Одзивен трансдуктор

Дефиниција и функција на резистивните трансдуктори

Дефиниција: Резистивниот трансдуктор е тип на трансдуктор во кој се менува резистивноста како одговор на околински влијанија. Промената во резистивноста може да се измери со уреди за мерење на алтернативна (AC) или директна струја (DC). Овој многуцелен трансдуктор се користи за мерење на различни физички величини, вклучувајќи температура, преместување и вибрации.

Точното мерење на физички величини може да биде комплексна задача. Резистивните трансдуктори ја поедноставуваат оваа процедура, конвертирајќи ги физичките величини во варијабилни резистивности, кои лесно можат да се измерат со електрични метри. Принципот на варијација на резистивноста најде широка примена во многу индустријски средини, што дозволува прецизно мониторирање и контрола на разни параметри.

Резистивните трансдуктори можат да функционираат како првични или вторични трансдуктори. Како првичен трансдуктор, тој конвертира физички величини во механички сигнали. Во својата улога како вторичен трансдуктор, тој директно трансформира овие механички или други входни сигнали во електрични сигнали, што овозможува подалешка обработка и анализа.

Пример: Клизечки резистивен трансдуктор

Премислете го кружокот на клизечки резистивен трансдуктор, како што е прикажано на следната слика. Во овој постав, клизачките контакти се позиционирани на резистивен елемент. Клизачот е дизајниран да се движи хоризонтално. Со движењето на клизачот, тој го модификува резистивниот вредност на резистивниот елемент на трансдукторот. Оваа промена во резистивноста потоа се детектира и мери со напонска извор наречен E. Овој едноставен, но ефективен механизам демонстрира како резистивните трансдуктори можат да преведат механичко движење (вид на преместување) во електричен сигнал кој може да се квантификува и да се користи за различни цели, како што е чувствителност на положбај во автоматизирана опрема или системи за контрола.

Резистивни трансдуктори: Конверзија на сигнали, предности и работен принцип
Конверзија на сигнали

Во резистивен трансдуктор, преместувањето на клизачот е ефективно трансформирано во електричен сигнал. Овој процес на конверзија дозволува квантификација и анализа на физички движења, што прави резистивните трансдуктори многу корисни во широк спектар на мерни применби.

Предности на резистивните трансдуктори

Резистивните трансдуктори нудат неколку значајни предности кои допринасоа за нивната широко корист во различни индустрии:

• Многуцелова мерна способност: И системите со алтернативна (AC) и директна струја (DC), било што користат струја или напон, се добро прилагодени за мерење на променливата резистивност на овие трансдуктори. Оваа адаптивност дозволува беспрекинато интегрирање со различни електрични постави, што овозможува лесна инкорпорација во постојни мерни и контролни системи.

• Брз одговор: Резистивните трансдуктори се карактеризираат со нивните брзи временски одговори. Тие можат брзо да детектираат и реагираат на промени во мерената физичка величина, давајќи блиско-инстантан обратен одговор. Оваа брзина е важна во применби каде што своевремени и точни мерења се есенцијални, како што е во динамички системи за мониторинг и контрола.

• Широк опсег на опции: Достапни во екстензивен асортиман на големини, резистивните трансдуктори можат да се прилагодат на различни просторни ограничувања и барања за применба. Повеќе од тоа, тие нудат широк опсег на резистивност, што дозволува мерење на широк спектар на физички величини со различни магнитуди. Оваа многуцелова големина и опсег на резистивност ги прави гибки избор за многу инженерски и научни применби.

Работен принцип на резистивните трансдуктори

Оперативниот принцип на елементите на резистивни трансдуктори е заснован на основната врска помеѓу електричната резистивност, должината на проводникот и пресечената површина на проводникот. Специфично, резистивноста на елементот на трансдукторот е директно пропорционална на должината на проводникот и инверзна пропорционална на неговата пресечна површина. Со физички промени, како што се преместување или варијации на температурата, кои делуваат на трансдукторот, тие причинуваат соодветни изменувања во должината или пресечената површина на резистивниот елемент. Овие промени, во свој ред, резултираат во модификација на вредноста на резистивноста, која може да се измери и да се корелира со извршната физичка величина која се мониторира.

Каде R – резистивност во оми.

• A – пресечна површина на проводникот во квадратни метри.

• L – должина на проводникот во метри.

• ρ – специфична резистивност на материјалот во ом-метри.

Резистивниот трансдуктор е дизајниран со разгледување на варијациите на должината, површината и специфичната резистивност на металот.

Применби на резистивните трансдуктори

Резистивните трансдуктори играат клучна улога во различни области поради нивната способност да конвертираат физички величини во електрични сигнали, користејќи промени во резистивноста. Еве некои од нивните главни применби:

Потенциометри

И транслационите и ротационите потенциометри се главни примери на резистивни трансдуктори. Во овие уреди, со менување на положбата на клизачот (клизечкиот контакт), ефективната должина на резистивниот елемент преко кој преминува електричната струја се менува соодветно. Бидејќи резистивноста е директно пропорционална на должината на проводникот (според формулата R =ρL/A), оваа варијација во должина резултира во соодветна промена во резистивноста. Оваа карактеристика прави потенциометрите многу ефективни за мерење на преместување, било тоа линеарно движење во случај на транслационите потенциометри или аголна ротација во случај на ротационите потенциометри. Те се често користат во применби како што се джойстики за играчкови конзоли, сензори за положбај во роботски ракави и регулатори за гласност во аудио опрема.

Гајџи за деформација

Гајџите за деформација користат пиезорезистивниот ефект, каде што резистивноста на полупроводничкиот или металниот материјал во гајџот се менува кога се применува механичка деформација. Кога надворешна сила предизвикува деформација или деформација на материјалот на гајџот за деформација, тоа го менува физичкиот структур на атомски ниво, што во свој ред го менува електричната резистивност. Со точно мерење на оваа промена во резистивноста, инженерите можат точно да определат параметри како што се притисок, сила и преместување. Гајџите за деформација се широко користат во индустрии како што се аероспацијалната за мониторинг на здравјето на конструкцијата на авионите, во автомобилската инженеринг за мерење на сили на компоненти на моторот и во градежната инженеринг за проценка на стресот на мостови и згради.

Термометри со резистивност

Познати и како RTD (Resistance Temperature Detectors), термометрите со резистивност функционираат на принципот дека електричната резистивност на металите се менува предвидливо со варијациите на температурата. Различни метали имаат специфични карактеристики на температура-резистивност, и со калибрирање на врската резистивност-температура, овие уреди можат да дадат многу точни мерки на температурата. RTD-тите се фаворизирани во применби каде што е критична прецизна контрола на температурата, како што се во индустријски производствени процеси, научни истражувачки лаборатории и климатски контролирани околини. Те нудат одлична стабилност, повторливост и широк опсег на мерење, што ги прави надежен избор за задачи за мерење на температурата.

Термистори

Термисторите се засновани на принципот дека температурниот коефициент на нивниот материјал значајно се менува со температурата. Наспроти на многу метали, термисторите обично имаат негативен температурен коефициент (NTC). Тоа значи дека со зголемување на температурата, резистивноста на термисторот се намалува во инверзна пропорција. Термисторите се екстремно осетливи на промени на температурата, што им овозможува брзо и точно мерење на температурата. Те се често користат во применби каде што се бара компактен размер, висока осетливост и брз одговор, како што се контролери на термостат за домашни апарати, сензори за температура во системи за хлаѓање на компјутери и медицински уреди за мониторинг на телесната температура.

Во суштина, различните начини на кои резистивноста на металите и други материјали може да се менува како одговор на физички феномени формираат основата на применбите на резистивните трансдуктори. Оваа уникална карактеристика дозволува точно мерење и мониторинг на широк спектар на физички величини, што прави резистивните трансдуктори незаменливи компоненти во современите системи за мерење и контрола.