova trubica, rádiové vysielače a prijímače

Toto je teda všetko o rôzne typy meničov používa sa vo viacerých elektrické a elektronické projekty . Fascinuje vásrealizácia projektov pomocou prevodníkov? Potom môžete poskytnúť svoje návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aká je hlavná funkcia snímača?