Vastuslik transduktor

Reostiliste teisendurite määratlus ja funktsioon

Määratlus: Reostiline teisendur on selline teisendur, kus vastus muutub vastavalt keskkonnafaktoritele. Vastuse muutust saab mõõta kas alterneeriva (AC) või otsese (DC) voolu abil. See mitmekülgne teisendur kasutatakse erinevate füüsikaalsete suuruste, sealhulgas temperatuuri, nihke ja vibratsiooni mõõtmiseks.

Füüsikaalsete suuruste täpne mõõtmine võib olla keeruline ülesanne. Reostilised teisendurid lihtsustavad seda protsessi, teisendades füüsikaalsed suurused muutuvatesse vastustesse, mis on lihtsalt mõõdetavad elektriliste mõõturitega. Vastuse muutumise põhimõte on leidnud laialevinud rakendusi mitmesugustes tööstusharudes, võimaldades erinevate parameetrite täpset jälgimist ja kontrollimist.

Reostilised teisendurid võivad toimida nii esmane või teisene teisendurina. Esmane teisendurina teisendab see füüsikaalsed suurused mehaanilisteks signaalideks. Teisene teisendurina teisendab see otse need mehaanilised või muud sisendsignaalid elektrilisteks signaalideks, mis aitavad edaspidist töötlemist ja analüüsi.

Näide: Liigutav reostiline teisendur

Vaadake liigutava reostilise teisenduri skema, nagu allpool näidatud joonisel. Selle konfiguratsioonis on liigutavad kontaktid paigutatud reostilise elemendi peale. Liigutaja on disainitud horisontaalselt liikuma. Kui liigutaja liigub, muutub teisenduri reostilise elemendi vastusväärtus. See vastuse muutus tuvastatakse ja mõõdetakse voltagena, mida tähistatakse E-ga. See lihtne, kuid tõhus mehhanism näitab, kuidas reostilised teisendurid saavad mehaanilist liikumist (nihke) teisendada elektriliseks signaaliks, mida saab kvantifitseerida ja kasutada erinevateks eesmärkideks, näiteks positsiooni tuvastamiseks automatiseeritud masinadega või juhtimissüsteemides.

Reostilised teisendurid: Signaali teisendamine, eelised ja tööpõhimõte
Signaali teisendamine

Reostilises teisenduris teisendatakse liigutaja nihke tõhusalt elektriliseks signaaliks. See teisendamisprotsess lubab füüsikaalsete liigutuste kvantifitseerimist ja analüüsi, mis muudab reostilised teisendurid väga kasutusväärsed laia valikut mõõtmisrakendustes.

Reostiliste teisendurite eelised

Reostilised teisendurid pakuvad mitmeid märkimisväärseid eeliseid, mis aitavad nende laialdasemat kasutamist erinevates tööstusharudes:

• Mitmekülgne mõõtmisvõime: Nii alterneeriva (AC) kui ka otsese (DC) voolu süsteemid, olgu siis kasutuses vool või voltag, sobivad hästi nende teisendurite muutuva vastuse mõõtmiseks. See soomekus võimaldab nende lihtsat integreerimist erinevatesse elektrilistesse seadistustesse, lihtsustades nende sisseviimist olemasolevatesse mõõtmis- ja juhtimissüsteemidesse.

• Kiire reageering: Reostilised teisendurid on oma kiire reageeringuga iseloomustatud. Need suudavad kiiresti tuvastada ja reageerida mõõdetava füüsikaalse suuruse muutustele, pakkudes peaaegu kohekohe tagasisidet. See kiirus on kriitiline rakendustes, kus ajaliselt täpne ja täpne mõõtmine on oluline, näiteks dünaamilistes jälgimis- ja juhtimissüsteemides.

• Suur valik: Saadaval suure valikuga suurustes, võivad reostilised teisendurid kohanduda erinevate ruumiliste piirangute ja rakenduse nõuetega. Lisaks pakuvad nad laia vastuse ulatust, mis võimaldab mõõta laia valikut füüsikaalsetest suurustest erineva suurusega. See mitmekesisus suuruses ja vastuse ulatuses muudab need paindliku valiku paljude inseneri- ja teadusliku rakenduse jaoks.

Reostiliste teisendurite tööpõhimõte

Reostiliste teisendurielementide tööpõhimõte põhineb elektrilise vastuse, johte pikkuse ja johte ristliku lõikeala põhiline seos. Konkreetselt on teisenduri elementi vastus otse proportsionaalne johte pikkusega ja vastupidine selle ristliku lõikeala suhtes. Kui füüsikaalsed muutused, nagu nihke või temperatuurimuutused, mõjutavad teisendurit, viivad need vastavate muutustega johte pikkuse või ristliku lõikeala. Need muutused omakorda viivad vastuse väärtuse muutustega, mida saab mõõta ja siduda algse füüsikaalse suurusega, mida jälgitakse.

Kus R – vastus ohmid.

• A – johte ristliku lõikeala ruutmeetrites.

• L – Johte pikkus meetrites.

• ρ – johte vastupanuvõime ohm-meetrites.

Reostiline teisendur on disainitud, arvestades metalli pikkuse, ala ja vastupanuvõime variatsioone.

Reostiliste teisendurite rakendused

Reostilised teisendurid mängivad olulist rolli erinevates valdkondades, kuna neil on võime teisendada füüsikaalsete suuruste elektrilisteks signaalideks vastuse muutuste kasutamisel. Siin on mõned nende olulisemad rakendused:

Potentsioomeetrid

Nii translaatsioonilised kui ka rotatsioonilised potentsioomeetrid on reostiliste teisendurite näited. Neis seadmetes, kui wiperi (liigutava kontakti) asukoht muutub, muutub vastavalt elektrivoolu läbipaistev reostilise elemendi efektiivne pikkus. Kuna vastus on otse proportsionaalne johte pikkusega (valemiga R =ρL/A), viib see pikkuse muutus vastavasse vastuse muutusse. See omadus muudab potentsioomeetrid väga tõhusaks nihke mõõtmiseks, olgu see lineaarne liigutus translaatsiooniliste potentsioomeetrite puhul või nurklinur rotatsiooniliste potentsioomeetrite puhul. Nad on tavaliselt kasutatavad rakendustes nagu mängukonsoolide joystickid, robotkätte positsioonisensordid ja helimüüriraadioteerimise nokud.

Deformatsioonimõõturid

Deformatsioonimõõturid kasutavad piezoresistivset efekti, kus semikontduktori või metallilise materjali vastus deformatsioonimõõturis muutub, kui rakendatakse mehaanilist jõudu. Kui välisjõud põhjustab deformatsioonimõõturimaterjali deformeerimise või deformatsiooni, muutub see füüsikaalne struktuur atoomilisel tasandil, mis omakorda muudab elektrilise vastuse. Täpselt mõõtides seda vastuse muutust, saavad insenerid täpselt määrata parameetreid, nagu rõhk, jõud ja nihke. Deformatsioonimõõturid on laialdaselt kasutatavad tööstusharudes, nagu lennundus, kus need kasutatakse lennukite struktuurse tervise jälgimiseks, autotööstuses mootori komponendidel tekitatava jõu mõõtmiseks ja infastruktuuritööstuses silte ja hoone jõudluse hindamiseks.

Vastusega termomeetrid

Taasteka nimega Resistance Temperature Detectors (RTD), vastusega termomeetrid töötavad põhimõttel, et metallide elektrilised vastused muutuvad ennustatavalt temperatuurimuutustega. Erinevad metallid näitavad spetsiifilisi temperatuuri-vastuse omadusi ja kalibreerides vastuse-temperatuuri seost, saavad need seadmed pakkuda väga täpseid temperatuuri mõõtmisi. RTD-d eelistatakse rakendustes, kus täpne temperatuurkontroll on kriitiline, nagu tööstuslikud tootmissüsteemid, teaduslike uurimislaborite ja kliima reguleeritud keskkonnad. Nad pakuvad suure stabiilsust, repeatabelsust ja laia mõõtulõigu, mis muudab need usaldusväärseks valikuna temperatuuri mõõtmiseks.

Termistorid

Termistorid põhinevad põhimõttel, et nende materjali temperatuurikordaja muutub oluliselt temperatuuriga. Vastupidiselt paljudele metallidele, on termistoridel tavaliselt negatiivne temperatuurikordaja (NTC). See tähendab, et kui temperatuur kasvab, väheneb termistori vastus vastupidises suhte. Termistorid on äärmiselt tundlikud temperatuurimuutustele, mis võimaldab kiiret ja täpset temperatuuri mõõtmist. Need on tavaliselt kasutatavad rakendustes, kus vajalik on kompaktne suurus, suur tundlikkus ja kiire reageering, nagu kodumasinate termostaatide kontroll, arvuti jahutussüsteemide temperatuursensorid ja meditsiinilised seadmed keha temperatuuri jälgimiseks.

Lõplikult, metaalide ja teiste materjalide vastuse muutused füüsikaalsete fenomenide reaktsioonina moodustavad reostiliste teisendurite rakenduste aluse. See ainulaadne omadus võimaldab täpset mõõtmist ja jälgimist laia valikut füüsikaalsetest suurustest, mis muudab reostilised teisendurid väärtuslikuks osaks kaasaegsetes mõõtmis- ja juhtimissüsteemides.