ტრანსდუცერის ტიპები

ტრანსდუქტორები: განმარტება, ფუნქციები და კლასიფიკაცია

ტრანსდუქტორი არის ელექტრონული მოწყობილობა, რომელიც თავსებადი როლის ითამაშებს ფიზიკური რაოდენობების ელექტროსიგნალებად გარდაქმნაში. ის ახორციელებს ორი ფუნდამენტური ფუნქცია: გამოცდის და ტრანსდუქციის. პირველი, ის ამოწმებს ინტერესის ფიზიკურ რაოდენობას, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა ან დეფორმაცია. შემდეგ ის ამ ფიზიკურ რაოდენობას გარდაქმნის მექანიკურ სამუშაოდ ან, რაც ხშირად ხდება, ელექტროსიგნალად, რომელიც ეძებს საზომად, დამუშავებად და ანალიზისთვის.

ტრანსდუქტორები არის საშუალება ფიზიკური რაოდენობების ელექტროსიგნალებად გარდაქმნაში და შეიძლება კლასიფიცირდეს რამდენიმე განსხვავებული კრიტერიუმის მიხედვით:

• ტრანსდუქციის მექანიზმის გამოყენების მიხედვით: ეს კლასიფიკაცია კონცენტრირებულია კონკრეტულ ფიზიკურ ან ქიმიურ პროცესებზე, რომლებიც ტრანსდუქტორი გამოიყენებს შესაყვანი ფიზიკური რაოდენობის ელექტროსიგნალად გარდაქმნისთვის. განსხვავებული ტრანსდუქციის მექანიზმები განკუთვნილია სხვადასხვა ტიპის ზომების და აპლიკაციებისთვის, რაც საშუალებას აძლევს საშუალებას დაზუსტებულ და დამჯერებულ გამოცდას ფიზიკური ფენომენების ფართო სპექტრის შესახებ.

• როგორც პირველი და მეორე ტრანსდუქტორები: პირველი ტრანსდუქტორი დირექტულად შესაყვანი ფიზიკურ რაოდენობას გარდაქმნის ელექტროსიგნალად. მეორე ტრანსდუქტორი კი მუშაობს პირველი ტრანსდუქტორთან ერთად, შემოწმებს ან დამუშავებს პირველი მოწყობილობის მიერ შექმნილ ელექტროსიგნალს მისი გამოყენების ან დაზუსტების გასაუმჯობესებლად.

• როგორც აქტიური და პასიური ტრანსდუქტორები: პასიური ტრანსდუქტორები დამოკიდებულიარი ექსტერნალურ ენერგიის წყაროზე მუშაობისთვის და იქვე იქმნება გამოსაყვანი სიგნალი, რომელიც ფუნქცია შესაყვანი ფიზიკური რაოდენობის და გამოყენებული ენერგიის შესახებ. აქტიური ტრანსდუქტორები კი შეიცავენ საკუთარ ენერგიის წყაროს და შეიძლება შექმნან გამოსაყვანი სიგნალი ექსტერნალური ენერგიის გარეშე, ხშირად რთული სენსიტივობით და სიგნალის ძალით.

• როგორც ანალოგური და ციფრული ტრანსდუქტორები: ანალოგური ტრანსდუქტორები იქმნიან გამოსაყვანი სიგნალს, რომელიც უწყვეტად ცვლის შესაყვანი ფიზიკურ რაოდენობას, ჩვეულებრივ ვოლტაჟის ან ქსელის ფორმაში. ციფრული ტრანსდუქტორები კი შესაყვანი რაოდენობას გარდაქმნიან დისკრეტულ ციფრულ სიგნალად, რაც ადვილად დამუშავებად, შენახვად და გადაცემად არის მოდერნული ციფრული ელექტრონიკის და კომპიუტერული სისტემების საშუალებით.

• როგორც ტრანსდუქტორები და ინვერსული ტრანსდუქტორები: სტანდარტული ტრანსდუქტორი ფიზიკურ რაოდენობას გარდაქმნის ელექტროსიგნალად. ინვერსული ტრანსდუქტორი კი იღებს ელექტროსიგნალს შესაყვანად და იქს ფიზიკურ რაოდენობად გარდაქმნის, ფაქტიურად რევერსირებს ტრადიციული ტრანსდუქტორის პროცესს. ეს კონცეფცია საჭიროა აპლიკაციებში, სადაც ელექტრონული კონტროლი საჭიროა კონკრეტული ფიზიკური რეაქციის გენერირებისთვის.

მუშაობისას ტრანსდუქტორი მიიღებს მეზურნეს - შესაზღვრულ ფიზიკურ რაოდენობას და იქმნის გამოსაყვანი სიგნალს, რომელიც პროპორციულია შესაყვანი სიგნალის სიდიდეს. ეს გამოსაყვანი სიგნალი შემდეგ გადაიცემა სიგნალის დამუშავების მოწყობილობას. აქ სიგნალი გადის რამდენიმე პროცესზე, როგორიცაა ატენუება (სიგნალის ამპლიტუდის რეგულირება), ფილტრაცია (უსაჭირო ხმის ან ფრექვენციის წაშლა) და მოდულაცია (სიგნალის კოდირება უკეთ გადაცემის ან დამუშავებისთვის). ეს ეტაპები უზრუნველყოფენ, რომ ბოლო სიგნალი იყოს იდეალური ფორმაში შემდგომი ანალიზის, ჩვენების ან კონტროლის მოქმედებებისთვის.

ტრანსდუქტორის შესაყვანი რაოდენობა ჩვეულებრივ არის არაელექტრონული რაოდენობა, ხოლო გამოსაყვანი ელექტროსიგნალი შეიძლება იყოს ქსელის, ვოლტაჟის ან ფრექვენციის ფორმაში.

1. კლასიფიკაცია ტრანსდუქციის პრინციპის მიხედვით

ტრანსდუქტორები შეიძლება კლასიფიცირდეს ტრანსდუქციის მედიუმის გამოყენების მიხედვით, რომელიც შეიძლება იყოს რეზისტიული, ინდუქციური ან კაპაციტიური. ეს კლასიფიკაცია განსაზღვრულია შესაყვანი ტრანსდუქტორის მიერ შესაყვანი სიგნალის რეზისტორებში, ინდუქტორებში ან კაპაციტორებში გარდაქმნის პროცესით. თითოეული ტიპის ტრანსდუქციის მედიუმი აქვს საკუთარი უნიკალური ხარაკტერისტიკები და შესაძლებელია სხვადასხვა ზომვების აპლიკაციებისთვის, რაც საშუალებას აძლევს საშუალებას საშუალებას სხვადასხვა ფიზიკურ რაოდენობების ელექტროსიგნალებად დაზუსტებული გარდაქმნას.

2. პირველი და მეორე ტრანსდუქტორები

• პირველი ტრანსდუქტორი
  ტრანსდუქტორი ხშირად შედგება მექანიკური და ელექტრონული კომპონენტებისგან. ტრანსდუქტორის მექანიკური ნაწილი პასუხისმგებელია ფიზიკური შესაყვანი რაოდენობების მექანიკურ სიგნალებად გარდაქმნაზე. ეს მექანიკური კომპონენტი ერთადერთი გამოსაყვანი ტრანსდუქტორია. ის ფუნქციონირებს პირველ გამოცდის ელემენტად, დირექტულად ინტერაქტირებს ზომვის ფიზიკურ რაოდენობას, როგორიცაა წნევა, ტემპერატურა ან დეფორმაცია, და გარდაქმნის მექანიკურ ფორმაში, რომელიც შეიძლება დამუშავებული იყოს.

• მეორე ტრანსდუქტორი
  მეორე ტრანსდუქტორი იღებს პირველი ტრანსდუქტორის მიერ შექმნილ მექანიკურ სიგნალს და გარდაქმნის ელექტროსიგნალად. გამოსაყვანი ელექტროსიგნალის სიდიდე პროპორციულია შესაყვანი მექანიკური სიგნალის ხარაკტერისტიკების. ასეთ გზით, მეორე ტრანსდუქტორი შეერთებს მექანიკურ და ელექტრონულ დომენებს, რაც შესაძლებელია ზომვა და ანალიზი დაწყებული ფიზიკური რაოდენობის ელექტრონული ზომვის და დამუშავების ტექნიკების გამოყენებით.

პირველი და მეორე ტრანსდუქტორების მაგალითი

განვიხილოთ ბურდონის ტუბი, როგორც ქვემოთ მოცემული სურათზე. ბურდონის ტუბი ფუნქციონირებს პირველ ტრანსდუქტორად. ის დიზაინირებულია წნევის გამოსაცდელად და გარდაქმნის დეფორმაციას თავის თავადან თავისი თავისად. როდესაც წნევა გამოიყენება ტუბზე, მისი ფორმა დეფორმირებულია, რაც იწვევს თავის თავის მოძრაობას. ეს დეფორმაცია შემდეგ ფუნქციონირებს სისტემის შემდეგი ეტაპის შესაყვანად.

ბურდონის ტუბის თავის თავის მოძრაობა გამოიწვევს ლინეარული ვარიაბლის დისპლასმენტის ტრანსფორმერის (L.V.D.T.) კორის მოძრაობას. როდესაც კორი მოძრაობს L.V.D.T.-ში, ის იწვევს გამოსაყვანი ვოლტაჟის ინდუქციას. ეს ინდუქცირებული ვოლტაჟი პროპორციულია ტუბის თავის თავის დეფორმაციას, და შესაბამისად, საწყის წნევას, რომელიც გამოიყენება ბურდონის ტუბზე.

ბურდონის ტუბი - L.V.D.T. სისტემის შემთხვევაში, ორი განსხვავებული ტრანსდუქციის პროცესი ხდება. პირველი, პირველი ტრანსდუქცია ხდება, როდესაც ბურდონის ტუბი წნევას დეფორმაციად გარდაქმნის. შემდეგ, მეორე ტრანსდუქცია ხდება, როდესაც L.V.D.T. ეს დეფორმაცია ელექტროსიგნალად გარდაქმნის. ეს მაგალითი ცხადად ჩვენებს, როგორ მუშაობენ პირველი და მეორე ტრანსდუქტორები ზუსტად და გარდაქმნიან ფიზიკურ რაოდენობას ელექტროსიგნალად შემდგომი ანალიზის და გამოყენებისთვის.

ბურდონის ტუბი ფუნქციონირებს პირველ ტრანსდუქტორად, ხოლო L.V.D.T. (ლინეარული ვარიაბლის დისპლასმენტის ტრანსფორმერი) ფუნქციონირებს მეორე ტრანსდუქტორად.

3. პასიური და აქტიური ტრანსდუქტორები

ტრანსდუქტორები შეიძლება კლასიფიცირდეს აქტიური და პასიური ტიპების მიხედვით, თითოეული მათგანი არის განსხვავებული მუშაობის ხარაკტერისტიკებით.

პასიური ტრანსდუქტორები

პასიური ტრანსდუქტორი დამოკიდებულია ექსტერნალურ ენერგიის წყაროზე მუშაობისთვის, რადგან ის ასევე ერთადერთი ექსტერნალურად დამოკიდებული ტრანსდუქტორია. კაპაციტიური, რეზისტიული და ინდუქციური ტრანსდუქტორები არის ტიპიური მაგალითები პასიური ტრანსდუქტორების. ეს ტრანსდუქტორები მუშაობენ ელექტრონული თვისებების (როგორიცაა რეზისტორი, კაპაციტორი ან ინდუქტორი) შეცვლით შესაყვანი ფიზიკური რაოდენობის შესახებ. თუმცა, ისინი არ იქმნიან საკუთარ ელექტროენერგიას, ისინი საჭიროებენ ექსტერნალურ ენერგიის წყაროს შესაძლებლობისთვის შესაძლებელი გამოსაყვანი სიგნალის შესაქმნელად, რომელიც არასადამდეგობრივ უბრალოდ ასახავს შესაყვანი ფიზიკური რაოდენობის ცვლილებას.

აქტიური ტრანსდუქტორები

შედარებით, აქტიური ტრანსდუქტორი არ საჭიროებს ექსტერნალურ ენერგიის წყაროს მუშაობისთვის. ეს ტრანსდუქტორები არიან საკუთარი ენერგიის წყარო, რაც ნიშნავს, რომ ისინი შეიძლებენ შექმნან საკუთარი ვოლტაჟის ან ქსელის გამოსაყვანი სიგნალი. გამოსაყვანი სიგნალი აქტიური ტრანსდუქტორ