Tegundir breytri

Öfugur og virkur: Skilgreining, Aðgerðir og Flokkun

Öfugur er rafmagns tæki sem spilar mikilvægan hlutverk í að breyta eðlisstærðum í rafmagnssignaly. Hann hefur tvö grunnhlutverk: athugasemd og ofurgildi. Fyrst, hann greinir eðlisstærðina sem er áhugi, eins og hitastig, þrýstingur eða færsla. Síðan, hann umbreytir þessa eðlisstærð í annaðhvort verk eða, oftari, rafmagnssignal sem er auðvelt að mæla, vinnslu og greina.

Öfugar koma í fjölmargar gerðir og hægt er að flokka þá eftir mörgum ólíkum markmiðum:

• Eftir Ofurgildisferli sem Notuð Er: Þessi flokkun fokuserar á sérstökum eðlislegum eða efnafrumgangi með því að öfugur breytir inntakseðlisstærð í rafmagnsutgáfu. Ólíkar ofurgildisferli eru skapaðar fyrir ólíkar gerðir af mælingum og notkun, sem leyfir nákvæma og traustan greiningu yfir brett spektra af eðliskenndum.

• Sem Frum- og Afturöfugar: Frumöfugur breytir beint mældri eðlisstærð í rafmagnssignal. Á móti, afturöfugur starfar saman við frumöfug, breytir eða vinnsler rafmagnssignali sem framleiðist af frumtækni til að auka notkunarmöguleika eða nákvæmd hans.

• Sem Passíva og Virkir Öfugar: Passíva öfugar byggja á ytri orkuvirki til að vinna og framleida úttakasignal sem er fall af inntaks eðlisstærð og sóttu orku. Virkir öfugar, á móti, innihalda sitt eigið orkuvirki og geta framleitt úttakasignal án þess að þurfa ytri orkugjafa, oft sem myndar sterkari og nákvæmari signal.

• Sem Analog og Stafstrengir Öfugar: Analog öfugar framleiða úttakasignal sem breytist samfelldanlega með inntaks eðlisstærð, oft í formi spenna eða straums. Stafstrengir öfugar, á móti, breyta inntaksstærð í diskrett stafstrengissignal, sem er auðveldara að vinna, geyma og senda með nútímamennsku rafrænum tækjum og reiknivélakerfi.

• Sem Öfugar og Andhverfaöfugar: Venjulegur öfugur breytir eðlisstærð í rafmagnssignal. Andhverfaöfugur, á móti, tekur rafmagnssignal sem inntak og breytir því aftur í eðlisstærð, sem aðgerðarlega snýr um virkni venjulegs öfugar. Þetta hugmynd er gagnleg í notkunum þar sem rafmagnsstýring er nauðsynleg til að framleiða ákveðinn eðlislegur svar.

Á starfsemi, fær öfugur mælandi - eðlisstærðin sem er mæld - og framleiðir úttakasignal sem er hlutfallslegt við stærð inntaksins. Þetta úttakasignal er svo sendt í signalaðgerðartæki. Hér fer signal í gegnum runu af ferlum, þar á meðal dregning (breyting á stærð signala), síur (auðvelda óþarfa hljóð eða tíðni) og modúlun (kóðun signala fyrir betri sending eða vinnslu). Þessir skref tryggja að lokasignal sé í bestu formi fyrir næstu greiningu, sýningu eða stýringu.

Inntaksstærð öfugar er oft ekki-rafbæn, en úttakssignal getur verið í formi straums, spenna eða tíðni.

1. Flokkun eftir Ofurgildisprincip

Öfugar má flokka eftir ofurgildismiðil sem þeir nota. Ofurgildismiðillinn getur verið andstæði, indúktíon eða kapasítans. Þessi flokkun er ákveðin af umskiptaferlinu sem inntaksofugur framkvæmir inntakssignali í andstæði, indúktíon eða kapasítan. Hver gerð ofurgildismiðils hefur sín eigin einkenni og er viðeigandi fyrir ólíkar mælingar, sem gerir mögulega nákvæma umbreytingu mismunandi eðlisstærða í rafmagnssignaly.

2. Frum- og Afturöfugar

• Frumöfugur
  Öfugur inniheldur oft bæði mekanisk og rafmagns hluti. Mekaniski hlutur öfugar er aðgreindur fyrir að breyta inntakseðlisstærð í mekaniskt signal. Þessi mekaniski hlutur er kölluður frumöfugur. Hann virkar sem upphaflegur greinandi hlutur, sem beint víxlir við eðlisstærð sem er mæld, eins og þrýstingur, hitastig eða færsla, og breytir því í mekaniskt form sem hægt er að vinna með.

• Afturöfugur
  Afturöfugur tekur mekaniskt signal sem framleiðist af frumöfugu og breytir því í rafmagnssignal. Stærð úttaksrafmagnssignalsins er beint tengd eiginleikum inntaks mekanisks signals. Með þessu bryggir afturöfugur gap milli mekaniska og rafmagns svæðanna, sem gerir mögulega að mæla og greina upphaflegu eðlisstærð með rafmagns mælingu og vinnslu.

Dæmi um Frum- og Afturöfugar

Taktu Bourdon's Rúr, eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan, sem dæmi. Bourdon's Rúr virkar sem frumöfugur. Hann er búinn til að greina þrýsting og breyta honum í færslu á ókeypis endanum. Þegar þrýstingur er gefinn rúnni, brotnar hún, sem valdar ókeypis endanum að færa sig. Þessi færsla kemur svo á næsta staða kerfisins.

Færslan á ókeypis endanum Bourdon's Rúr valdar kjarni Linear Variable Displacement Transformer (LVDT) að færa sig. Sem kjarni færir sig innan LVDT, framleiðir hann úttaksspenna. Þessi framleidd spenna er beint tengd færslu rúurnar, og því meðal, upphaflegu þrýstingsins sem var gefinn Bourdon's Rúr.

Í tilviki Bourdon's Rúr - LVDT kerfis, gerast tveir ólíkir ofurgildisferlar. Fyrst, frumofurgildi fer fram þegar Bourdon's Rúr breytir þrýsting í færslu. Síðan, afturofurgildi fer fram þegar LVDT breytir þessari færslu í rafmagnsspenna. Þetta dæmi sýnir klart hvernig frum- og afturöfugar vinna saman til að nákvæmlega mæla og breyta eðlisstærð í rafmagns úttak til næstu greiningar og notkunar.

Bourdon's Rúr virkar sem frumöfugur, en L.V.D.T. (Linear Variable Displacement Transformer) virkar sem afturöfugur.

3. Passíva og Virkir Öfugar

Öfugar má einnig flokka í aktiva og passíva tegundir, hver með sérstök starfsupplýsingar.

Passíva Öfugar

Passíva öfugur er sá sem byggir á ytri orkugjafa til að vinna, af þessu ástæðu er hann einnig kölluður ytri orkuöfugur. Kapasitív, andstæði og indúktíónsöfugar eru venjulegar dæmi um passíva öfugar. Þessir öfugar vinna með því að breyta rafmagnseiginleika (sem andstæði, kapasitán eða indúktíon) í samband við inntaks eðlisstærð. En þeir framleiða ekki sitt eigið raforku, heldur þurfir þeir ytri orkugjafa til að framleiða mælanlegt úttakasignal sem lýsir breytingu á eðlisstærð sem er mæld.

Virkir Öfugar

Á móti, aktiva öfugur hefur ekki þörf fyrir ytri orkugjafa til að vinna. Þessir öfugar eru sjálfbærir, þ.e. þeir geta framleitt sitt eigið spenna eða straum úttak. Úttakasignal aktiva öfugar er beint afkomandi af inntaks eðlisstærð. Aktiva öfugar geta breytt mismunandi eðliskenndum, eins og hraði, hitastig, kraftur og ljósþéttleiki, í rafmagnssignaly án þess að þurfa ytri orkugjafa. Dæmi um aktiva öfugar eru piezoelectric kristall, fotovoltískar cellur, tachogenerators og thermocouples.

Dæmi: Piezoelectric Kristall

Til að sýna virkni aktiva öfugar, athugið piezoelectric kristall. Piezoelectric kristall er oft settur milli tveggja metalleitra, og allt skipulag er öruggt fest á grunn. Massi er svo settur ofan á þetta skipulag.

Piezoelectric kristollar hafa sérstaka eiginleika: þegar kraftur er lagður á þá framleiða þeir rafspenna. Í lýstum uppsetningu, getur grunnur fengið flæði, sem valdi massanum að leggja kraft á kristallinn. Þessi kraft, í sinni, framleiðir úttakaspenna á kristalli. Stærð þessa úttaksspenna er beint tengd flæðinu sem grunnurinn fékk, sem efektívanlega breytir mekanískum flæði í rafmagnssignal. Þetta dæmi sýnir klart hvernig aktiva öfugar geta sjálfbærlega framleitt rafmagns úttak á grundvelli fysískra inntaka, sem birtir sérstöku virkni þeirra í samanburði við passíva öfugar.

Öfugur sem nefndur er hér að ofan er kendur sem accelerometer, sem er búinn til að breyta flæði í rafspenna. Athugaðu, að þessi gerð öfugar starfar án þess að þurfa neina hjálparorku á meðan eðlisstærð er breytt í rafmagnssignal, sem sýnir sjálfbærleika hans í framleiðslu signala.

4. Analog og Stafstrengir Öfugar

Öfugar má einnig flokka eftir náttúru úttakssignala, sem geta verið samfelld eða diskret.

Analog Öfugar

Analog öfugar breytir inntaksstærð í samfellda fall. Þetta þýðir að úttakssignal breytist sléttilega og samfelldanlega í samband við breytingar á inntaki. Dæmi um analog öfugar eru strain gauges, Linear Variable Displacement Transformers (LVDTs), thermocouples og thermistors. Þessi tæki eru almennt notað í mismunandi notkunum þar sem samfelld og hlutfallsleg framsetning mældrar eðlisstærðar er nauðsynleg, eins og í nákvæmum mælingarkerfum og viðmótskerfum í tölvuteknologíu.

Stafstrengir Öfugar

Stafstrengir öfugar, á móti, breyta inntaksstærð í stafstrengissignal, oft í formi púlsa. Stafstrengissignaly vinna með tvíundarstaða, sem lýsa upplýsingar sem "hátt" eða "lágt" orkustig. Þetta stafstrengsúttak form býður mörg förmenn, þar á meðal aukin orkuþol, auðveldari samþætting við stafstrengir rafmagns og tölvukerfi, og einfaldari gagnavinnsla og geymsla. Stafstrengir öfugar eru aukinlega notað í nútímamennsku mælingakerfum og stýringarkerfum vegna algengleiks stafstrengistechnologies.

5. Öfugar og Andhverfaöfugar

Öfugar

Öfugur er skilgreindur sem tæki sem breytir ekki-rafbænum magn í rafmagnsmagn. Þessi umbreyting leyfir mælingu, greiningu og stýringu mismunandi eðliskennda, eins og hitastig, þrýstingur, færsla og kraftur, með rafmagns mælingu og vinnslu. Öfugar spila mikilvægan hlutverk í fjölbreyttum notkunum, frá viðmótskerfum til vísindalegrar rannsóknar og forsendu tækni.

Andhverfaöfugar

Andhverfaöfugar framkvæma andhverfan virkni venjulegra öfugar. Þeir breyta rafmagnsmagnur aftur í eðlisstærð. Þessir öfugar hafa oft há rafmagnsinntak og samsvarandi lágt ekki-rafbæn úttak. Andhverfaöfugar eru notað í notkunum þar sem rafmagnssignali þarf að þýða í eðlisleg aðgerð eða svar, eins og í ákveðnum gerðum af actuatorum og stýringarkerfum. Hugmynd andhverfaöfugar veitir leið til að loka lykkjun milli rafmagnsstýringar og eðlislegs starfs, sem gerir mögulega meiri og nákvæmari stýringu af mekanískum og eðlislegum kerfum.