Pretrūcīgs transdūcers

Rezistīva transducēra definīcija un funkcija

Definīcija: Rezistīva transducērs ir tāds transducērs, kur rezistence mainās atkarībā no vides ietekmes. Rezistences maiņu var mērīt, izmantojot mērīšanas ierīces ar maiņstrāvu (AC) vai galveno strāvu (DC). Šis universālais transducērs tiek izmantots dažādu fizisko lielumu, tostarp temperatūras, pārbīdes un vibrācijas, mērīšanai.

Fizisko lielumu precīza mērīšana var būt sarežģīta uzdevums. Rezistīvie transducēri vienkāršo šo procesu, pārvēršot fiziskos lielumus par mainīgām rezistencēm, kas viegli mērāmas elektroenerģijas mērītājos. Rezistences maiņas princips ir plaši izmantots daudzos rūpnieciskos apstākļos, ļaujot precīzi monitorēt un kontrolēt dažādus parametrus.

Rezistīvie transducēri var darboties kā primārie vai sekundārie transducēri. Kā primārie transducēri tie pārvērš fiziskos lielumus mehāniskos signālos. Savā lomā kā sekundārie transducēri tie tieši pārveido šos mehāniskos vai citus ieejas signālus elektriskos signālos, veicinot to tālāko apstrādi un analīzi.

Piemērs: Slīdoša rezistīvais transducērs

Apsveriet slīdoša rezistīvā transducēra shēmu, kā attēlots zemāk esošajā diagrammā. Šajā iekārtā slīdošie kontakti ir novietoti uz rezistīva elementa. Slīdētājs ir izstrādāts tā, lai varētu pārvietoties horizontāli. Kad slīdētājs pārvietojas, tas maina transducēra rezistīva elementa rezistences vērtību. Šī rezistences maiņa tika uztverta un mērīta ar sprieguma avotu, kas apzīmēts ar E. Šis vienkāršais, bet efektīvais mehānisms demonstrē, kā rezistīvie transducēri var pārvērst mehānisko kustību (pārbīdes formā) par elektrisku signālu, kas var tikt kvantificēts un izmantots dažādiem nolūkiem, piemēram, pozīcijas jutītājos automātizētā mašīnbūvē vai kontroles sistēmās.

Rezistīvie transducēri: Signālu pārveidošana, priekšrocības un darbības princips
Signālu pārveidošana

Rezistīvajā transducērā slīdētāja pārbīde efektīvi tiek pārveidota par elektrisku signālu. Šis pārveidošanas process ļauj kvantificēt un analizēt fiziskas kustības, padarot rezistīvus transducērus ļoti noderīgiem plašā spektra mērījumu lietojumos.

Rezistīvo transducēru priekšrocības

Rezistīvie transducēri piedāvā vairākas pievienoto labumi, kas veicina to plašo izmantošanu dažādās nozarēs:

• Versatilā mērīšanas spēja: Gan maiņstrāvas (AC), gan galvenās strāvas (DC) sistēmas, izmantojot strāvu vai spriegumu, ir labi piemērotas šo transducēru mainīgās rezistences mērīšanai. Šī pielāgojamība ļauj vieglu integrāciju ar dažādiem elektroenerģijas aprīkojumiem, veicinot viegu ieviešanu esošos mērījumu un kontrolēšanas sistēmās.

• Ātra reakcija: Rezistīvie transducēri raksturojas ar ātriem reaģēšanas laikiem. Tie var droši uztvert un reaģēt uz mērāmajiem fiziskajiem lielumiem maiņām, sniedzot gandrīz nekavējoties atgriezenisko saiti. Šī ātrums ir svarīgs tādos lietojumos, kur nepieciešami laikus un precīzi mērījumi, piemēram, dinamiskās monitoringa un kontrolēšanas sistēmās.

• Plašs atlasījums: Pieejami platā izmēru klāsta, rezistīvie transducēri var tikt pielāgoti dažādiem telpiskiem ierobežojumiem un lietojuma prasībām. Turklāt tie piedāvā plašu rezistences diapazonu, ļaujot mērīt dažādas fiziskas lieluma magnitūdas. Šī izmēra un rezistences diapazona versatilitāte padara tos elastīgu izvēli daudziem inženierzinātniskiem un zinātniskiem lietojumiem.

Rezistīvo transducēru darbības princips

Rezistīvā transducēra elementa darbības princips balstīts uz pamatattiecību starp elektrisko rezistenci, vadāka garumu un vadāka taisnstūra sekcijas laukumu. Konkrēti, transducēra elementa rezistence ir tieši proporcionāla vadāka garumam un inversi proporcionāla tā taisnstūra sekcijas laukumam. Kad fiziķu mainīgie, piemēram, pārbīde vai temperatūras maiņas, iedarbojas uz transducēru, tie izraisā atbilstošas izmaiņas rezistīva elementa garumā vai taisnstūra sekcijas laukumā. Šīs izmaiņas savukārt rezultē rezistences vērtības maiņā, ko var mērīt un saistīt ar oriģinālo mērāmo fizisko lielumu.

Kur R – rezistence ohmās.

• A – vadāka taisnstūra sekcijas laukums kvadrātmetros.

• L – vadāka garums metros.

• ρ – vadāka materiāla specifiskā rezistivitāte omometros.

Rezistīvais transducērs ir izstrādāts, ņemot vērā metāla garuma, laukuma un rezistivitātes variācijas.

Rezistīvo transducēru lietojumi

Rezistīvie transducēri spēlē svarīgu lomu dažādās jomās, jo tie spēj pārvērst fiziskos lielumus par elektriskiem signāliem, izmantojot rezistences maiņu. Šeit ir daži no tiem galvenajiem lietojumiem:

Potenciometri

Gāžu un rotācijas potenciometri ir galvenie rezistīvo transducēru piemēri. Šajās ierīcēs, kad svipsts (slīdošais kontakts) pozīcija mainās, elektriskā strāva caurāmā rezistīva elementa efektīvais garums atbilstoši mainās. Tā kā rezistence ir tieši proporcionāla vadāka garumam (kā formulā R =ρL/A), šī garuma maiņa rezultē atbilstošā rezistences maiņā. Šī īpašība padara potenciometrus ļoti efektīvus pārbīdes mērīšanai, vai nu lineārā kustībā gadījumā gāžu potenciometros, vai leņķa rotācijā rotācijas potenciometros. Tie tiek plaši izmantoti lietojumos, piemēram, spēļu konsoļu džostikiem, robotu rokas pozīcijas sensoriem un audio ierīču svara kontrolējošajiem spraugveidiem.

Tvertnes deformācijas gadi

Tvertnes deformācijas gadi izmanto piezoresistīvā efektu, kur semileitāna vai metāla materiāla rezistence gadiņā mainās, kad tiek piemērota mehāniskā deformācija. Kad ārēja spēks izraisa deformāciju vai deformāciju gradā, tas maina materiāla fizisko struktūru atomārā līmenī, kas savukārt maina elektrisko rezistenci. Precīzi mērījot šo rezistences maiņu, inženieri var precīzi noteikt parametrus, piemēram, spiedienu, spēku un pārbīdi. Tvertnes deformācijas gadi tiek plaši izmantoti nozarēs, piemēram, aviācijā lidmašīnu struktūras veselības monitoringam, automobilrūpniecībā dzinēju komponentu spēku mērīšanai un civilinženierzinātnēs tiltu un ēku stresa novērtēšanai.

Rezistances termometri

Arī pazīstami kā Rezistances Temperatūras Detektori (RTD), rezistances termometri darbojas uz principa, ka metālu elektriskā rezistence mainās prognozējamā veidā ar temperatūras maiņām. Dažādi metāli parāda specifiskas temperatūras-rezistences īpašības, un kalibrējot rezistences-temperatūras attiecību, šīs ierīces var nodrošināt ļoti precīzas temperatūras mērījumus. RTD ir izvēlētas lietojumos, kur nepieciešama precīza temperatūras kontrolēšana, piemēram, rūpnieciskajos ražošanas procesos, zinātniskajos pētniecības laboratorijās un klimata kontrolētajos vides apstākļos. Tie piedāvā labu stabilitāti, atkārtāmos rezultātus un plašu mērījumu diapazonu, padarot tos uzticamu izvēli temperatūras mērīšanas uzdevumiem.

Termistori

Termistori balstīti uz principu, ka to materiāla temperatūras koeficients mainās nozīmīgi ar temperatūras maiņām. Atšķirībā no daudziem metāliem, termistori parasti ir negatīva temperatūras koeficienta (NTC). Tas nozīmē, ka, kā tikai temperatūra palielinās, termistora rezistence samazinās inversi proporcionāli. Termistori ir ļoti jūtīgi pret temperatūras maiņām, ļaujot veikt ātru un precīzu temperatūras mērījumu. Tie tiek plaši izmantoti lietojumos, kur nepieciešams kompakts izmērs, augsta jūtība un ātra reakcija, piemēram, mājsaimniecības ierīču termostatu kontrolējošajos spraugveidos, datoru dzesēšanas sistēmu temperatūras sensoros un medicīniskajās ierīcēs cilvēka ķermeņa temperatūras mērīšanai.

Būtībā dažādās metālu un citu materiālu rezistences maiņas veidi atbildot uz fiziķu paradumiem veido rezistīvo transducēru lietojumu pamatu. Šī unikālā īpašība ļauj precīzi mērīt un monitorēt plašu fizisko lielumu klāstu, padarot rezistīvos transducērus nepieciešamus komponentus modernajās mērīšanas un kontrolēšanas sistēmās.