Transduserin növləri

Transducerlar: Tərif, Funksiyaları və Sınıflandırılması

Transducer elektron cihazdır ki, fiziki miqdarları elektrikli signalara çevirməkdə mühüm rol oynayır. Bu iki əsas funksiyaya malikdir: sənət və transduksiya. İlk olaraq, temperatur, təzyiq, yer dəyişimi kimi maraqlı olan fiziki miqdarı aşkarlayır. Sonra, bu fiziki miqdarı adətən mekanik işlərə, daha tez-tez isə asanlıqla ölçülə bilən, işlənilə bilən və təhlil edilə bilən elektrikli signala çevirir.

Transducerlər geniş növ və tiplərdə gəlir və onları müxtəlif müəyyən kriteriyalara görə sinifləndirə bilərik:

• İstifadə olunan Transduksiya Mekanizminə Göre: Bu sinifləndirici, transducerin daxili fiziki və ya kimyəvi proseslər vasitəsilə input fiziki miqdardan elektrikli output-a çevirməsinə odaklanır. Müxtəlif transduksiya mekanizmləri müxtəlif ölçmələr və tətbiqlər üçün uyğunlaşdırılmışdır, bu da geniş spektrdə fiziki hadisələrin dəqiqliklə və etibarlılıqla ölçülmesini təmin edir.

• Birinci və İkinci Transducerlər Olarak: Birinci transducer doğrudan ölçülən fiziki miqdardan elektrikli signala çevrilir. Buna qarşı, ikinci transducer birinci transducer ilə birgə işləyir, birinci cihaz tərəfindən yaratılan elektrikli signali daha da dəyişdirir və ya işləyir, istifadəsi və ya dəqiqliyini artırmaq üçün.

• Pasiv və Aktiv Transducerlər Olarak: Pasiv transducerlər işləmək üçün xarici enerji mənbəyinə məxsusdur və output signali, input fiziki miqdara və tətbiq edilən gücə bağlıdır. Aktiv transducerlər, öbür tərəfdən, öz enerji mənbəyinə malikdir və xarici enerji mənbəsinə ehtiyac duymadan output signali yarada bilər, bu da daha böyük hassasiyyət və signaldən daha çox təmin edir.

• Analog və Digital Transducerlər Olarak: Analog transducerlər, input fiziki miqdarda daimi dəyişikliklərə əsasən, adətən voltaj və ya amperaja bənzəyən bir output signali yaratır. Digital transducerlər, öbür tərəfdən, input miqdardan diskret digital signala çevrilir, bu da modern digital elektronika və hesablama sistemləri ilə daha asan işlənmə, saxlanma və transmiyasiya imkanı verir.

• Transducerlər və Invers Transducerlər Olarak: Standart transducer fiziki miqdardan elektrikli signala çevrilir. Invers transducer, öbür tərəfdən, elektrikli signali input kimi götürür və onu geri fiziki miqdara çevrilir, bu da tradisional transducerin prosesini tərsinə çevirir. Bu konseptiya, konkret fiziki cavaba ehtiyacı olan elektrikli idarəetmə tələb olunan tətbiqlərdə faydalıdır.

İşləmə zamanı, transducer ölçülən miqdari - ölçülən fiziki miqdari alır və daxil olan miqdara mütənasib olan output signali yaratır. Bu output signali daha sonra signal kondisiya cihazıya göndərilir. Burada, signal, amplitudunu tənzimləmə (attenuation), istenməyən gürültüyü və ya frekansları silmə (filtrasiya) və kodlaşdırma (modulation) daxil olmaqla bir sıra proseslər keçirir. Bu addımlar, sonuncu signallı optimal formda daha sonra analiz, göstərilmə və ya idarəetmə əməliyyatları üçün təmin edir.

Transducerin daxil olan miqdari adətən elektrikli deyil, lakin output elektrikli signali amperaj, voltaj və ya frekansa bənzəyə bilər.

1. Transduksiya Prinsipinə əsaslanan Sınıflandırılma

Transducerlər, istifadə etdiyi transduksiya ortamına görə sinifləndirilə bilər. Transduksiya ortamları rezistiv, induktiv və ya kapasitiv ola bilər. Bu sinifləndiricilik, input transducerin daxil olan signali rezistansiya, indüktansiya, və ya kapasitansiya çevirmə prosesindən asılıdır. Hər bir transduksiya ortamının özünə has xüsusiyyətləri var və müxtəlif ölçmə tətbiqləri üçün uyğundur, bu da müxtəlif fiziki miqdaların elektrikli signallara dəqiqliklə çevrilə biləcəyini təmin edir.

2. Birinci və İkinci Transducerlər

• Birinci Transducer
  Transducer genelliklə hem mekanik, hem də elektrik komponentlərindən ibarətdir. Transducerin mekanik hissəsi, fiziki daxil olan miqdardan mekanik signala çevirməkdə sorumludur. Bu mekanik komponent birinci transducer kimi tanınır. O, ölçülən fiziki miqdara doğrudan təsir edir, məsələn, təzyiq, temperatur və ya yer dəyişimi, və onu daha sonra işlənilə bilən mekanik formaya çevirir.

• İkinci Transducer
  İkinci transducer, birinci transducer tərəfindən yaratılan mekanik signali elektrikli signala çevirir. Output elektrikli signalin həcmi, input mekanik signalin xüsusiyyətlərinə doğrudan bağlıdır. Bu şəkildə, ikinci transducer, mekanik və elektrik sahələri arasında köprü qurur, orijinal fiziki miqdari elektrikli ölçmə və işləmə texnikaları ilə ölçmək və təhlil etmək mümkün olur.

Birinci və İkinci Transducerlərin Nümunəsi

Aşağıdaki şəkilə baxmayaraq, Bourdon Boruyu nümunə kimi götürün. Bourdon Boru, birinci transducer kimi işləyir. Onun təzyiqi aşkarlamaq və onu özünün azad ucunda yer dəyişimi kimi çevirmək üçün dizayn edilmişdir. Boruya təzyiq tətbiq olunduqda, onun forması deformasiya olur, bu da azad ucu hərəkət etməyə səbəb olur. Bu yer dəyişimi, sistemin növbəti mərhələsinə input kimi xidmət edir.

Bourdon Borunun azad ucu hərəkət etdikdə, Doğrusal Dəyişən Yer Dəyişimi Transformeri (LVDT) nüvəsi dəyişir. Nüvə LVDT-nin içində hərəkət etdikdə, output voltaj yaradılır. Bu yaradılan voltaj, borunun azad ucunda yer dəyişiminə, nəticədə, Bourdon Boruya tətbiq olunan orijinal təzyiqə mütənasibdir.

Bourdon Boru - LVDT sistemi halında, iki müxtəlif transduksiya prosesi baş verir. Birincisi, Bourdon Boru təzyiqi yer dəyişimə çevirdikdə, birinci transduksiya baş verir. Sonra, LVDT bu yer dəyişimini elektrikli voltaj signala çevirir. Bu nümunə, birinci və ikinci transducerlərin birgə işləyərək, fiziki miqdari dəqiqliklə elektrikli outputa çevirmək və daha sonra analiz və istifadə etmək üçün nümunəni açıqlayır.

Bourdon Boru, birinci transducer kimi xidmət edir, L.V.D.T. (Doğrusal Dəyişən Yer Dəyişimi Transformeri) isə ikinci transducer kimi işləyir.

3. Pasiv və Aktiv Transducerlər

Transducerlər, aktiv və pasiv növlərə bölünüb, hər birinin özünə has əsas işləmə xüsusiyyətləri var.

Pasiv Transducerlər

Pasiv transducer, işləmək üçün xarici enerji mənbəsinə məxsusdur, bu səbəbdən ona xarici enerji ilə gücü olan transducer də deyilir. Kapasitiv, rezistiv və induktiv transducerlər tipik pasiv transducerlərdir. Bu transducerlər, input fiziki miqdara cavab verərək, elektrik xüsusiyyətlərini (rezistansiya, kapasitansiya, və ya indüktansiya) dəyişdirirlər. Amma onlar öz elektrik enerjisi yaratmir; əksər hallarda, ölçülən fiziki miqdarda dəyişikliyi ifadə edən ölçülmək possible olan output signali yaratmaq üçün xarici enerji mənbəsinə ehtiyac duyarlar.

Aktiv Transducerlər

Öbür tərəfdən, aktiv transducer, işləmək üçün xarici enerji mənbəsinə ehtiyac duymur. Bu transducerlər özü elektrikli enerji yaradır, yəni özü elektrikli voltaj və ya amperaj outputu yarada bilər. Aktiv transducerin output signali, input fiziki miqdara doğrudan bağlıdır. Aktiv transducerlər, sürət, temperatur, qüvvə və işıq intensivliyi kimi müxtəlif fiziki hadisələri elektrikli signallara çevirmək üçün xarici enerji mənbəsinə ehtiyac duymadan bunu etmək qabiliyyətinə malikdir. Aktiv transducerlərin nümunələri, piezo-elektrik kristallar, fotoelementlər, tachogeneratorlar və termoparlar kimi cihazlardır.

Nümunə: Piezo-elektrik Kristal

Aktiv transducerin işləməsini izah etmək üçün, piezo-elektrik kristalı nümunə kimi götürün. Tipik olaraq, piezo-elektrik kristal iki metal elektroda arasına yerləşdirilir və bütün montaj bazaya sağlam şəkildə qoşulur. Sonra, bu sandviç strukturu üstündə kütlə yerləşdirilir.

Piezo-elektrik kristallar, onlara qüvvə tətbiq olunduqda elektrik voltajı yaratmaq qabiliyyətinə malikdir. Təsvir olunan qurğuda, bazanın ivməsi, kütlənin kristala qüvvə tətbiq etməsinə səbəb olur. Bu qüvvə, növbəti kristalda output voltaj yaradır. Bu output voltajın həcmi, bazanın təcrübə etdiyi ivməyə mütənasibdir, bu da mekanik ivməni elektrikli signala çevirir. Bu nümunə, aktiv transducerlərin fiziki daxil olanlara əsaslanaraq özü elektrikli outputları yaratmaq qabiliyyətinin nümunəsini verir, bu da onların pasiv transducerlərlə müqayisədə özünə has funksiyonunu göstərir.

Yuxarıda qeyd edilən transducer, ivməni elektrikli voltaja çevirmək üçün dizayn edilmiş akselerometr kimi tanınır. Qeyd edək ki, bu növ transducer, fiziki miqdardan elektrikli signala çevrilməsi zamanı heç bir qoşma enerji mənbəsinə ehtiyac duymur, bu da onun signallaşdırma məqsədində özü yetərli olduğunu göstərir.

4. Analog və Digital Transducerlər

Transducerlər, output signallarının təbiətinə görə, daimi və ya diskret olaraq sinifləndirilə bilər.

Analog Transducerlər

Analog transducer, daxil olan miqdardan daimi funksiyanı yaratır. Bu, output signali, input daxil olan miqdardakı dəyişikliklərə düzgün və daimi şəkildə cavab verir. Analog transducerlərin nümunələri, deformasiya sensörleri, Doğrusal Dəyişən Yer Dəyişimi Transformerləri (LVDT-lər), termoparlar və termistorlar kimi cihazlardır. Bu cihazlar, ölçülən fiziki miqdardan orantılı və daimi təsviri tələb olunan müxtəlif tətbiqlərdə, məsələn, dəqiqlik ölçmə sistemlərində və endüstriy proses idarəetməsində geniş istifadə olunur.

Digital Transducerlər

Öbür tərəfdən, digital transducer, daxil olan miqdardan, adətən impulslar kimi, digital signala çevirir. Digital signallar, "yüksek" və ya "aşağı" enerji səviyyələri kimi binary vəziyyətlərə əsaslanır. Bu digital output formatı, gürültü immunitetinin artırılması, digital elektronika və hesablama sistemləri ilə daha asan inteqrasiya, və daha sadə data işlənməsi və saxlanması kimi bir çox üstünlük təmin edir. Digital transducerlər, modern ölçmə və idarəetmə sistemlərində, digital texnologiyaların yaygınlığına görə, artan şəkildə qabul edilir.

5. Transducerlər və Invers Transducerlər

Transducerlər

Transducer, elektrikli olmayan miqdardan elektrikli miqdara çevirmək üçün istifadə olunan cihazdır. Bu çevirmə prosesi, temperatur, təzyiq, yer dəyişimi və qüvvə kimi müxtəlif fiziki hadisələrin elektrikli ölçmə və işləmə texnikaları ilə ölçməsini, monitorinq etməsini və idarə etməsini təmin edir. Transducerlər, endüstriy avtomatlaşmadan elmi araşdırmalara və tükəticilər elektronikası kimi geniş spektrdə tətbiqlərdə əhəmiyyətli rol oynayır.

Invers Transducerlər

Invers transducerlər, tradisional transducerlərin funksiyasını tərsinə çevirir. Onlar elektrikli miqdardan fiziki miqdara çevirmək üçün istifadə olunur. Bu transducerlərin tipik olaraq yüksək elektrikli daxil olanları və nisbətən aşağı elektrikli olmayan outputları var. Invers transducerlər, elektrikli signalların fiziki hərəkətlərə vəya cavablarlarına çevrilməsi tələb olunan tətbiqlərdə, məsələn, müxtəlif növ aktuatorlar və idarəetmə sistemlərində istifadə olunur. Invers transducerlər konsepsiyası, elektrikli idarəetmə və fiziki işləmə arasında zəncirin bağlanmasını təmin edir, bu da daha mürəkkəb və dəqiq mekanik və fiziki sistemlərin idarə edilməsini kolaylaşdırır.