Melyek az átalakítók típusai és alkalmazásai

Vannak különféle elektromos és elektronikus alkatrészek felhasználják a mérnöki hallgatók áramköreinek és projektjeinek felépítésére. A komponensek aktív és passzív komponensek, érzékelők, átalakítók, adók, vevők, modulok (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) stb. Általában a transzdukció folyamata magában foglalja az energia egyik formájának átalakítását egy másik formává. Ez a folyamat főleg egy érzékelő elemet tartalmaz, amely érzékeli a bemenő energiát, majd átalakítja azt egy másik formává egy transzdukciós elem által. A Measurand megmondja azt a tulajdonságot, mennyiséget vagy állapotot, amelyet a jelátalakító elektromos kimenetnek kíván átalakítani. Itt ez a cikk a jelátalakítót, az átalakító típusait és a jelátalakító alkalmazását tárgyalja.

Mi az átalakító / átalakító típusa?

Egy jelátalakító olyan elektromos eszköz, amelyet az energia egyik formájának átalakítására használnak. Ezek az eszközök általában különböző típusú energiákkal foglalkoznak, mint például mechanikus, elektromos energia , fényenergia, kémiai energia, hőenergia, akusztikus energia, elektromágneses energia stb.

Transzduktor

Vegyünk például egy olyan mikrofont, amelyet a mindennapi életben használunk telefonokban, mobiltelefonokban, és amely a hangot elektromos jellé alakítja, majd felerősíti a kívánt tartományba. Ezután az elektromos jeleket hangjelekké változtatja a hangszóró o / p-jén. Manapság fluoreszkáló izzókat használnak világításra, amelyek az elektromos energiát fényenergiává változtatják.

A legjobb transzduktor példák hangszórók, mikrofonok, pozíció, hőmérők, antenna és nyomásérzékelők. Hasonlóképpen különböző típusú átalakítókat is használnak elektromos és elektronikus projektek .

Az átalakító típusainak feltételei

Az alábbiakban néhány olyan körülményt tárgyalunk, amelyeket elsősorban a jelátalakítók értékelésére használnak.

Dinamikus hatókör

Az átalakító dinamikus tartománya a nagy amplitúdójú jel és a legkevesebb amplitúdójú jel aránya, hogy az átalakító hatékonyan tudjon lefordítani. Ha az átalakítók nagy dinamikatartománnyal rendelkeznek, pontosabbak és érzékenyebbek is.

Megismételhetőség

Az ismételhetőség a jelátalakító azon képessége, hogy azonos kimenetet generáljon, ha hasonló bemeneten keresztül stimulálják.

Zaj

Az átalakító kimenete véletlenszerű zajt ad. Az elektromos típusú átalakítóknál az ez által hozzáadott zaj elektromos lehet az áramkörökön belüli töltések hőhatása miatt. A kicsi jeleket a zaj jobban károsíthatja, mint a nagy jeleket.

Hiszterézis

Ebben a tulajdonságban a jelátalakító kimenete nem csak a jelenlegi bemenetétől, hanem a korábbi bemenetétől is függ. Például egy működtető egy olyan hajtóművet használ, amelynek van némi reakciója, amikor a működtető mozgásiránya felborul, akkor egy elhunyt zóna lesz, mielőtt a működtető kimenete a játék fogai közötti játék által felborulna.

Az átalakító típusai és alkalmazásai

Számos jelátalakító típus létezik, mint például nyomástávadó, piezoelektromos jelátalakító, ultrahangos jelátalakító, hőmérséklet-jeladó stb. Beszéljük meg a különböző típusú átalakítók használatát a gyakorlati alkalmazásokban.

Néhány átalakítótípus, például az aktív jeladó és a passzív átalakító azon alapul, hogy szükség van-e áramforrásra vagy sem.

Az átalakító típusai

Az aktív jelátalakító működéséhez nincs szükség áramforrásra. Ezek az átalakítók az energiaátalakítás elvén működnek. Az i / p-vel arányos elektromos jelet generálnak. A jelátalakító legjobb példája egy hőelem. Míg a passzív jelátalakító működéséhez külső áramforrásra van szükség. Kapacitás, ellenállás formájában o / p-t generálnak. Ezután ezt egyenértékű feszültség- vagy áramjellé kell átalakítani. A passzív átalakító legjobb példája egy fotocella.

Ultrahangos jelátalakító

Az ultrahang-átalakító fő feladata az elektromos jelek ultrahang-hullámokká alakítása. Ezt az átalakítót kapacitív vagy piezoelektromos átalakítóknak is nevezhetjük.

Ultrahangos jelátalakító

Ultrahangos jelátalakító alkalmazása

Ezzel az átalakítóval mérhető a hang távolsága visszaverődés alapján. Ez a mérés megfelelő módszeren alapul, összehasonlítva az egyenes módszerekkel, amelyek különböző mérési skálákat használnak. Azok a területek, amelyeket nehéz megtalálni, például nyomásterületek, nagyon magas hőmérséklet, a hagyományos módszerekkel a távolság mérése nem egyszerű feladat. Tehát ez az átalakító alapú mérőrendszer használható ilyen zónában.

A javasolt rendszer használja 8051 mikrovezérlő , tápegységek, egy ultrahangos jelátalakító modul, amely adót és vevőt tartalmaz, LCD kijelző blokkokat használnak, amelyeket a fenti blokkvázlat mutat be.

Itt, ha olyan akadályt vagy tárgyat találunk, amelyet az ultrahangos jelátalakító észlel, akkor továbbítja a hullámokat és visszaverődik az objektumtól, és ezeket a hullámokat a jeladó fogadja. A. Által felhasznált idő jeladó az átvitelhez A hullámok befogadását a hangsebesség figyelembevételével lehet megállapítani. Ezután a hangsebesség alapján egy előre programozott mikrovezérlőt hajtanak végre, hogy a távolságot megmérjék és megjelenítsék egy LCD kijelzőn. Itt a kijelző kapcsolódik egy mikrovezérlőhöz. Az ultrahangos jelátalakító 40 kHz frekvenciás hullámokat produkál.

Hőmérséklet-jeladó

A hőmérséklet-átalakító olyan elektromos eszköz, amelyet arra használnak, hogy az eszköz hőmérsékletét más mennyiségre, például elektromos energiára vagy nyomásra vagy mechanikus energiára alakítsa át, majd a mennyiséget elküldi a vezérlő eszköz a hőmérséklet szabályozásához az eszköz.

A hőmérséklet-átalakító alkalmazása

Hőmérséklet-átalakítóval mérik a levegő hőmérsékletét úgy, hogy szabályozzák a hőmérsékletet több vezérlőrendszer mint a légkondicionálás, fűtés, szellőzés stb.

Arduino alapú ventilátor fordulatszám-szabályozó automatikus hőmérséklet-szabályozás Blokkdiagram

Vegyünk egy praktikus példát egy hőmérséklet-átalakítóra, amelyet bármely eszköz hőmérsékletének szabályozására használnak a különböző ipari alkalmazások szükségessége alapján. Arduino alapú automatikus ventilátorsebesség-szabályozó, amely szabályozza a hőmérsékletet és a hőmérsékletet egy LCD kijelzö .

A javasolt rendszerben IC LM35 hőmérséklet-átalakítóként használják. An Arduino tábla A különböző funkciók vezérlésére szolgál analóg-digitális átalakítás és egy LCD-kijelző, amely a fenti ábrán csatlakozik.

A hőmérsékletet az INC és a DEC beállításokkal lehet növelni és csökkenteni. A mért hőmérséklet alapján impulzusszélesség-modulációt generál o / p egy Arduino kártya programja. Ennek kimenete megszokott vezérelje az egyenáramú ventilátort a motorvezérlő IC-n keresztül.

Piezoelektromos jelátalakító

A piezoelektromos átalakító egy speciális típusú érzékelő, amelynek fő feladata a mechanikai energia átalakítása elektromos energiává. Ugyanígy az elektromos energia átalakulhat mechanikai energiává.

Piezoelektromos jelátalakító

Piezoelektromos jelátalakító alkalmazások

• Ezt az átalakítót elsősorban a botdobos elektronikus dobpadokra gyakorolt ​​hatásának észlelésére használják. És az izom mozgásának detektálására is használják, amely gyorsulásképzésnek nevezhető.
• A motor terhelését a különféle abszolút nyomás kiszámításával lehet meghatározni, amelyet úgy tehetünk meg, hogy ezeket az átalakítókat MAP érzékelőként használjuk az üzemanyag-befecskendező rendszerekben.
• Ezt az érzékelőt kopogásérzékelőként lehet használni az autómotor-irányító rendszerekben a motor koppanásának észrevételére.

Nyomásmérő

A nyomásmérő egy speciális típusú érzékelő, amely megváltoztatja az elektromos jelekbe kényszerített nyomást. Ezeket az átalakítókat nyomásjelzőknek, manométereknek, piezométereknek, távadóknak és nyomásérzékelők .

A nyomástávadó alkalmazása

A nyomástávadóval meghatározott mennyiség, például gáz vagy folyadék nyomásának mérésére szolgál a nyomás elektromos energiává változtatása. Ezeknek az átalakítóknak a különféle típusai, mint például egy erősített feszültség-jelátalakító, a feszültség-mérés alapnyomás-jelátalakítója, a millivoltos (mv) nyomás-átalakító, a 4-20 mA nyomástávadó és a nyomás-átalakító.

A nyomásmérő alkalmazásai elsősorban magasságmérést, nyomásérzékelést, szint- vagy mélységérzékelést, áramlásérzékelést és szivárgásvizsgálatot foglalnak magukban. Ezeket az átalakítókat villamos energia előállítására lehet használni az autópályákon vagy az utakon található sebességmegszakítók alatt, ahol a járművek ereje átalakítható elektromos energiává.

A jelátalakító típusok osztályozása

Különböző módszerek léteznek a jelátalakítók osztályozására, amelyek tartalmazzák, de nem korlátozódnak a jelátalakító funkciójára, másképp a működésükre. Rendkívül egyszerű az átalakítók, például a bemeneti és kimeneti átalakítók kategorizálása, de egyszerű jelátalakítóként kezelik őket. A bemenő jelátalakító fő feladata a nem elektromos és az elektromos mennyiségek felmérése.

Másrészről, az o / p átalakítók működése ellentétes, mivel az elektromos bemeneti jelek, míg a nem elektromos kimeneti jelek, például elmozdulás, erő, nyomás, nyomaték stb.
A jelátalakítókat működési elvük alapján három típusba sorolják, mint például elektromos, termikus és mechanikus. Az átalakítók osztályozásához a következő három módszert alkalmazzuk.

• Fizikai hatás
• Fizikai mennyiség
• Energiaforrás
• A transzdukció elve
• Elsődleges és másodlagos átalakító
• Analóg és digitális átalakító
• Adó és inverz átalakító

Fizikai hatás

Az átalakító első osztályozása fizikai hatás alapján végezhető el. Ez az átalakító első osztályozása, amely a fizikai hatástól függ, és amelyet a mennyiség fizikailag elektromosra váltására használnak. Például a réz elemek változása az ellenálláson belül arányos lesz a hőmérséklet változásával. Itt vannak azok a fizikai hatások, amelyeket az ellenállás, az induktivitás, a kapacitás, a Hall-effektus és a piezoelektromos hatás megváltoztatására használnak

Fizikai mennyiség

A jelátalakító második besorolása a megváltozott fizikai mennyiség, vagyis az átalakítás mögött álló átalakító végfelhasználása alapján végezhető el. Például a nyomástávadó olyan átalakító, amely a nyomást elektromos jellé alakítja. Az átalakító fizikai mennyiség alapján történő osztályozása a következőket tartalmazza.

• Átfolyásmérő, mint áramlásmérő
• Gyorsulásmérő, mint a gyorsulásmérő
• Hőmérséklet-átalakító, mint a hőelem
• Szintmérő, mint a cső nyomatéka
• Nyomásmérő, mint a Bourdon Gauge
• Mozgásérzékelő, mint a lineáris változó differenciál transzformátor (LVDT)
• Erőátalakító, mint a fékpad

Energiaforrás

A jelátalakítók osztályozása az energiaforrások alapján két típuson keresztül történhet, amelyek a következőket tartalmazzák.

• Aktív átalakítók
• Passzív átalakítók

Aktív átalakítók

Az ilyen típusú átalakítóknál a bemenő energia vezérlőjelként használható, miközben az energiát egy tápegység segítségével továbbítja az arányos kimenet felé.

Például egy olyan aktív jelátalakítóban, mint a nyúlásmérő, a feszültség ellenállássá változtatható. Mivel azonban a feszített elem energiája kisebb, akkor a kimenet energiája külső tápegységen keresztül adható meg.

Passzív átalakítók

Ebben az átalakítóban a bemenő energia közvetlenül a kimeneté alakítható. Például egy passzív jelátalakító, mint a hőelem, bárhol is lehet a hőenergiát elnyelni a bemenetről, feszültség- vagy elektromos jelekké változtatható.

A transzdukció elve

A jelátalakító osztályozása a transzdukciós közeg alapján történhet. Ebben az esetben a közeg kapacitív, rezisztív vagy induktív lehet az átalakítási módszer alapján, amely szerint a bemenő jel átalakítja a bemenő jelet ellenállásra, induktivitásra és kapacitásra.

Elsődleges és másodlagos átalakító

Az elsődleges átalakító elektromos és mechanikus eszközöket tartalmaz. A mechanikus eszközöket elsődleges átalakítóknak is nevezik, amelyek arra szolgálnak, hogy a fizikai i / p mennyiséget mechanikai jellé változtassák. A második átalakító fő funkciója a jel mechanikusról elektromosra történő megváltoztatására szolgál. Az o / p jel nagysága főleg az i / p mechanikai jeltől függ.

Példa

Az elsődleges és a másodlagos jelátalakító legjobb példája a Bourdon-cső, mert így a cső úgy működik, mint egy elsődleges átalakító, hogy észrevegye az erőt, valamint a nyitott végétől diszlokációvá változtatja. A nyitott végek elmozdulása elmozdítja az LVDT közepét. A középső mozgás indukálhatja a kimeneti feszültséget, amely közvetlenül a cső nyitott végének elmozdulásához viszonyul.

Ezért a transzdukció két típusa a csövön belül zajlik. Először az erő megváltoztatható diszlokációvá, majd ezt követően az LVDT segítségével feszültséggé változtatható. A Bourdon-cső a fő átalakító, míg az LVDT a másodlagos jelátalakító.

Analóg és digitális átalakító

Az átalakító osztályozása a kimeneti jelek alapján történhet, amelyek egyébként különállóak.

Az Analog átalakító fő funkciója, hogy a bemenet mennyiségét állandó függvényre változtassa. Az analóg átalakító legjobb példái: LVDT, hőelem, feszültségmérő és termisztor. A digitális átalakítókat arra használják, hogy a bemenet mennyiségét alacsony vagy nagy teljesítményű digitális jellé változtassák.

Digitális átalakítót használunk fizikai mennyiségek mérésére az adatok továbbítására, mint kódolt digitális jelek, nem pedig a folyamatosan változó feszültségek vagy áramok. A digitális átalakító típusok: tengelykódolók, digitális felbontók, digitális tachométerek, Hall-effektus-érzékelők és végálláskapcsolók

Adó és inverz átalakítók

Adó - A nem elektromos mennyiséget elektromos mennyiséggé alakító eszköz átalakító.

Inverz átalakító - Az átalakító, amely az elektromos mennyiséget fizikai mennyiséggé alakítja, az ilyen típusú átalakítókat inverz jeladónak nevezik. Az átalakító magas elektromos bemenettel és alacsony, nem elektromos kimenettel rendelkezik.

Nyúlásmérő jelátalakító

A nyúlásmérő jelátalakító fő feladata a fizikai mennyiségek elektromos átalakítása. Úgy működnek, hogy a fizikai mennyiségeket mechanikai nyomássá változtatják egy érzékelő elemként ismert alkatrészen belül, és ezt követően a feszültséget alakítják át egy feszültségmérővel.

Nyúlásmérő

Az érzékelő elem felépítését, valamint a nyúlásmérőt optimálisan úgy tervezték meg, hogy kezelhetőséget és kiváló pontosságú termékeket nyújtson. Ezeket az átalakítókat általában az építési / mélyépítési típusokra vagy általános típusokra való alkalmazásuk alapján osztályozzák. Néhány általános típusú átalakítót az építőiparban vagy az építőmérnöki területen alkalmaznak. A feszültségmérő átalakítók típusai: huzalfeszültség-mérő, fólia-feszültségmérő és félvezető-feszültségmérő.

Induktív átalakító

Az induktív átalakító az induktivitás változás elvén működik, a mérhető mennyiségen belüli érezhető átalakulás miatt. Például az LVDT egy olyan típusú induktív átalakító, amelyet az elmozdulás, például a feszültségkülönbség mérésére használnak a két szekunder feszültség között. Ezek a feszültségek az indukció eredményei, mivel a szekunder tekercsben a vasrúd elmozdulása megváltoztatja a fluxust. Az induktív átalakító típusai: egyszerű induktivitás és kéttekercses kölcsönös induktivitás.

Induktív átalakító

Az átalakító típusainak jellemzői

Az alábbiakban megadjuk a jelátalakító jellemzőit, amelyeket egy átalakító o / p válaszának megvizsgálásával határozunk meg különféle i / p jelekre. A vizsgálati körülmények a lehető legszorosabban határozzák meg a meghatározott működési feltételeket. A számítási és a standard statisztikai módszerek alkalmazhatók a vizsgálati adatokra.

Az átalakító jellemzői kulcsfontosságú szerepet játszanak a megfelelő átalakító kiválasztásakor, különösen egy adott kialakításhoz. Tehát jellemzőinek ismerete elengedhetetlen a megfelelő kiválasztáshoz. Tehát a jelátalakító jellemzőit két típusba sorolják, például statikus és dinamikus.

• Pontosság
• Felbontás
• Érzékenység
• Sodródás
• Linearitás
• Megfelelés
• Span
• Hiszterézis
• Torzítás
• Zaj
• Linearitás
• Érzékenység
• Felbontás
• Küszöb
• Span & Range
• Pontosság
• Stabilitás
• Sodródás
• Megismételhetőség
• Fogékonyság
• Küszöb
• Bemeneti és O / P impedanciák

Statikus jellemzők

Az átalakító statikus jellemzői olyan cselekvési kritériumok összessége, amelyeket a statikus kalibrálás során felismernek, ami a mérési érték magyarázatát jelenti a számított mennyiségek alapvető fenntartása révén, mivel az állandó értékek nagyon lassan változnak.

A műszerek esetében meghatározható a kritériumkészlet az idővel fokozatosan változó mennyiségek kiszámításához, amelyek egyébként többnyire állandóak, és amelyek időben nem különböznek, statikus jellemzőknek nevezik. A jellemzők a következők.

Dinamikus jellemzők

Az átalakító dinamikai jellemzői a teljesítmény felé mutatnak, ha a mért kapacitás az idő függvénye, amely gyorsan változik az idő függvényében. Miután ezek a jellemzők a távadó teljesítményére támaszkodnak, akkor a mért mennyiség alapvetően stabil.

Tehát ezek a jellemzők a dinamikus bemenetekre támaszkodnak, mert a saját paramétereikre és a bemeneti jel karakterére támaszkodnak. Az átalakító dinamikai jellemzői a következők.

• Hűség
• Válasz sebessége
• Sávszélesség
• Dinamikus hiba

Általánosságban elmondható, hogy az átalakító mindkét jellemzője, például a statikus és a dinamikus, ellenőrzi annak teljesítményét, és meghatározza, hogy mennyire hatékonyan tudja felismerni az előnyben részesített bemeneti jeleket, valamint megtagadja a felesleges bemeneteket.

Az átalakító típusai Alkalmazások

A jelátalakító típusok alkalmazását az alábbiakban tárgyaljuk.

• Az átalakító típusokat olyan elektromágneses alkalmazásokban használják, mint antennák, mágneses patronok, hall-effektus érzékelők, lemezolvasó és író fejek.
• Az átalakító típusokat elektromechanikus alkalmazásokban használják, például gyorsulásmérőkben, LVDT-ben, galvanométerekben, nyomásérzékelőkben, terhelő cellákban, MEMS-ben, potenciométerekben, légáramlás-érzékelőkben, lineáris és rotációs motorokban.
• A jeladótípusokat elektrokémiai alkalmazásokban használják, mint például oxigénérzékelők, hidrogénérzékelők, pH-mérők,
• Az átalakító típusokat elektroakusztikus alkalmazásokban használják, mint például hangszórók, piezoelektromos kristályok, mikrofonok, ultrahangos adó-vevők, szonár stb.
• Az átalakító típusokat olyan fotoelektromos alkalmazásokban használják, mint a LED, fotodiódák, lézerdiódák, fotoelektromos cellák, LDR-k, fluoreszkáló, izzólámpák és fototranzisztorok
• Az átalakító típusokat hőelektromos alkalmazásokban használják, mint például termisztorok, hőelemek, ellenállás-hőmérséklet-érzékelők (RTD)
• Az átalakító típusokat rádióakusztikai alkalmazásokban használják, mint például a Geiger-Muller cső, rádióadók és vevők

Így erről van szó különböző típusú átalakítók többben használták elektromos és elektronikai projektek . Lenyűgözprojektek megvalósítása átalakítók használatával? Ezután kérjük, tegye meg javaslatait az alábbi megjegyzés szakaszban kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi a jelátalakító fő funkciója?