ट्रांसड्यूसर के प्रकार

ट्रांसड्यूसर: परिभाषा, कार्य और वर्गीकरण

एक ट्रांसड्यूसर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो भौतिक मात्राओं को इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके दो मूलभूत कार्य होते हैं: सेंसिंग और ट्रांसड्यूक्शन। पहले, यह तापमान, दबाव, या विस्थापन जैसी रुचि की भौतिक मात्रा का पता लगाता है। फिर, यह इस भौतिक मात्रा को या तो यांत्रिक काम में या, अधिक सामान्य रूप से, एक इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित करता है, जिसे आसानी से मापा, प्रोसेस किया और विश्लेषण किया जा सकता है।

ट्रांसड्यूसर कई प्रकार के होते हैं और उन्हें कई विभिन्न मानदंडों के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है:

• ट्रांसड्यूक्शन मेकानिज्म के आधार पर: यह वर्गीकरण ट्रांसड्यूसर द्वारा इनपुट भौतिक मात्रा को इलेक्ट्रिक आउटपुट में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट भौतिक या रासायनिक प्रक्रियाओं पर केंद्रित होता है। विभिन्न ट्रांसड्यूक्शन मेकानिज्म विभिन्न प्रकार की मापन और अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे भौतिक घटनाओं के एक विस्तृत स्पेक्ट्रम पर सटीक और विश्वसनीय सेंसिंग संभव होती है।

• प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसड्यूसर: एक प्राथमिक ट्रांसड्यूसर सीधे नापी गई भौतिक मात्रा को इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित करता है। इसके विपरीत, एक द्वितीयक ट्रांसड्यूसर प्राथमिक ट्रांसड्यूसर के साथ काम करता है, प्राथमिक उपकरण द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रिक सिग्नल को और बढ़ाव देता है या प्रोसेस करता है ताकि इसकी उपयोगीता या सटीकता में सुधार किया जा सके।

• पैसिव और एक्टिव ट्रांसड्यूसर: पैसिव ट्रांसड्यूसर ऑपरेशन के लिए बाहरी विद्युत स्रोत पर निर्भर करते हैं और इनपुट भौतिक मात्रा और लागू किए गए विद्युत के फलस्वरूप एक आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करते हैं। दूसरी ओर, एक्टिव ट्रांसड्यूसर अपने खुद के विद्युत स्रोत के साथ आते हैं और बाहरी विद्युत सप्लाई के बिना एक आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकते हैं, जो अक्सर अधिक संवेदनशीलता और सिग्नल ताकत प्रदान करते हैं।

• एनालॉग और डिजिटल ट्रांसड्यूसर: एनालॉग ट्रांसड्यूसर इनपुट भौतिक मात्रा के साथ निरंतर रूप से बदलता रहने वाला आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करते हैं, जिसमें आमतौर पर वोल्टेज या धारा के रूप में होता है। डिजिटल ट्रांसड्यूसर, इसके विपरीत, इनपुट मात्रा को एक डिस्क्रीट डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करते हैं, जो आधुनिक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटिंग सिस्टम का उपयोग करके प्रोसेस, स्टोर और ट्रांसमिट करना आसान होता है।

• ट्रांसड्यूसर और इनवर्स ट्रांसड्यूसर: एक मानक ट्रांसड्यूसर एक भौतिक मात्रा को इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित करता है। इनवर्स ट्रांसड्यूसर, इसके विपरीत, इलेक्ट्रिक सिग्नल को इनपुट के रूप में लेता है और इसे वापस एक भौतिक मात्रा में परिवर्तित करता है, जो पारंपरिक ट्रांसड्यूसर की प्रक्रिया को विपरीत करता है। यह अवधारणा उन अनुप्रयोगों में उपयोगी होती है जहाँ इलेक्ट्रिक कंट्रोल की आवश्यकता होती है ताकि विशिष्ट भौतिक प्रतिक्रिया उत्पन्न की जा सके।

ऑपरेशन में, एक ट्रांसड्यूसर मेजरेंड - नापी जा रही भौतिक मात्रा - को प्राप्त करता है और इनपुट की तीव्रता के समानुपाती एक आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करता है। फिर यह आउटपुट सिग्नल एक सिग्नल कंडीशनिंग उपकरण तक पहुंचाया जाता है। यहाँ, सिग्नल एक श्रृंखला की प्रक्रियाओं से गुजरता है, जिसमें अटेन्यूएशन (सिग्नल की एम्प्लिट्यूड को समायोजित करना), फिल्टरिंग (अवांछित शोर या आवृत्तियों को हटाना), और मॉड्यूलेशन (सिग्नल को बेहतर ट्रांसमिशन या प्रोसेसिंग के लिए एन्कोड करना) शामिल है। ये कदम सुनिश्चित करते हैं कि अंतिम सिग्नल अगले विश्लेषण, दिखावट, या कंट्रोल ऑपरेशन के लिए एक आदर्श रूप में हो।

एक ट्रांसड्यूसर का इनपुट मात्रा आमतौर पर गैर-इलेक्ट्रिक होती है, जबकि आउटपुट इलेक्ट्रिक सिग्नल धारा, वोल्टेज, या आवृत्ति के रूप में हो सकता है।

1. ट्रांसड्यूक्शन के सिद्धांत के आधार पर वर्गीकरण

ट्रांसड्यूसर को उन ट्रांसड्यूक्शन मीडियम के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है जिनका उपयोग वे करते हैं। ट्रांसड्यूक्शन मीडियम रेझिस्टिव, इंडक्टिव, या कैपेसिटिव हो सकता है। यह वर्गीकरण इनपुट ट्रांसड्यूसर द्वारा इनपुट सिग्नल को रेझिस्टेंस, इंडक्टेंस, या कैपेसिटेंस में बदलने के कनवर्जन प्रक्रिया के आधार पर निर्धारित किया जाता है। प्रत्येक प्रकार का ट्रांसड्यूक्शन मीडियम अपने विशिष्ट विशेषताओं के साथ आता है और विभिन्न मापन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होता है, जिससे विभिन्न भौतिक मात्राओं को इलेक्ट्रिक सिग्नल में सटीक रूप से परिवर्तित किया जा सकता है।

2. प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसड्यूसर

• प्राथमिक ट्रांसड्यूसर
  एक ट्रांसड्यूसर अक्सर यांत्रिक और इलेक्ट्रिकल घटकों से बना होता है। ट्रांसड्यूसर का यांत्रिक भाग भौतिक इनपुट मात्राओं को यांत्रिक सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होता है। यह यांत्रिक घटक प्राथमिक ट्रांसड्यूसर के रूप में जाना जाता है। यह प्रारंभिक सेंसिंग तत्व के रूप में कार्य करता है, नापी जा रही भौतिक मात्रा, जैसे दबाव, तापमान, या विस्थापन, के साथ सीधे इंटरैक्ट करता है, और इसे एक यांत्रिक रूप में परिवर्तित करता है जिसे आगे प्रोसेस किया जा सके।

• द्वितीयक ट्रांसड्यूसर
  द्वितीयक ट्रांसड्यूसर प्राथमिक ट्रांसड्यूसर द्वारा उत्पन्न यांत्रिक सिग्नल को इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित करता है। आउटपुट इलेक्ट्रिक सिग्नल की तीव्रता इनपुट यांत्रिक सिग्नल की विशेषताओं से सीधे संबंधित होती है। इस तरह, द्वितीयक ट्रांसड्यूसर यांत्रिक और इलेक्ट्रिकल डोमेन के बीच का फासला बंद करता है, जिससे इलेक्ट्रिक मापन और प्रोसेसिंग तकनीकों का उपयोग करके मूल भौतिक मात्रा को मापा और विश्लेषण किया जा सकता है।

प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसड्यूसर का उदाहरण

नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए बॉर्डन ट्यूब को एक उदाहरण के रूप में लें। बॉर्डन ट्यूब प्राथमिक ट्रांसड्यूसर का कार्य करता है। यह दबाव का पता लगाने और इसे अपने मुक्त सिरे पर विस्थापन में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब ट्यूब पर दबाव लगाया जाता है, तो इसका आकार विकृत हो जाता है, जिससे मुक्त सिरा चलता है। यह विस्थापन तब प्रणाली के अगले चरण के इनपुट के रूप में कार्य करता है।

बॉर्डन ट्यूब के मुक्त सिरे के चलने से लीनियर वेरिएबल डिस्प्लेसमेंट ट्रांसफार्मर (LVDT) के कोर का स्थान बदलता है। जैसे-जैसे कोर LVDT के भीतर चलता है, यह एक आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करता है। यह उत्पन्न वोल्टेज ट्यूब के मुक्त सिरे के विस्थापन और इसके परिणामस्वरूप मूल दबाव से सीधे संबंधित होता है।

बॉर्डन ट्यूब - LVDT प्रणाली के मामले में, दो अलग-अलग ट्रांसड्यूक्शन प्रक्रियाएं होती हैं। पहले, प्राथमिक ट्रांसड्यूक्शन तब होता है जब बॉर्डन ट्यूब दबाव को विस्थापन में परिवर्तित करता है। फिर, द्वितीयक ट्रांसड्यूक्शन तब होता है जब LVDT यह विस्थापन इलेक्ट्रिक वोल्टेज सिग्नल में परिवर्तित करता है। यह उदाहरण स्पष्ट रूप से दिखाता है कि प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसड्यूसर कैसे एक साथ काम करते हैं ताकि एक भौतिक मात्रा को इलेक्ट्रिक आउटपुट में नापा और परिवर्तित किया जा सके, जिसे आगे विश्लेषण और उपयोग के लिए प्रोसेस किया जा सके।

बॉर्डन ट्यूब प्राथमिक ट्रांसड्यूसर का कार्य करता है, जबकि L.V.D.T. (लीनियर वेरिएबल डिस्प्लेसमेंट ट्रांसफार्मर) द्वितीयक ट्रांसड्यूसर के रूप में कार्य करता है।

3. पैसिव और एक्टिव ट्रांसड्यूसर

ट्रांसड्यूसर को एक्टिव और पैसिव टाइपों में वर्गीकृत किया जा सकता है, प्रत्येक के अपने विशिष्ट ऑपरेशनल विशेषताएं होती हैं।

पैसिव ट्रांसड्यूसर

एक पैसिव ट्रांसड्यूसर ऑपरेशन के लिए बाहरी विद्युत सप्लाई पर निर्भर करता है, इसलिए इसे बाह्य-संचालित ट्रांसड्यूसर भी कहा जाता है। कैपेसिटिव, रेझिस्टिव, और इंडक्टिव ट्रांसड्यूसर पैसिव ट्रांसड्यूसर के आम उदाहरण हैं। ये ट्रांसड्यूसर इनपुट भौतिक मात्रा के प्रतिक्रिया में एक इलेक्ट्रिकल प्रॉपर्टी (जैसे रेझिस्टेंस, कैपेसिटेंस, या इंडक्टेंस) को मॉडीफाई करके काम करते हैं। हालांकि, वे अपना विद्युत ऊर्जा उत्पन्न नहीं करते; बल्कि, वे नापी जा रही भौतिक मात्रा के परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने वाला मापनीय आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करने के लिए बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है।

एक्टिव ट्रांसड्यूसर

इसके विपरीत, एक एक्टिव ट्रांसड्यूसर ऑपरेशन के लिए बाहरी विद्युत स्रोत की आवश्यकता नहीं होती। ये ट्रांसड्यूसर स्व-उत्पन्न होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे अपने खुद के वोल्टेज या धारा आउटपुट उत्पन्न कर सकते हैं। एक्टिव ट्रांसड्यूसर का आउटपुट सिग्नल सीधे इनपुट भौतिक मात्रा से व्युत्पन्न होता है। एक्टिव ट्रांसड्यूसर विभिन्न भौतिक घटनाओं, जैसे वेग, तापमान, बल, और प्रकाश की तीव्रता, को बाहरी विद्युत इनपुट पर निर्भर किए बिना इलेक्ट्रिक सिग्नल में परिवर्तित कर सकते हैं। एक्टिव ट्रांसड्यूसर के उदाहरण में पायरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल, फोटोवोल्टेलिक सेल, टैकोजेनरेटर, और थर्मोकपल शामिल हैं।

उदाहरण: पायरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल

एक एक्टिव ट्रांसड्यूसर के कार्य को दिखाने के लिए, एक पायरोइलेक्ट्रिक क्रिस्ट