Traductor electromecanic: funcționare, tipuri și aplicații

Un traductor este un dispozitiv electronic folosit pentru a schimba energia dintr-o formă în alta. În general, un traductor schimbă o formă de semnal energetic într-o altă formă de semnal energetic. Exemple de traductor sunt; microfoane, celule solare, becuri cu incandescență, motoare electrice, etc. Aceste dispozitive sunt frecvent utilizate în cazul în care semnalele electrice sunt schimbate în alte cantități fizice cum ar fi forța, energie, lumină, cuplu, poziție, mișcare etc. Există diferite tipuri de traductoare cum ar fi curentul, presiunea, câmpul magnetic, termocuplu , piezoelectric, extensometru , inducție reciprocă și traductor electromecanic. Acest articol discută o prezentare generală a unui traductor electromecanic – lucrul cu aplicații.

Ce este traductorul electromecanic?

Un traductor electromecanic este un tip de dispozitiv folosit pentru a converti fie un semnal electric în unde sonore ca într-un difuzor (sau) transformă o undă sonoră într-un semnal electric ca într-un microfon. Cu alte cuvinte, dispozitivul care convertește mișcarea mecanică în semnale electrice este cunoscut traductor electromecanic . Exemplele de traductoare electromecanice sunt; un difuzor, un traductor piezoelectric, un microfon și un mecanism de măsurare al instrumentului cu magnet permanent.

Principiul de funcționare al traductorului electromecanic

Un traductor electromecanic funcționează pur și simplu prin schimbarea mișcării mecanice în variații ale unui curent sau tensiuni și invers. Aceste traductoare sunt utilizate în principal ca mecanisme de activare în sistemele de control automat și, de asemenea, ca senzori de mișcare mecanică în tehnologia de măsurare și automatizare. Clasificarea acestor traductoare se poate face pe baza principiului de conversie utilizat ca tipuri electromagnetice, rezistive, magnetoelectrice, electrostatice și, de asemenea, pe tipul de semnal o/p, cum ar fi tipurile analog și digital.

Aceste tipuri de traductoare sunt estimate în funcție de caracteristicile lor statice și dinamice, sensibilitatea E = Δy/Δx, eroarea semnalului static, intervalul de frecvență de funcționare a semnalului o/p și eroarea de conversie statică.

Diagrama traductorului electromecanic

Traductorul electromecanic care este utilizat pentru implementarea tehnicii Capnografie este prezentat mai jos. Studiul expirării dioxidului de carbon se numește capnometrie. Traductorul electromecanic din diagrama următoare are o sursă de lumină IR care produce radiații cu spectru larg în intervalul de la 2 la 16 µm. Sursele de radiații IR care sunt utilizate în capnografie ar trebui să aibă emisivitate uniformă, iradiere ridicată, uniformitate spectrală și zonă radiantă mare. Din surse reale, radiația este întotdeauna scăzută în comparație cu un corp negru ideal, care are cea mai mare emisivitate.

Filamentul fierbinte al lămpilor cu halogen cu tungsten de cuarț oferă pur și simplu o ieșire puternică aproape de IR. În diagrama de mai sus, raza luminii infraroșii de bandă largă trece printr-un filtru IR, apoi transmite lumină în lungimea de undă de absorbție maximă a CO2, cum ar fi 4,26 µm, cu o lățime de bandă de 0,07 µm. La frecvențe joase, raza de lumină este eșantionată printr-o roată rotativă a tocatorului. Odată ce această roată se învârte, atunci este o poziție acolo unde lumina infraroșie transmite prin camera de probă și radiația este absorbită prin moleculele de CO2 disponibile în aerul expirat.

Într-o a doua poziție, lumina infraroșie transmite prin eșantion și camerele de referință. Aici, camera de referință este sigilată cu CO2. În locația rămasă, nicio lumină nu traversează roata rotativă. Radiația care se transmite prin roată nu a fost absorbită prin moleculele de CO2 și este pur și simplu adunată de fotodetectorul, în general un GeAs. fotodiodă .

Frecvența curentului fotodiodei pulsate o/p este echivalentă cu eșantionarea și amplitudinea acesteia este ajustată prin cantitatea de radiație transmisă. Intensitatea semnalului oscilant este procesată pentru a decide concentrația de CO2 în respirația pacientului. Deci, prin utilizarea tehnicii capnografiei în timp real, starea de ventilație a pacienților și, de asemenea, potențialele complicații ale respirației pot fi monitorizate de către furnizorii de servicii medicale.

Tipuri de traductoare electromecanice

Există diferite tipuri de traductoare electromecanice care sunt discutate mai jos.

Transformator diferențial liniar variabil

LVDT este un traductor electromecanic, folosit pentru a schimba mișcarea rectilinie a obiectului la care este conectat mecanic într-un semnal variabil de tensiune, curent sau electric. Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre LVDT.

Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre LVDT .

Traductoare elastomerice

Traductorul elastomeric este un traductor electromecanic folosit pentru a schimba energia electrică în energie mecanică. Structurile polimerice care optimizează aceste traductoare depind în principal de proprietățile dielectricului. Elementele optimizate constau din silicon Q, polidimetilsiloxan PDMS și poliuretan semicristalin PUR. Deci, poliuretanul semicristalin este preferat în principal datorită intervalului său de constantă dielectrică de la 3 la 10 și a conductivității ionice ridicate, în special la temperaturi ridicate. Intervalul constanta dielectrică a polidimetilsiloxanului este relativ scăzut, între 2,5 și 3, iar siliconul Q este similar cu poliuretanul semicristalin, deși are o temperatură scăzută de tranziție sticloasă.

Nanogenerator piezoelectric

Nanogeneratorul piezoelectric este un tip de traductor electromecanic folosit pentru a schimba energia de la mecanic la electric folosind nanofire piezoelectrice ZnO care pot fi activate prin mișcări fizice mici și funcționează într-o gamă largă de frecvențe. Acestea sunt utilizate în aplicații inovatoare de asistență medicală datorită implementării lor simple, naturii de auto-alimentare și conversie de energie extrem de eficientă, cum ar fi terapia de stimulare electrică, în spațiul detectării active și a recoltării energiei biomecanice umane la putere intermediară deasupra dispozitivelor corpului.

Elastomeri dielectrici

Elastomerul dielectric (DE) este un traductor electromecanic, folosit pentru a schimba energia electrică în energie mecanică. Acești elastomeri funcționează în două moduri, cum ar fi actuator și general. În modul actuator, schimbă energia de la electric la mecanic, în timp ce, în modul general, transformă energia din mecanic în electric. Acestea sunt sisteme inteligente de materiale care generează tulpini mari. Aceștia aparțin grupului de polimeri electroactivi. Acestea au o densitate mare de energie elastică și sunt ușoare.

Avantaje și dezavantaje

The avantajele traductoarelor electromecanice sunt discutate mai jos.

• Această ieșire a traductorului poate fi utilizată cu ușurință prin transmitere și procesare în scopuri de măsurare.
• Sistemele electrice sunt controlate cu o gamă de putere extrem de mică.
• Acești traductoare vor reduce efectele de frecare, precum și alte neliniarități mecanice.
• Datorită tehnologiei circuitelor integrate, multe sisteme sunt compacte, portabile și cu greutate redusă.
• Nu există șanse de defecțiuni mecanice.
• Problemele de inerție în masă pot fi reduse.
• Fără uzură mecanică.

The dezavantajele traductoarelor electromecanice sunt discutate mai jos.

• Acest traductor este scump.
• În timpul proiectării circuitelor, trebuie luate în considerare efectele îmbătrânirii și variația componentelor active ale parametrilor. Deci, acest lucru va face designul complex.

Aplicații

The aplicații ale unui traductor electromecanic sunt discutate mai jos.

• Traductorul electromecanic este folosit pentru a schimba un semnal electric în unde sonore sau undele sonore într-un semnal electric.
• Acest traductor schimbă mișcarea fizică într-o tensiune o/p, amplitudinea și faza în care acestea sunt proporționale cu poziția.
• Acest traductor primește unde de la un sistem electric și le transmite unui sistem mecanic.
• Acestea sunt folosite pentru măsurarea vibrațiilor.
• Acesta este utilizat pentru a furniza ieșirea liniară care este proporțională cu intrarea deplasării unghiulare.
• Un traductor electromecanic ca RVDT este utilizat în principal pentru măsurarea deplasării unghiulare.
• Acest dispozitiv schimbă semnalul de la electric la mecanic sau fizic o/p prin părți în mișcare.
• Acest tip de traductor este proiectat în principal pentru înlocuirea motorului de cuplu în interiorul robinetului servo clapetei duzei fixe.
• Traductorul electromecanic RVDT convertește mișcarea rectilinie a unui obiect la care este conectat mecanic într-un semnal electric echivalent.

Care este diferența dintre un traductor electromecanic și un traductor electrochimic?

Traductorul electromecanic este un dispozitiv care fie schimbă un semnal electric în unde sonore, altfel schimbă o undă sonoră într-un semnal electric. Traductorul electrochimic este utilizat pentru a raporta modificări sub forma unui semnal electric care este proporțional direct cu concentrația de analit.

Cum selectați traductorul electromecanic potrivit pentru o anumită aplicație?

Există mulți parametri care trebuie luați în considerare atunci când alegeți un traductor electromecanic, cum ar fi domeniul de funcționare, precizia, principiul de funcționare, sensibilitatea, efectul de încărcare, compatibilitatea cu mediul etc.

Pot fi utilizate traductoarele electromecanice în medii periculoase?

Când un traductor electromecanic este conectat electric la orice echipament într-un mediu periculos, atunci o barieră electrică de siguranță trebuie utilizată în serie de conexiune.

Cum se calibrează un traductor electromecanic?

Traductorul mecanic trebuie calibrat pe toată perioada de funcționare, deoarece sensibilitatea acestui traductor se modifică în funcție de utilizare și tensiunile aplicate asupra materialelor din care sunt fabricate. Deci, pentru calibrarea unui traductor electromecanic este utilizată o metodă de reciprocitate care oferă o descriere a principiului tehnicii și apoi aplicațiile sale în timpul calibrării unui traductor electromecanic.

Care sunt câteva sfaturi comune de depanare pentru traductoarele electromecanice?

• Depanarea este folosită pentru a verifica dacă un traductor funcționează sau nu cu un voltmetru. Conectați acest traductor la voltmetru și excitați traductorul prin tensiunea de excitare adecvată. După aceea, măsurați tensiunea de ieșire a traductorului fără sarcină.
• Asigurați-vă că sarcina și presiunea sunt constante sau nu.
• Verificați stabilitatea sursei de alimentare de excitație.
• Verificați o/p milivolt prin voltmetru.
• Asigurați-vă că există interferențe RFI sau EMI.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra electromecanicului traductor – de lucru principiu, tipuri, avantaje, dezavantaje și aplicații. Un traductor care primește unde de la un sistem electric și le transmite unui sistem mecanic este cunoscut și ca traductor electromagnetic. Iată o întrebare pentru tine, ce este un traductor?