Przetwornik jest urządzeniem elektronicznym służącym do zmiany energii z jednej postaci na drugą. Ogólnie rzecz biorąc, przetwornik zmienia jedną postać sygnału energetycznego na inną formę sygnału energetycznego. Przykładami przetwornika są; mikrofony, ogniwa słoneczne, żarówki, silniki elektryczne itp. Urządzenia te są często używane tam, gdzie sygnały elektryczne są zamieniane na inne wielkości fizyczne, takie jak siła, energia, światło, moment obrotowy, położenie, ruch itp. różne rodzaje przetworników jak prąd, ciśnienie, pole magnetyczne, termoelement , piezoelektryczny, tensometr , wzajemnej indukcji i przetwornika elektromechanicznego. W tym artykule omówiono przegląd an przetwornik elektromechaniczny – praca z aplikacjami.
Co to jest przetwornik elektromechaniczny?
Przetwornik elektromechaniczny to rodzaj urządzenia służącego do przekształcania sygnału elektrycznego na fale dźwiękowe, jak w głośniku (lub) przekształcania fali dźwiękowej w sygnał elektryczny, jak w mikrofonie. Innymi słowy, znane jest urządzenie przetwarzające ruch mechaniczny na sygnały elektryczne przetwornik elektromechaniczny . Przykładami przetworników elektromechanicznych są; głośnik, przetwornik piezoelektryczny, mikrofon i mechanizm pomiarowy przyrządu z magnesami trwałymi.
Zasada działania przetwornika elektromechanicznego
Przetwornik elektromechaniczny po prostu działa, zmieniając ruch mechaniczny na zmiany prądu lub napięcia i odwrotnie. Przetworniki te są stosowane głównie jako mechanizmy uruchamiające w systemach automatycznego sterowania, a także jako czujniki ruchu mechanicznego w technice pomiarowej i automatyzacji. Klasyfikacji tych przetworników można dokonać na podstawie zastosowanej zasady konwersji na typy elektromagnetyczne, rezystancyjne, magnetoelektryczne, elektrostatyczne, a także typu sygnału o/p, takie jak typy analogowe i cyfrowe.
Przetworniki tego typu są oceniane pod kątem ich charakterystyki statycznej i dynamicznej, czułości E = Δy/Δx, błędu sygnału statycznego, zakresu częstotliwości pracy sygnału o/p oraz błędu konwersji statycznej.
Schemat przetwornika elektromechanicznego
Poniżej przedstawiono przetwornik elektromechaniczny, który jest wykorzystywany do realizacji techniki kapnografii. Badanie wydychania dwutlenku węgla nazywa się kapnometrią. Przetwornik elektromechaniczny na poniższym schemacie ma źródło światła podczerwonego, które wytwarza promieniowanie o szerokim spektrum w zakresie od 2 do 16 µm. Źródła promieniowania podczerwonego wykorzystywane w kapnografii powinny charakteryzować się jednolitą emisyjnością, wysokim natężeniem promieniowania, jednorodnością widmową i dużym obszarem promieniowania. Ze źródeł rzeczywistych promieniowanie jest zawsze niskie w porównaniu z idealnym ciałem doskonale czarnym, które ma najwyższą emisyjność.
Kwarcowe, wolframowe lampy halogenowe z gorącym żarnikiem po prostu zapewniają silne wyjście bliskiej podczerwieni. Na powyższym schemacie szerokopasmowy promień światła podczerwonego przechodzi przez filtr IR, a następnie przepuszcza światło na długości fali maksymalnej absorpcji CO2, np. 4,26 µm przy szerokości pasma 0,07 µm. Przy niskich częstotliwościach promień światła jest próbkowany przez obracające się koło przerywacza. Kiedy to koło się obróci, ich pozycja znajduje się w miejscu, w którym światło podczerwone przechodzi przez komorę próbki, a promieniowanie jest absorbowane przez dostępne cząsteczki CO2 w wydychanym powietrzu.
W drugiej pozycji światło podczerwone przechodzi przez próbkę i komory referencyjne. Tutaj komora referencyjna jest uszczelniona CO2. W pozostałej lokalizacji żadne światło nie przecina obrotowego koła. Promieniowanie, które przechodzi przez koło, nie zostało pochłonięte przez cząsteczki CO2 i jest po prostu zbierane przez fotodetektor, zwykle GeAs fotodioda .
Częstotliwość prądu pulsującego fotodiody O/P jest równoważna z próbkowaniem, a jej amplituda jest regulowana poprzez ilość transmitowanego promieniowania. Intensywność oscylującego sygnału jest przetwarzana w celu określenia stężenia CO2 w oddechu pacjenta. Tak więc, stosując technikę kapnografii w czasie rzeczywistym, pracownicy służby zdrowia mogą monitorować stan wentylacji pacjentów, a także potencjalne powikłania oddechowe.
Typy przetworników elektromechanicznych
Istnieją różne typy przetworników elektromechanicznych, które omówiono poniżej.
Liniowy zmienny transformator różnicowy
LVDT jest przetwornikiem elektromechanicznym, służącym do zmiany ruchu prostoliniowego obiektu, z którym jest on połączony mechanicznie, na zmienne napięcie, prąd lub sygnał elektryczny. Proszę odnieść się do tego łącza, aby dowiedzieć się więcej o LVDT.
Proszę odnieść się do tego linku, aby dowiedzieć się więcej LVDT .
Przetworniki elastomerowe
Przetwornik elastomerowy jest przetwornikiem elektromechanicznym służącym do zamiany energii elektrycznej na energię mechaniczną. Struktury polimerowe optymalizujące te przetworniki zależą głównie od właściwości dielektryka. Zoptymalizowane elementy składają się z silikonu Q, polidimetylosiloksanu PDMS i półkrystalicznego poliuretanu PUR. Tak więc półkrystaliczny poliuretan jest preferowany głównie ze względu na jego stałą dielektryczną w zakresie od 3 do 10 i wysoką przewodność jonową, szczególnie w podwyższonych temperaturach. Zakres stałej dielektrycznej polidimetylosiloksanu jest stosunkowo niski i wynosi od 2,5 do 3, a silikon Q jest podobny do półkrystalicznego poliuretanu, chociaż ma niską temperaturę zeszklenia.
Nanogenerator piezoelektryczny
Nanogenerator piezoelektryczny to jeden z rodzajów przetworników elektromechanicznych służących do zmiany energii z mechanicznej na elektryczną za pomocą piezoelektrycznych nanoprzewodów ZnO, które można aktywować małymi ruchami fizycznymi i pracować w szerokim zakresie częstotliwości. Są one wykorzystywane w innowacyjnych zastosowaniach w opiece zdrowotnej ze względu na ich prostą implementację, samozasilający się charakter i wysoce wydajną konwersję energii, taką jak terapia elektrostymulacją, w przestrzeni aktywnego wykrywania i zbierania energii biomechanicznej człowieka do pośredniczących mocy urządzeń nad ciałem.
Elastomery dielektryczne
Elastomer dielektryczny (DE) jest przetwornikiem elektromechanicznym służącym do zamiany energii elektrycznej na energię mechaniczną. Te elastomery działają w dwóch trybach, takich jak siłownik i ogólny. W trybie siłownika zmienia energię z elektrycznej na mechaniczną, podczas gdy w trybie ogólnym przekształca energię z mechanicznej na elektryczną. Są to inteligentne systemy materiałowe, które generują duże naprężenia. Należą one do grupy polimerów elektroaktywnych. Mają one wysoką sprężystą gęstość energii i są lekkie.
Zalety i wady
The zalety przetworników elektromechanicznych omówiono poniżej.
- To wyjście przetwornika można łatwo wykorzystać do przesyłania i przetwarzania do celów pomiarowych.
- Systemy elektryczne są sterowane z bardzo małym zakresem mocy.
- Przetworniki te zmniejszają efekty tarcia, a także inne nieliniowości mechaniczne.
- Dzięki technologii układów scalonych wiele systemów jest kompaktowych, przenośnych i lżejszych.
- Nie ma szans na awarie mechaniczne.
- Problemy z bezwładnością masy można zmniejszyć.
- Brak zużycia mechanicznego.
The wady przetworników elektromechanicznych omówiono poniżej.
- Ten przetwornik jest drogi.
- Podczas projektowania obwodów należy wziąć pod uwagę efekty starzenia i dryf parametrów aktywnych komponentów. To sprawi, że projekt będzie skomplikowany.
Aplikacje
The Zastosowania przetwornika elektromechanicznego omówiono poniżej.
- Przetwornik elektromechaniczny służy do zamiany sygnału elektrycznego na fale dźwiękowe lub fal dźwiękowych na sygnał elektryczny.
- Ten przetwornik zmienia ruch fizyczny na napięcie o/p, amplitudę i fazę, gdzie są one proporcjonalne do położenia.
- Ten przetwornik odbiera fale z systemu elektrycznego i przekazuje je do systemu mechanicznego.
- Służą one do pomiaru wibracji.
- Służy to do zapewnienia liniowego wyjścia, które jest proporcjonalne do wejściowego przesunięcia kątowego.
- Przetwornik elektromechaniczny np RVDT jest używany głównie do pomiaru przesunięcia kątowego.
- To urządzenie zmienia sygnał z elektrycznego na mechaniczny lub fizyczny poprzez ruchome części.
- Ten typ przetwornika jest przeznaczony głównie do wymiany silnika momentu obrotowego w zaworze serwo klapy ze stałą dyszą.
- Przetwornik elektromechaniczny RVDT przetwarza prostoliniowy ruch obiektu, z którym jest on mechanicznie połączony, na równoważny sygnał elektryczny.
Jaka jest różnica między przetwornikiem elektromechanicznym a przetwornikiem elektrochemicznym?
Przetwornik elektromechaniczny to urządzenie, które albo zmienia sygnał elektryczny na fale dźwiękowe, albo zmienia falę dźwiękową na sygnał elektryczny. Przetwornik elektrochemiczny służy do raportowania zmian w postaci sygnału elektrycznego, który jest wprost proporcjonalny do stężenia analitu.
Jak wybrać odpowiedni przetwornik elektromechaniczny do konkretnego zastosowania?
Istnieje wiele parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze przetwornika elektromechanicznego, takich jak zakres działania, dokładność, zasada działania, czułość, efekt obciążenia, kompatybilność ze środowiskiem itp.
Czy przetworniki elektromechaniczne mogą być używane w środowiskach niebezpiecznych?
Gdy przetwornik elektromechaniczny jest elektrycznie podłączony do dowolnego sprzętu w niebezpiecznym środowisku, należy zastosować elektryczną barierę bezpieczeństwa w szeregu przy połączeniu.
Jak skalibrować przetwornik elektromechaniczny?
Przetwornik mechaniczny musi być kalibrowany przez cały okres użytkowania, ponieważ czułość tego przetwornika zmienia się w zależności od użytkowania i naprężeń wywieranych na materiały, z których jest wykonany. Tak więc do kalibracji przetwornika elektromechanicznego stosowana jest metoda wzajemności, która zawiera opis zasady tej techniki, a następnie jej zastosowań podczas kalibracji przetwornika elektromechanicznego.
Jakie są typowe wskazówki dotyczące rozwiązywania problemów z przetwornikami elektromechanicznymi?
- Rozwiązywanie problemów służy do sprawdzenia, czy przetwornik działa, czy nie za pomocą woltomierza. Podłącz ten przetwornik do woltomierza i wzbudzaj przetwornik odpowiednim napięciem wzbudzenia. Następnie zmierzyć napięcie wyjściowe przetwornika bez obciążenia.
- Upewnij się, czy obciążenie i ciśnienie są stałe, czy nie.
- Sprawdź stabilność zasilania wzbudzenia.
- Sprawdź miliwolty o/p za pomocą woltomierza.
- Upewnij się, że nie występują zakłócenia RFI lub EMI.
Jest to zatem przegląd elektromechanicznych przetwornik – sprawny zasada, rodzaje, zalety, wady i zastosowania. Przetwornik, który odbiera fale z układu elektrycznego i przekazuje je do układu mechanicznego, jest również znany jako przetwornik elektromagnetyczny. Oto pytanie do ciebie, co to jest przetwornik?
