Transducer turlari

Transducers: Ta'rif, vazifalari va sinflandiqlari

Transducer elektron qurilma bo'lib, fiziksal miqdorlarni elektr zinalariga o'tkazishda muhim rol o'ynaydi. U ikki asosiy vazifa bajaradi: sezish va transduksiya. Avvalo, u hozirgi temperaturani, bosimini yoki siljishini kabi nazarda tutiladigan fiziksal miqdorni aniqlaydi. So'ngra, bu fiziksal miqdorni mekanik ishga yoki, ko'proq umumiy holda, o'lchanishi, ishlash va tahlil qilinishi mumkin bo'lgan elektr zinasiga aylantiradi.

Transducerlar turli xil turlardan iborat bo'lishi mumkin va ular quyidagi farqli kriteriyalar bo'yicha sinflandirilishi mumkin:

• Transduksiya mekanizmini ishlatishga asoslangan: Bu sinflandiya transducerning kirish fiziksal miqdorini elektr chiqishga aylantirish uchun ishlatiladigan aniq fizikal yoki kimyo jarayonlariga qaratilgan. Turli transduksiya mekanizmlari turli o'lchovlar va qo'llanmalar uchun mo'ljallangan, shuning uchun keng spektrdagi fiziksal jarayonlarni aniq va ishonchli tarzda aniqlash imkoniyati beriladi.

• Asosiy va ikkinchi darajali transducerlar: Asosiy transducer to'g'ridan-to'g'ri o'lchanadigan fiziksal miqdorni elektr zinasiga aylantiradi. Ikkinchi darajali transducer esa asosiy transducer bilan birga ishlaydi, asosiy qurilma tomonidan yaratilgan elektr zinasini yanada o'zgartirib yoki ishlashini samarali yoki aniqroq qilish uchun.

• Passiv va aktiv transducerlar: Passiv transducerlar tashqi energiya manbayidan ishlaydi va kirish fiziksal miqdori va ta'minlangan quvvat funksiyasida chiqish signali yaratadi. Aktiv transducerlar esa o'z ichiga energetik manba oladi va tashqi energiya manbasi talab etmasdan chiqish signali yaratish imkoniyatiga ega, shu orqali kuchliroq va moslashuvchanroq signal beradi.

• Analog va digital transducerlar: Analog transducerlar kirish fiziksal miqdoriga qarab har doim o'zgaruvchi chiqish signali yaratadi, adolatda voltaj yoki oqim shaklida. Digital transducerlar esa, kirish miqdorini diskret digital signallarga aylantiradi, bu modern digital elektronika va hisoblash tizimlari orqali ishlash, saqlash va uzatishni osonlashtiradi.

• Transducerlar va teskarisidagi transducerlar: Standart transducer fiziksal miqdorni elektr zinasiga aylantiradi. Teskarisidagi transducer esa, elektr zinasini kirish sifatida oladi va uni fiziksal miqdorga qaytaradi, ya'ni traditsion transducer jarayonini teskarisiga aylantiradi. Bu konseptsiya, elektr arxona talab qilingan joylarda aniq fiziksal javob yaratish uchun foydali bo'ladi.

Ishlashda, transducer o'lchanayotgan - o'lchanayotgan fiziksal miqdorni qabul qilib, uning intensivligiga proporsional chiqish signali yaratadi. Bu chiqish signali so'ngra signalni moslashtirish qurilmagacha uzatiladi. Bu yerda, signalning amplitudini sozlash (signalning amplitudini), noma'lum ovoz yoki chastotalarni olib tashlash (filtratsiya) va kodlash (uzatish yoki ishlash uchun signalni kodlash) kabi bir necha jarayonlardan o'tadi. Bu qadamlar, signalning keyingi tahlil, namoyish yoki boshqarish operatsiyalari uchun eng yaxshi shaklda ekanligini ta'minlaydi.

Transducerning kirish miqdori adolatda elektr emas, lekin chiqish elektr signali voltaj, oqim yoki chastota shaklida bo'lishi mumkin.

1. Transduksiya printsipi bo'yicha sinflandiya

Transducerlar ular ishlatadigan transduksiya vositasiga qarab sinflandirilishi mumkin. Transduksiya vositasi rezistiv, induktiv yoki kapatsitiv bo'lishi mumkin. Bu sinflandiya, kirish transducerning kirish signallarini mos ravishda rezistanstga, induktivlikka yoki kapatsitivlikka aylantirish jarayoni orqali belgilanadi. Har bir transduksiya vositasi turining o'ziga xos xususiyatlari bor va turli o'lchov qo'llanmalari uchun mos keladi, shu orqali turli fiziksal miqdorlarni elektr zinalarga aniq aylantirish imkoniyati beriladi.

2. Asosiy va ikkinchi darajali transducerlar

• Asosiy transducer
  Transducer ko'pincha mexanik va elektr komponentlardan iborat. Transducerning mexanik qismi, fiziksan kirish miqdorlarini mexanik signallarga aylantirish uchun mas'ul. Bu mexanik qism asosiy transducer deb ataladi. U, to'siq, temperatura yoki siljish kabi o'lchanayotgan fiziksan miqdor bilan to'g'ridan-to'g'ri bog'lanadi va uni mexanik shaklda aylantiradi, bu mexanik shakldagi ma'lumot keyinchalik yanada ishlash uchun mo'ljallangan.

• Ikkinchi darajali transducer
  Ikkinchi darajali transducer asosiy transducer tomonidan yaratilgan mexanik signallarni elektr signallarga aylantiradi. Chiqish elektr signali intensivligi, kirish mexanik signallarning xususiyatlariga qarab belgilanadi. Shunday qilib, ikkinchi darajali transducer mexanik va elektr sohalar orasidagi gapni yo'qotadi, shu orqali asosiy fiziksan miqdorni elektr o'lchov va ishlash usullari yordamida o'lchash va tahlil qilish mumkin bo'ladi.

Asosiy va ikkinchi darajali transducerlar misoli

Quyidagi rasmga ko'ra, Bourdon trubkasini misol sifatida ko'rib chiqaylik. Bourdon trubkasi asosiy transducer sifatida ishlaydi. U bosimni aniqlash va uning ozodagi uchida siljishga aylantirish uchun mo'ljallangan. Bosim trubkaga ta'sir etganda, uning shakli o'zgaradi va ozodagi uchi siljib yuradi. Bu siljish keyingi sistemada kirish sifatida ishlaydi.

Bourdon trubkasi ozodagi uchi siljishini Linear Variable Displacement Transformer (LVDT)ning yadrosini siljishga aylanadi. Yadro LVDT ichida siljishida, u chiqish voltajini induklashadi. Bu induklangan voltaj, trubkaning ozodagi uchidagi siljishga va natijada, asl bosimga proporsional bo'ladi.

Bourdon trubkasi-LVDT tizimida, ikki alohida transduksiya jarayoni sodir bo'ladi. Avvalo, asosiy transduksiya, Bourdon trubkasi bosimni siljishga aylantiradi. So'ngra, ikkinchi darajali transduksiya, LVDT siljishni elektr voltaj signallariga aylantiradi. Bu misol, asosiy va ikkinchi darajali transducerlar qanday ishlaydilarini va fiziksan miqdorni aniq va elektr chiqishga aylantirish uchun ishtirok etishini ko'rsatadi.

Bourdon trubkasi asosiy transducer sifatida, L.V.D.T. (Linear Variable Displacement Transformer) esa ikkinchi darajali transducer sifatida ishlaydi.

3. Passiv va aktiv transducerlar

Transducerlar ham passiv va aktiv turkumlarga ajratilishi mumkin, har birining o'ziga xos ishlash xususiyatlari mavjud.

Passiv transducerlar

Passiv transducer tashqi energiya manbasiga mos keladigan qurilma, shuning uchun ular ham "tashqi energiya manbasi" deb ataladi. Kapatsitiv, rezistiv va induktiv transducerlar passiv transducerlar misollaridir. Bu transducerlar, kirish fiziksan miqdoriga qarab elektr xossalarni (rezistanst, kapatsitivlik, yoki induktivlik) o'zgartirish orqali ishlaydi. Ammo, ular o'zaro elektr energiyasini yaratmaydi, ular o'lchanayotgan fiziksan miqdorning o'zgarishi haqidagi o'lchanish uchun tashqi energiya manbasi talab etadi.

Aktiv transducerlar

Aksincha, aktiv transducer ishlash uchun tashqi energiya manbasi talab etmaydi. Bu transducerlar o'zaro generatsiya qiladi, ya'ni ular o'zaro voltaj yoki oqim chiqishini yaratish imkoniyatiga ega. Aktiv transducer chiqish signali, kirish fiziksan miqdoriga asoslangan. Aktiv transducerlar, tezlik, temperatura, kuch yoki nur intensivligi kabi turli fiziksan jarayonlarni tashqi energiya manbasi talab etmasdan elektr zinalarga aylantirish imkoniyatiga ega. Aktiv transducerlar misollariga piezoelektrik kristallar, fotovoltaik elementlar, tachogeneratorlar va termoparyalar kiradi.

Misollar: Piezoelektrik kristallar

Aktiv transducer ishini tushuntirish uchun, piezoelektrik kristallarni ko'rib chiqaylik. Piezoelektrik kristal ikkita metall elektrod orasiga joylashtiriladi va butun tizim osnovaga quriladi. Keyin kristal ustiga og'irlik qo'yiladi.

Piezoelektrik kristallar unikal xususiyatga ega: ularga kuch ta'sir etganda, ular elektr voltajini yaratadi. Berilgan tuzilishda, osnova tezlanishga uchradi, bu esa og'irlik kristalga kuch ta'sir etishiga olib kelinadi. Bu kuch, kristal orqali chiqish voltajini induklashadi. Chiqish voltajining intensivligi, osnovaning tezlanishiga proporsional, shunday qilib, mekanik tezlanishni elektr zinasiga aylantiradi. Bu misolda, aktiv transducerlar fiziksan kirishlarni asosida o'zaro elektr chiqishlarini yaratish imkoniyatini ko'rsatadi, bu esa ularning passiv transducerlarga nisbatan farqlanadigan funktsiyasini ko'rsatadi.

Yuqorida aytib o'tilgan transducer accelerometer deb ataladi, bu tezlanishni elektr voltajiga aylantirish uchun mo'ljallangan. Eslatma, bu turdagi transducer fiziksan miqdorni elektr zinasiga aylantirish jarayonida hech qanday yordamchi energiya manbasi talab etmaydi, shu orqali ularning o'zaro generatsiya qilish xususiyatini ko'rsatadi.

4. Analog va digital transducerlar

Transducerlar chiqish signallarining tabiatiga qarab analog yoki diskretni ajratish mumkin.

Analog transducerlar

Analog transducer kirish miqdorini davvalovchi funksiya shakliga aylantiradi. Bu, chiqish signali, kirish o'zgarishi bilan davvalovchi va davvalovchi ravishda o'zgaradi demakdir. Analog transducerlar misollariga deformatsiya detektorlari, Linear Variable Displacement Transformers (LVDTs), termoparyalar va termistorlar kiradi. Bu qurilmalar, o'lchanayotgan fiziksan miqdorning proporsional va davvalovchi tasviri talab etiladigan aniq o'lchov tizimlari va sanoat jarayonlari boshqarishida keng qo'llaniladi.

Digital transducerlar

Digital transducerlar, kirish miqdorini pulsdar shaklidagi digital signallarga aylantiradi. Digital signallar binar holatlar asosida ishlaydi, ma'lumotni "yuqori" yoki "past" quvvat darajalari sifatida ifodalaydi. Bu digital chiqish formati, zoir savdo ziddiyatiga barqarorlikni oshirish, digital elektronika va hisoblash tizimlari bilan oson integratsiya qilish, va ma'lumotni osonroq ishlash va saqlash kabi afzalliklarni taklif etadi. Digital transducerlar, digital texnologiyalarning keng qo'llanilishi sababli, modern o'lchov va boshqarish tizimlari daqiqasiga qo'llanilmoqda.

5. Transducerlar va teskarisidagi transducerlar

Transducerlar

Transducer elektr emas miqdorlarni elektr miqdorlarga aylantiradigan qurilma deb ta'riflanadi. Bu aylantirish jarayoni, temperatura, bosim, siljish va kuch kabi turli fiziksan jarayonlarni elektr o'lchov va ishlash usullari yordamida o'lchash, nazorat qilish va boshqarish imkoniyatini beradi. Transducerlar, sanoat avtomatizatsiyadan ilmiy tadqiqotlar va iste'mol elektronikasigacha keng qamrovli sohalarda muhim rol o'ynaydi.

Teskari transducerlar

Teskari transducerlar, aniq transducerlar faoliyatini teskarisi qiladi. Ular elektr miqdorlarni fiziksan miqdorlarga aylantiradi. Bu transducerlar adolatda yuqori elektr kirish va mos ravishda past elektr emas chiqishga ega. Teskari transducerlar, elektr signallarni fiziksan harakatlarga yoki javoblarga aylantirish lozim bo'lgan joylarda, ba'zi turdagi aktuatorlar va boshqaruv tizimlari kabi qo'llaniladi. Teskari transducerlar konsepsiyasi, elektr boshqaruv va fiziksan ish faoliyati orasidagi doira yopilishini ta'minlaydi, bu esa kompleks va aniqroq mekanik va fiziksan tizimlarni boshqarish imkoniyatini beradi.