Cûrên Transducer

Transducers: Pêşkêşkirin, Wanên Kar, û Bajarîna

Transducer yek cihaz elektronî ye ku rola nermendî dike li ser guherandina mînacên fizîkî yên nehirîn bi sinyalên elektrîk. Li ser du wanên temelî de çalak e: destûr û transdiksyon. Yekî, mînaca fizîkî ya xebitandin hewce dike, wek temperatûra, presyona, an displasman. Duyemîn, vê mînaca fizîkî ya hewce dike wergera bi kar ya mekanîkî an, piştî rastî, bi sinyalê elektrîkî yên ku hêsan bêzîne, pêşketîne, û analiz bikin.

Transducers ji navberan taypa ve hatine û dikarin bajarînin bi kriteriyên herî jêrîn:

• Li ser Mekanîzmê ya Transdiksyonî da ku Amade kirin: Vê bajarîna li ser prosesên fizîkî yên tevahî û kimyasî yên ku transducer mînaca fizîkî yên input bi sinyalê elektrîkî yên output digerandina. Mekanîzmên transdiksyonî yên din jî tiştên pêwist hewce dike ji bo pêwistî û gavazana zêde pêwistî yên pêwistî yên mezîn û serokî yên din, ku hêsan bi rêya pirrûbarî yên fisîkî yên derbasdar.

• Wek Transducers ên Sernav û Destpêker: Transducerê sernav bi sernavî giranî mînaca fizîkî yên xebitandin bi sinyalê elektrîkî digerandina. Di dêmê de, transducerê destpêker bi amadekirina transducerê sernav, sinyalê elektrîkî yên ji transducerê sernav giranî wergere û pêşketin, ku hêsan bêtirîn biafirîne û pêwistî biafirîne.

• Wek Transducers ên Pasîf û Aktîf: Transducers ên pasîf bi istimara nîrvanê nehirîn dike û sinyalê output bi fonksiyonê mînaca fizîkî yên input û nîrvanê nehirîn digerandina. Transducers ên aktîf, di dêmê de, bi nîrvanê xwe nehirîn dike û sinyalê output biafirîne bêtirîn bê nîrvanê nehirîn, hêsan bêtirîn bêtirîn biafirîne û sinyalê zêde giranî.

• Wek Transducers ên Analog û Digital: Transducers ên analog sinyalê output bi sûreka pêwistî û pêwistî yên input mînaca fizîkî yên input, hêsan bi sûreka voltaj û amperaj. Transducers ên digital, di dêmê de, mînaca input bi sinyalê digital bi rêya diskretî digerandina, ku hêsan bêtirîn biafirîne, bêhêle û bêtirîn biafirîne bi alîkarî yên elektronîkî yên digital û sisteman komputeryar.

• Wek Transducers û Inverse Transducers: Transducerê standard mînaca fizîkî yên input bi sinyalê elektrîkî digerandina. Transducerê inverse, di dêmê de, sinyalê elektrîkî yên input bi mînaca fizîkî yên output digerandina, hêsan procesa transducerê tradîsyonî biceribîne. Vê konsepti hêsan bêtirîn biafirîne ji bo serokanên ku kontrola elektrîkî hewce dike bi rêya peyda kirina pêwistî yên fizîkî.

Di seroperdan de, transducer mînacan - measurandan, mînaca fizîkî yên xebitandin, - giranî û sinyalê output bi rêya pêwistî yên input digerandina. Sinyalê output divê birawet be ser cihazê signal conditioning. Lî, sinyalê birawet be ser seriya procesan, wek attenuation (sazkirina amplitûda sinyal), filtering (derbasdana noise û ferqanên nehirîn), û modulation (encoding sinyala ji bo bêtirîn biafirîne û pêşketin). Ev rêyan hêsan bêtirîn biafirîne û sinyalê final bi rêya pêwistî yên analîz, nîşan dan, û operasyonên control.

Mînaca input ya transducerê hêsan bi mînaca non - elektrîkî, ji ber ku sinyalê output elektrîkî bi rêya amperaj, voltaj, an ferq.

1. Bajarîna li ser Prînsipê ya Transdiksyon

Transducers dikarin bajarînin li ser mediumê transdiksyonî yên ku amadekirin. Mediumê transdiksyonî hêsan bi resistive, inductive, an capacitive. Vê bajarîna bi rêya procesê transdiksyonî yên ku transducer input mînaca input bi resistance, inductance, an capacitance digerandina. Her taypa mediumê transdiksyonî yên din hêsan bi xwesteyên xwe yên nermendî û hêsan bi serokanên pêwistî yên mezîn, ku hêsan bêtirîn biafirîne û sinyalê elektrîkî yên pêwistî yên mezîn.

2. Transducers ên Sernav û Destpêker

• Transducerê Sernav
  Transducer hêsan bi komponentên mekanîkî û elektrîkî. Parta mekanîkî ya transducer mînaca fizîkî yên input bi sinyalê mekanîkî digerandina. Parta mekanîkî ya transducer bi navê transducerê sernav nehatiye. Ji bo navbera yekî, mînaca fizîkî yên xebitandin, wek presyona, temperatûra, an displasman, bi sinyalê mekanîkî yên pêwistî yên mezîn digerandina.

• Transducerê Destpêker
  Transducerê destpêker sinyalê mekanîkî yên ji transducerê sernav giranî bi sinyalê elektrîkî digerandina. Girêja sinyalê output elektrîkî bi rêya pêwistî yên sinyalê mekanîkî yên input. Bi vê rêya, transducerê destpêker gapa di navbera domên mekanîkî û elektrîkî digerandina, ku hêsan bêtirîn biafirîne û analiz bike mînaca fizîkî yên aslen bi rêya pêwistî yên elektrîkî û pêşketin.

Mînakê Transducers ên Sernav û Destpêker

Wek mînak, Bourdon's Tube, wekî şekilê dijîr, transducerê sernav nehatiye. Bourdon's Tube dizayn kirin bi rêya detektirina presyon û bi displasman digerandina. Jî dema presyona bi tube giranî, formê bi deformasyon digerandina, ku hêsan parta free end bi rêya move digerandina. Displasman divê birawet be ser safha yekemî yên sisteman.

Move parta free end ya Bourdon's Tube core Linear Variable Displacement Transformer (LVDT) shift biker. Ji bo move core di LVDT de, sinyalê voltaj bi rêya induc edin. Induced voltage bi rêya pêwistî yên displasman tube free end, û bi rêya pêwistî yên presyon aslen bi Bourdon's Tube.

Di navbera Bourdon's Tube - LVDT de, du procesan transdiksyonî yên navberan digerandina. Yekî, transdiksyonê sernav bi rêya Bourdon's Tube presyon bi displasman digerandina. Duyemîn, transdiksyonê destpêker bi rêya LVDT displasman bi sinyalê elektrîkî yên voltaj digerandina. Vê mînak hêsan bêtirîn biafirîne ji bo navbera transducers ên sernav û destpêker di ser accurately measure û convert a physical quantity into an electrical output for further analysis and use.

Bourdon's Tube bi navê transducerê sernav, ji ber ku L.V.D.T. (Linear Variable Displacement Transformer) bi navê transducerê destpêker.

3. Transducers ên Pasîf û Aktîf

Transducers dikarin bajarînin li ser tipên aktîf û pasîf, her taypa bi xwesteyên operasyonî yên navberan.

Transducers ên Pasîf

Transducerê pasîf bi istimara nîrvanê nehirîn dike, ji ber ku bi navê externally - powered transducer. Transducers ên capacitive, resistive, an inductive mînaka nermendî yên transducers ên pasîf. Ev transducers bi rêya modify an electrical property (such as resistance, capacitance, or inductance) in response to the input physical quantity. However, they do not generate their own electrical energy; instead, they require an external source of power to produce a measurable output signal that reflects the change in the physical quantity being measured.

Transducers ên Aktîf

Bi navbera, transducerê aktîf nebeş nîrvanê nehirîn bi rêya operasyon. Ev transducers self - generating, mînaka bi rêya generate their own voltage or current output. Output signal of an active transducer is directly derived from the input physical quantity. Active transducers are capable of converting various physical phenomena, such as velocity, temperature, force, and light intensity, into electrical signals without relying on an external power input. Examples of active transducers include piezoelectric crystals, photovoltaic cells, tachogenerators, and thermocouples.

Mînak: Piezoelectric Crystal

To illustrate the operation of an active transducer, consider a piezoelectric crystal. A piezoelectric crystal is typically sandwiched between two metallic electrodes, and the entire assembly is securely fastened to a base. A mass is then placed on top of this sandwiched structure.

Piezoelectric crystals possess a unique property: when a force is applied to them, they generate an electric voltage. In the described setup, the base can experience acceleration, which causes the mass to exert a force on the crystal. This force, in turn, induces an output voltage across the crystal. The magnitude of this output voltage is directly proportional to the acceleration experienced by the base, effectively converting mechanical acceleration into an electrical signal. This example clearly demonstrates how active transducers can self - generate electrical outputs based on physical inputs, highlighting their distinct functionality compared to passive transducers.

The transducer mentioned above is known as an accelerometer, which is designed to convert acceleration into an electric voltage. Notably, this type of transducer operates without the need for any auxiliary power source during the conversion of the physical quantity into an electrical signal, showcasing its self - sufficient nature in signal generation.

4. Transducers ên Analog û Digital

Transducers dikarin bajarînin li ser natîja sinyalên output, ku hêsan bi sûreka pêwistî û diskret.

Transducers ên Analog

Transducerê analog input quantity bi continuous function digerandina. Ji ber ku sinyalê output bi rêya smoothly û continuously digerandina li ser guherandina input. Mînakên transducers ên analog strain gauges, Linear Variable Displacement Transformers (LVDTs), thermocouples, û thermistors. Ev cihazan hêsan bi serokanên pêwistî yên mezîn, wekî precision measurement systems û industrial process control.

Transducers ên Digital

Transducers ên digital, di dêmê de, input quantity bi sinyalê digital, hêsan bi sûreka pulses, digerandina. Sinyalên digital bi rêya binary states, representing information as either "high" or "low" power levels. This digital output format offers several advantages, including enhanced noise immunity, easier integration with digital electronics and computing systems, and more straightforward data processing and storage. Digital transducers are increasingly being adopted in modern measurement and control systems due to the prevalence of digital technologies.

5. Transducers û Inverse Transducers

Transducers

Transducer defined as a device that converts non - electrical quantities into electrical quantities. This conversion process enables the measurement, monitoring, and control of various physical phenomena, such as temperature, pressure, displacement, and force, using electrical measurement and processing techniques. Transducers play a crucial role in a wide range of applications, from industrial automation to scientific research and consumer electronics.

Inverse Transducers

Inverse transducers perform the opposite function of traditional transducers. They convert electrical quantities back into physical quantities. These transducers typically have a high electrical input and a corresponding low non - electrical output. Inverse transducers are used in applications where electrical signals need to be translated into physical actions or responses, such as in certain types of actuators and control systems. The concept of inverse transducers provides a means to close the loop between electrical control and physical operation, facilitating more complex and precise control of mechanical and physical systems.