Tipi ta' Transdūċur

Transducers: Definizzjoni, Funksjonijiet, u Klassifikazzjoni

Il-tranduser huwa l-abbil ġelettriku li għandu r-roġa’ fundamentali ta’ konverżjoni ta’ quantitajiet fiżiċi f’siguri elektrika. Jgħixx xi funzjonijiet mhux wieħed: is-sensar u t-tranduzzjoni. Il-prima, jiġi detektata l-quantità fiżika tal-interess, bħal temperatur, pressjoni, jew displażament. Wara dakin, tiġi t-tifl ta’ din il-quantità fiżika f’mehanika jew, aktar komuni, f’sigur elektriku li jistgħu jiġu misurati, elaborati, u analizzati sew.

Jinkludux trandusers ta’ varjetà wiesgħa u jistgħu jiġu klassifikati skond kriterji distinkti:

• Skond il-Mekkanismu ta’ Tranduzzjoni Impiegat: Din il-klassifikazzjoni tikkonsidra s-sistema partikulari fiżika jew kemika billi l-tranduser ikonverti l-quantità fisika tal-input f’sigur elektriku tal-output. Mekkanismi diversi ta’ tranduzzjoni huma indirizzati għall-tipi differenti ta’ misurazzjonijiet u applikazzjonijiet, li jippermettu sensar preċiż u fideli fuq spettakolu ampi ta’ fenomeni fiżika.

• Bħala Trandusers Primarju u Sekondarju: Il-tranduser primarju jikonverti direttament l-quantità fiżika misurata f’sigur elektriku. L-ebda, il-tranduser sekondarju jagħmel xogħol mal-tranduser primarju, modifikandu jew elaborandu l-isigur elektriku ġenerat mill-apparat primarju biex iżdiedu l-usabilità jew l-aċċuratizza tiegħu.

• Bħala Trandusers Passivi u Attivi: Il-trandusers passivi jdependu fuq sors estern ta’ potenza biex jopraw u jiġi prodott isigur tal-output li hu funzjoni tal-quantità fisika tal-input u s-sors tal-potenza applicata. Il-trandusers attivi, fl-ebda, jkunnu jilgħqu s-sors tagħhom stess ta’ potenza u jistgħu jġeneraw isigur tal-output mingħajr bisogna ta’ sors estern ta’ potenza, solitament jiġibu sensibilità u forza tas-sigur akbar.

• Bħala Trandusers Analoga u Digitali: Il-trandusers analoga jiġibu isigur tal-output li jiġi varjant kontinwament mal-quantità fisika tal-input, tipikament fil-forma ta’ volt oħoġ current. Il-trandusers digitali, fl-ebda, ikonvertu l-quantità tal-input f’sigur digitali diskret, li huwa ċent ifisser biex jiġi elaborat, storjat, u mtransmit mit-teknoloġija moderne ta’ elettronika u sistemi ta’ kompjuting digitali.

• Bħala Trandusers u Trandusers Invers: Il-tranduser standard ikonverti l-quantità fisika f’sigur elektriku. Il-tranduser invers, fl-ebda, jieħu isigur elektriku bħal input u ikonvertuhu wkoll f’quantità fisika, effettivament bil-process tal-tranduser tradizzjonali. Dan il-konċett huwa utili f’applikazzjonijiet fejn tintibu kontrol elektriku biex jinġeneraw respons fiżika partikulari.

Fl-opraw, il-tranduser jirċevi l-misurand – l-quantità fisika li qed tikun misurata – u jiġi prodott isigur tal-output li hu proporzjonali mal-magnitudni tal-input. Dan is-sigur tal-output ssir transmittut għal apparat ta’ kondizzjonament tas-sigur. Hawn, is-sigur jiġi soġġit għal serje ta’ processi, inkluż l-attenuazzjoni (taġġustament tal-amplitudni tas-sigur), l-filtrazzjoni (eliminazzjoni ta’ rumur oħoġ frequenzi mhux mirbutx), u l-modulazzjoni (enkodifikazzjoni tas-sigur għal trasmissjoni oħoġ elaborazzjoni aħjar). Dawn is-siggien se jassiguraw li s-sigur finali tkun fit-forma optima għal analizz, display, oħoġ operazzjonijiet ta’ kontrol subbsequenti.

L-quantità tal-input tal-tranduser hija tipikament quantità mhux-elektrika, waqt li s-sigur elektriku tal-output tista’ tkun fil-forma ta’ current, volt, oħoġ frequenza.

1. Klassifikazzjoni skond il-Prinċipju ta’ Tranduzzjoni

Il-trandusers jistgħu jiġu klassifikati skond il-mejan ta’ tranduzzjoni li jilgħqu. Il-mejan ta’ tranduzzjoni jista’ jkun resistiv, induttiv, oħoġ kapasittiv. Din il-klassifikazzjoni hi determinata mill-proċess ta’ konverżjoni billi l-tranduser tal-input ittransforma l-isigur tal-input f’reżistanza, induttanza, oħoġ kapasità rispettivament. Kull tip ta’ mejan ta’ tranduzzjoni għandu l-karatteristiċi uniki tiegħu u huwa adeguat għal applikazzjonijiet differenti ta’ misur, li jippermettu l-konverżjoni aċċurata ta’ varjetà ta’ quantitajiet fisika f’siguri elektrika.

2. Trandusers Primarju u Sekondarju

• Tranduser Primarju
  Il-tranduser solitament ikomplu parti mekanika u elettrika. Il-parti mekanika tal-tranduser hija responsabili għal konverżjoni tal-quantità fisika tal-input f’sigur mekaniku. Din il-komponent mekanika hija magħrufa bħal tranduser primarju. Huwa jilgħaq bħal l-element sensar inizjali, interagindu direttament mal-quantità fisika qishom qed jikun misurat, bħal pressjoni, temperatur, oħoġ displażament, u jikonvertuhu f’forma mekanika li tista’ tkun elaborata aktar.

• Tranduser Sekondarju
  Il-tranduser sekondarju jiekol isigur mekaniku ġenerat mill-tranduser primarju u jikonvertuhu f’sigur elektriku. Il-magnitudni tal-isigur elektriku tal-output hija direttament relata mal-karatteristiċi tal-sigur mekaniku tal-input. Fl-ebda, il-tranduser sekondarju jibdel l-gabba bejn id-dominjum mekaniku u l-elettriku, li jippermettu l-misur u l-analizz tal-quantità fisika orixinali permezz ta’ metodi ta’ misur u elaborazzjoni elektrika.

Esempju ta’ Trandusers Primarju u Sekondarju

Ikkunsidra l-Tubo ta’ Bourdon, kif ilustrat fis-silġ ta’ hawn taħt, bħal esempju. It-Tubo ta’ Bourdon jfunzjona bħal tranduser primarju. Huwa disegnat biex jiddetekta l-pressjoni u jikonvertihha f’diplażament fl-ahhar libbri. Meta l-pressjoni tkun applicata ft-tubo, is-silġ tiegħu jiġi deformata, li tkaus il-moviment tal-ahhar libbri. Din il-moviment allura ssir l-input għall-faża tal-belt.

Il-moviment tal-ahhar libbri tal-Tubo ta’ Bourdon jkaus il-moviment tal-core ta’ Linear Variable Displacement Transformer (LVDT). Waqt li l-core jmovi ft-LVDT, huwa jindukew votaġġ tal-output. Dan il-votaġġ induttat huwa direttament proporzjonali mal-diplażament tal-ahhar libbri ft-tubo, u consequentemente, mal-pressjoni orixinali applicata ft-Tubo ta’ Bourdon.

Fis-sistema ta’ Tubo ta’ Bourdon - LVDT, jikkwiru żewġ proċessi differenti ta’ tranduzzjoni. Il-prima, il-tranduzzjoni primarja tinqeda meta l-Tubo ta’ Bourdon ikonverti l-pressjoni f’diplażament. Phekk, titqied it-tranduzzjoni sekondarja minnha meta l-LVDT ikonverti din id-displażament f’sigur elektriku ta’ votaġġ. Dan l-esempju jillustra kbirment kif il-trandusers primarju u sekondarju jagħmlu xogħol flimkien biex jmisuraw u jikonvertu l-quantità fisika f’sigur elektriku għal analizz u użu ulterjur.

It-Tubo ta’ Bourdon jilgħaq bħal tranduser primarju, waqt ill-L.V.D.T. (Linear Variable Displacement Transformer) jfunzjona bħal tranduser sekondarju.

3. Trandusers Passivi u Attivi

Il-trandusers jistgħu wkoll jiġu klassifikati f’tip attiv u passiv, kull wahed għandu karatteristiċi operativi distinti.

Trandusers Passivi

Il-tranduser passiv huwa l-ebda li jdependi fuq sors estern ta’ potenza biex jopraw, li għalhekk jgħidu ukoll bħal tranduser esternament ipowred. L-trandusers kapasittivi, reżistivi, u induktivi huma esempi tipiċi ta’ trandusers passivi. Dawn it-trandusers jopraw bil-modifikazzjoni ta’ proprietà elettrika (bħal reżistanza, kapasità, oħoġ induttanza) fl-risposta tal-quantità fisika tal-input. Ippurtant, ma jġenfu lura l-enerġija elettrika tagħhom; bhalissa, jiġibu sors estern ta’ potenza biex jiġi prodott isigur tal-output misurabbli li jirrifletti l-bidla fil-quantità fisika qishom qed tikun misurat.

Trandusers Attivi

Fl-ebda, il-tranduser attiv ma jridx sors estern ta’ potenza biex jopraw. Dawn it-trandusers huma generanti tas-silġ, li jgħidu wkoll bħal self-generating, li jkunu jistgħu jġeneraw votaġġ oħoġ current tal-output tagħhom. Is-sigur tal-output tal-tranduser attiv huwa derivat direttament mil-quantità fisika tal-input. Il-trandusers attivi huma kapabili ta’ konverti varjetà ta’ fenomeni fisika, bħal veloċità, temperatur, forza, u intensità tad-dawl, f’siguri elektrika mingħajr jiġibu sors estern ta’ potenza. Esempi ta’ trandusers attivi huma kristalli piezoeletriċi, seluli fotovoltaici, tachogeneratori, u termokoppji.

Esempju: Kristall Piezoeletriċi

Biex nillustraw l-operazzjoni tal-tranduser attiv, ikkunsidraw kristall piezoeletriċi. Kristall piezoeletriċi solitament jkun imwaqqaf bejn żewġ elektrodi metalici, u l-assemmijiet kollha jiġu imwaqqfa sewsilembark base. Massa jkun plokata fuq din is-sandwiċċ strutturata.

Il-kristalli piezoeletriċi jilgħqu proprijetà unika: meta tfuqa jkun applicat lilhom, jġenfu votaġġ elettriku. Fl-setup descrivut, il-base tista’ tgħaddelem accelerazzjoni, li tkaus il-massa tippappla forza fuq il-kristall. Din il-forza, fl-ebda, tiddea votaġġ tal-output fuq il-kristall. Il-magnitudni ta’ din ivotaġġ tal-output hija direttament proporzjonali l-accelerazzjoni esperita mill-base, effettivament bil-convertion tal-accelerazzjoni mekanika f’sigur elektriku. Dan l-esempju jillustra kbirment kif it-trandusers attivi jistgħu jġenfu siguri elektrika tal-output b’basej fisika, li jispotta l-funktjonalità tagħhom distintament mill-trandusers passivi.

Il-tranduser menzjonat fuq huwa magħruf bħal accelerometer, disegnat biex jikonverti l-accelerazzjoni f’votaġġ elettriku. Notabilment, dan it-tip ta’ tranduser jopraw mingħajr l-bisogna ta’ sors ausiliarju ta’ potenza waqt il-convertion tal-quantità fisika f’sigur elektriku, li jispotta l-natura ta’ self-sufficient ta’ genrazzjoni tas-sigur tiegħu.

4. Trandusers Analog u Digitali

Il-trandusers jistgħu wkoll jiġu klassifikati skond il-natura tas-sigur tal-output, li tista’ tkun kontinwa oħoġ diskret.

Trandusers Analog

Il-tranduser analog ikonverti l-quantità tal-input f’funzjoni kontinwa. Dinnifs, is-sigur tal-output jiġi varjant sewwa u kontinwament fl-risposta tal-bidliet fil-quantità tal-input. Esempi ta’ trandusers analog huwa strain gauges, Linear Variable Displacement Transformers (LVDTs), thermocouples, u thermistors. Dakkarte diġà huma miftuħa fl-applikazzjonijiet diversi fejn ir-reprezentazzjoni proporzjonali u kontinwa tal-quantità fisika misurata hija neċessarja, bħal fis-sistemi ta’ misur preċiża u l-kontroll industriali.

Trandusers Digitali

Fl-ebda, il-trandusers digitali ikonvertu l-quantità tal-input f’sigur digital, tipikament fil-forma ta’ pulsi. Is-siguri digitali jogħġbu permezz ta’ stati binari, li jirrapreżentaw l-informazzjoni bħal livelli ta’ potenza "alta" oħoġ "bassa". Din il-format tal-output digital jippermetti benefiċċi diversi, inkluż l-immunità aċċrezzjuta tal-rumur, l-integrazzjoni aċċleb mal-elettronika u sistemi ta’ kompjuting digitali, u l-elaborazzjoni u storja ta’ data aċċleb. Il-trandusers digitali huma qiegħed jiġu adottati aktar fl-sistemi moderni ta’ misur u kontrol għall-prevalenza ta’ teknoloġiji digitali.

5. Trandusers u Trandusers Invers

Trandusers

Il-tranduser huwa definit bħal aparatuġġ li jikonverti quantitajiet mhux-elektrika f’quantitajiet elektrika. Din il-proċess ta’ konverżjoni tigħtina l-possibilità ta’ misur, monitor, u kontrol varjetà ta’ fenomeni fisika, bħal temperatur, pressjoni, diplażament, u forza, permezz ta’ metodi ta’ misur u elaborazzjoni elektrika. Il-trandusers jilgħqu roġa’ fundamentali f’varjetà ta’ applikazzjonijiet, mid-daħla tal-automazzjoni industriali sal-riċerka scientifika u l-elettronika tal-konsumatur.

Trandusers Invers

Il-trandusers invers jgħixxu l-funzjoni opposta tal-trandusers tradizzjonali. Ikunu jikonvertu l-quantitajiet elektrika wara f’quantitajiet fisika. Dawn it-trandusers solitament għandhom input elettriku aħjar u output mhux-elettriku aċċa. Il-trandusers invers jiġu użati f’applikazzjonijiet fejn is-siguri elektrika jiġu tradotti f’azzjonijiet oħoġ responsi fisika, bħal f’certi tipi ta’ aktuatori u sistemi ta’ kontrol. Il-konċett ta’ trandusers invers jippermetti l-uffiċjenza tal-loop bejn il-kontroll elektriku u l-operazzjoni fisika, li jiffaċilita l-kontroll aħjar u aċċurat ta’ sistemi mekanika u fisika.