A jelátalakító egy elektronikus eszköz, amellyel az energiát egyik formáról a másikra változtatják. Általában egy jelátalakító megváltoztatja az energiajel egyik formáját egy másik energiajel formájára. Példák a jelátalakítókra: mikrofonok, napelemek, izzólámpák, villanymotorok stb. Ezeket az eszközöket gyakran használják olyan esetekben, amikor az elektromos jeleket más fizikai mennyiségekre, például erőre, energiára, fényre, nyomatékra, pozícióra, mozgásra változtatják. különböző típusú jelátalakítók mint áram, nyomás, mágneses tér, hőelem , piezoelektromos, nyúlásmérő , kölcsönös indukció és elektromechanikus átalakító. Ez a cikk egy áttekintést tárgyal egy elektromechanikus átalakító – alkalmazásokkal való munka.
Mi az elektromechanikus átalakító?
Az elektromechanikus átalakító egy olyan eszköz, amelyet arra használnak, hogy egy elektromos jelet hanghullámokká alakítsanak át, mint a hangszóróban (vagy) a hanghullámot elektromos jellé alakítják, mint egy mikrofonban. Más szóval, ismert az az eszköz, amely a mechanikai mozgást elektromos jelekké alakítja elektromechanikus átalakító . Az elektromechanikus átalakítók példái: hangszóró, piezoelektromos jelátalakító, mikrofon és állandó mágneses műszer mérőmechanizmusa.
Az elektromechanikus átalakító működési elve
Az elektromechanikus átalakító egyszerűen úgy működik, hogy a mechanikai mozgást az áram vagy feszültség változásaira változtatja és fordítva. Ezeket a jelátalakítókat főként aktiváló mechanizmusként használják az automatikus vezérlőrendszerekben, valamint mechanikus mozgásérzékelőkként a mérési és automatizálási technológián belül. Ezeknek az átalakítóknak az osztályozása az elektromágneses, rezisztív, magnetoelektromos, elektrosztatikus típusként használt konverziós elv alapján, valamint az o/p jel típusa alapján, például analóg és digitális típusok alapján történhet.
Az ilyen típusú jelátalakítókat a statikus és dinamikus jellemzőik, az E = Δy/Δx érzékenység, a statikus jel hiba, az o/p jel működési frekvencia tartománya és a statikus konverziós hiba alapján becsülik meg.
Elektromechanikus jelátalakító diagram
Az alábbiakban látható a kapnográfiai technika megvalósításához használt elektromechanikus átalakító. A szén-dioxid-kilégzés vizsgálatát kapnometriának nevezik. Az alábbi ábrán látható elektromechanikus átalakító infravörös fényforrással rendelkezik, amely széles spektrumú sugárzást bocsát ki a 2-16 µm tartományban. A kapnográfiában használt infravörös sugárforrásoknak egységes emissziós tényezővel, nagy besugárzással, spektrális egyenletességgel és nagy sugárzási területtel kell rendelkezniük. Valódi forrásokból a sugárzás mindig alacsony egy ideális feketetesthez képest, amely a legnagyobb emissziós tényezővel rendelkezik.
A kvarc wolfram halogén lámpák forró izzószála egyszerűen erős közeli infravörös kimenetet biztosít. A fenti ábrán a széles sávú infravörös fénysugár áthalad egy IR szűrőn, majd a CO2 maximális abszorpciós hullámhosszában, 4,26 µm-ben 0,07 µm sávszélességgel bocsátja át a fényt. Alacsony frekvenciákon a fénysugarat egy forgó aprítókeréken keresztül veszik minta. Ha ez a kerék elfordul, akkor az infravörös fény áthalad a mintakamrában, és a sugárzás elnyelődik a kilélegzett levegőben lévő CO2 molekulákon keresztül.
A második helyzetben az infravörös fény átereszti a mintát és a referenciakamrákat. Itt a referenciakamra CO2-vel van lezárva. A fennmaradó helyen fény nem keresztezi a forgó kereket. A keréken áthaladó sugárzás nem abszorbeálódott a CO2-molekulákon keresztül, hanem a fotodetektor, általában egy GeA, egyszerűen összegyűjti. fotodióda .
Az impulzusos fotodióda o/p áramfrekvenciája megegyezik a mintavétellel, és az amplitúdóját a kibocsátott sugárzás mennyisége határozza meg. Az oszcilláló jel intenzitását dolgozzák fel, hogy meghatározzák a CO2 koncentrációját a páciens leheletében. Így a kapnográfiai technika valós idejű alkalmazásával az egészségügyi szolgáltatók nyomon követhetik a betegek lélegeztetési állapotát és a lehetséges légzési szövődményeket is.
Elektromechanikus jelátalakító típusok
Különféle típusú elektromechanikus átalakítók léteznek, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.
Lineáris változó differenciál transzformátor
Az LVDT egy elektromechanikus átalakító, amelyet arra használnak, hogy az objektum egyenes vonalú mozgását, amelyhez mechanikusan csatlakozik, változtatható feszültség-, áram- vagy elektromos jellé változtatható. Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni az LVDT-ről.
Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni erről LVDT .
Elasztomer átalakítók
Az elasztomer átalakító egy elektromechanikus átalakító, amellyel elektromos energiát mechanikai energiává alakítanak át. Az ezen átalakítókat optimalizáló polimer szerkezetek főként a dielektrikumok tulajdonságaitól függenek. Az optimalizált elemek szilikon Q-ból, polidimetil-sziloxán PDMS-ből és félkristályos poliuretán PUR-ból állnak. Tehát a félkristályos poliuretán elsősorban a 3 és 10 közötti dielektromos állandó tartománya és a magas ionvezetőképessége miatt előnyös, különösen magas hőmérsékleten. A polidimetil-sziloxán dielektromos állandó tartománya viszonylag alacsony, 2,5 és 3 között van, és a Silicone Q hasonló a félkristályos poliuretánhoz, bár alacsony az üvegesedési hőmérséklete.
Piezoelektromos nanogenerátor
A piezoelektromos nanogenerátor az elektromechanikus átalakítók egyik típusa, amellyel az energiát mechanikusról elektromosra változtatják piezoelektromos ZnO nanovezetékek segítségével, amelyek kis fizikai mozdulatokkal aktiválhatók, és hatalmas frekvenciatartományban működnek. Ezeket az innovatív egészségügyi alkalmazásokban használják egyszerű megvalósításuk, önellátásuk és rendkívül hatékony energiaátalakításuk, például az elektromos stimulációs terápia miatt, az aktív észlelés és az emberi biomechanikai energia begyűjtése során a testeszközök feletti közvetítő teljesítményre.
Dielektromos elasztomerek
A dielektromos elasztomer (DE) egy elektromechanikus átalakító, amelyet elektromos energia mechanikai energiává alakítására használnak. Ezek az elasztomerek két üzemmódban működnek, például működtető és általános. Működtető üzemmódban az energiát elektromosról mechanikusra változtatja, míg általános üzemmódban az energiát mechanikusról elektromosra alakítja. Ezek intelligens anyagrendszerek, amelyek nagy feszültségeket generálnak. Ezek az elektroaktív polimerek csoportjába tartoznak. Ezek nagy rugalmassági energiasűrűséggel rendelkeznek és könnyűek.
Előnyök és hátrányok
A Az elektromechanikus átalakítók előnyei alább tárgyaljuk.
- Ez a jelátalakító kimenet könnyen használható mérési célokra történő átvitel és feldolgozás révén.
- Az elektromos rendszerek vezérlése rendkívül kis teljesítménytartománnyal történik.
- Ezek az átalakítók csökkentik a súrlódási hatásokat, valamint az egyéb mechanikai nemlinearitásokat.
- Az integrált áramköri technológiának köszönhetően sok rendszer kompakt, hordozható és kisebb súlyú.
- Mechanikai hibáknak nincs esélye.
- A tömegtehetetlenségi problémák csökkenthetők.
- Nincs mechanikai kopás és szakadás.
A Az elektromechanikus átalakítók hátrányai alább tárgyaljuk.
- Ez a jelátalakító drága.
- Az áramkör tervezése során figyelembe kell venni az öregedési hatásokat és az aktív összetevők paramétereinek eltolódását. Tehát ez bonyolulttá teszi a tervezést.
Alkalmazások
A elektromechanikus átalakító alkalmazásai alább tárgyaljuk.
- Az elektromechanikus átalakítót arra használják, hogy egy elektromos jelet hanghullámmá vagy a hanghullámokat elektromos jellé alakítsák át.
- Ez az átalakító a fizikai mozgást o/p feszültséggé változtatja, az amplitúdó és a fázis, ahol ezek arányosak a pozícióval.
- Ez a jelátalakító egy elektromos rendszer hullámait fogadja és továbbítja egy mechanikus rendszernek.
- Ezeket a rezgések mérésére használják.
- Ez a lineáris kimenet biztosítására szolgál, amely arányos a szögeltolódás bemenetével.
- Egy elektromechanikus átalakító, mint RVDT főként szögeltolódás mérésére szolgál.
- Ez az eszköz mozgó alkatrészeken keresztül a jelet elektromosról mechanikusra vagy fizikaira változtatja.
- Ezt a típusú jelátalakítót elsősorban a forgatónyomaték-motor cseréjére tervezték a rögzített fúvókacsappantyú szervocsapon belül.
- Az RVDT elektromechanikus átalakító egy tárgy egyenes vonalú mozgását, amelyhez mechanikusan kapcsolódik, egyenértékű elektromos jellé alakítja.
Mi a különbség az elektromechanikus átalakító és az elektrokémiai jelátalakító között?
Az elektromechanikus átalakító egy olyan eszköz, amely vagy átalakítja az elektromos jelet hanghullámokká, ellenkező esetben a hanghullámot elektromos jellé alakítja. Az elektrokémiai jelátalakítót a vizsgálandó anyag koncentrációjával közvetlenül arányos elektromos jel formájában történő változások jelentésére használják.
Hogyan válasszuk ki a megfelelő elektromechanikus átalakítót egy adott alkalmazáshoz?
Számos paramétert kell figyelembe venni az elektromechanikus átalakító kiválasztásakor, mint például a működési tartomány, pontosság, működési elv, érzékenység, terhelési hatás, környezeti kompatibilitás stb.
Használhatók-e az elektromechanikus átalakítók veszélyes környezetben?
Ha egy elektromechanikus jelátalakító elektromosan csatlakozik bármely berendezéshez veszélyes környezetben, akkor a csatlakozáson belül elektromos biztonsági akadályt kell alkalmazni.
Hogyan kell kalibrálni egy elektromechanikus átalakítót?
A mechanikus jelátalakítót a működési ideje alatt kalibrálni kell, mert ennek az átalakítónak az érzékenysége a használattól és az anyagokra ható feszültségektől függően változik, amelyekből készült. Tehát egy reciprocitási módszert használnak egy elektromechanikus átalakító kalibrálására, amely leírja a technika elvét, majd az elektromechanikus átalakító kalibrálása során az alkalmazásokat.
Melyek az elektromechanikus átalakítók általános hibaelhárítási tippjei?
- A hibaelhárítás a voltmérővel annak ellenőrzésére szolgál, hogy a jelátalakító működik-e vagy sem. Csatlakoztassa ezt a jelátalakítót a voltmérőhöz, és gerjesztje a jelátalakítót a megfelelő gerjesztési feszültséggel. Ezután mérje meg a jelátalakító kimeneti feszültségét terhelés nélkül.
- Győződjön meg arról, hogy a terhelés és a nyomás állandó-e vagy sem.
- Ellenőrizze a gerjesztő tápegység stabilitását.
- Ellenőrizze az o/p millivoltot a voltmérőn keresztül.
- Győződjön meg az RFI vagy EMI interferenciáról.
Így ez az elektromechanikai áttekintés transzducer – működő elv, típusok, előnyök, hátrányok és alkalmazások. Elektromágneses jelátalakítónak is nevezik azt a jelátalakítót, amely hullámokat fogad egy elektromos rendszertől, és továbbítja azokat egy mechanikus rendszernek. Itt egy kérdés, hogy mi az a transzducer?
