Apakah Jenis Transduser dan Aplikasinya

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





Terdapat pelbagai komponen elektrik dan elektronik digunakan untuk membina litar dan projek untuk pelajar kejuruteraan. Komponennya adalah komponen aktif, pasif, sensor, transduser, pemancar, penerima, modul (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), dan sebagainya. Secara umum, proses transduksi melibatkan penukaran satu bentuk tenaga menjadi bentuk yang lain. Proses ini terutamanya merangkumi elemen penginderaan untuk merasakan tenaga input dan kemudian mengubahnya menjadi bentuk lain dengan elemen transduksi. Measurand memberitahu sifat, kuantiti, atau menyatakan bahawa transduser kelihatannya diterjemahkan menjadi output elektrik. Di sini, artikel ini membincangkan apakah itu transduser, jenis transduser, dan aplikasi transduser.

Apakah Jenis Transduser / Transduser?

Transduser adalah alat elektrik yang digunakan untuk menukar satu bentuk tenaga menjadi bentuk yang lain. Secara amnya, peranti ini menangani pelbagai jenis tenaga seperti mekanikal, tenaga elektrik , tenaga cahaya, tenaga kimia, tenaga terma, tenaga akustik, tenaga elektromagnetik, dan sebagainya.




Transduser

Transduser

Sebagai contoh, pertimbangkan mikrofon yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari di telefon, telefon bimbit, yang mengubah suara menjadi isyarat elektrik dan kemudian memperkuatnya ke julat pilihan. Kemudian, mengubah isyarat elektrik menjadi isyarat audio pada o / p pembesar suara. Pada masa ini, lampu pendarfluor digunakan untuk pencahayaan, menukar tenaga elektrik menjadi tenaga cahaya.



Yang terbaik transduser contoh adalah pembesar suara, mikrofon, kedudukan, termometer, antena & sensor tekanan. Begitu juga, terdapat pelbagai jenis transduser yang digunakan projek elektrik dan elektronik .

Syarat untuk Jenis Transduser

Beberapa keadaan yang digunakan terutamanya untuk menilai transduser dibincangkan di bawah.

Julat Dinamik

Julat dinamik transduser adalah nisbah antara isyarat amplitud tinggi dan juga isyarat amplitud paling sedikit sehingga transduser dapat menerjemahkan dengan cekap. Apabila Transduser mempunyai julat dinamik yang tinggi lebih tepat dan sensitif.


Kebolehulangan

Kebolehulangan adalah keupayaan transduser untuk menghasilkan output yang sama setelah dirangsang melalui input yang serupa.

Bising

Keluaran transduser menambahkan sedikit bunyi rawak. Dalam transduser jenis elektrik, bunyi yang ditambahkan oleh ini boleh menjadi elektrik kerana tindakan terma cas dalam litar. Isyarat kecil boleh rosak oleh bunyi lebih daripada isyarat besar.

Histeresis

Dalam harta tanah ini, output transduser tidak hanya bergantung pada inputnya sekarang tetapi juga bergantung pada input masa lalu. Sebagai contoh, penggerak menggunakan kereta roda yang mempunyai reaksi, apabila arah pergerakan penggerak terbalik, maka akan ada zona mati sebelum output penggerak terbalik dengan bermain di antara gigi gigi.

Jenis Transduser dan Aplikasinya

Terdapat pelbagai jenis transduser seperti pressure transducer, piezoelectric transducer, ultrasonic transducer, temperature transducer, dan sebagainya. Mari kita bincangkan penggunaan pelbagai jenis transduser dalam aplikasi praktikal.

Beberapa jenis transduser seperti transduser aktif dan transduser pasif didasarkan pada sama ada sumber kuasa diperlukan atau tidak.

Jenis Transduser

Jenis Transduser

Transduser aktif tidak memerlukan sumber kuasa untuk operasi mereka. Transduser ini berfungsi berdasarkan prinsip penukaran tenaga. Mereka menghasilkan isyarat elektrik yang sebanding dengan i / p. Contoh terbaik transduser ini adalah termokopel. Sedangkan transduser pasif memerlukan sumber kuasa luaran untuk operasi mereka. Mereka menghasilkan o / p dalam bentuk kapasitansi, rintangan. Maka itu harus ditukar kepada isyarat voltan atau arus yang setara. Contoh terbaik transduser pasif ialah fotosel.

Transduser ultrasonik

Fungsi utama transduser ultrasound adalah menukar isyarat elektrik kepada gelombang ultrasound. Transduser ini juga boleh dipanggil transduser kapasitif atau piezoelektrik.

Transduser ultrasonik

Transduser ultrasonik

Pemakaian Ultrasonik Transduser

Transduser ini boleh digunakan untuk mengukur jarak suara berdasarkan pantulan. Pengukuran ini berdasarkan kaedah yang sesuai berbanding dengan kaedah lurus yang menggunakan skala pengukuran yang berbeza. Kawasan yang sukar dicari, seperti kawasan tekanan, suhu yang sangat tinggi, menggunakan kaedah konvensional pengukuran jarak bukanlah tugas yang mudah. Jadi, sistem pengukuran berasaskan transduser ini boleh digunakan di zon jenis ini.

Sistem yang dicadangkan menggunakan 8051 mikrokontroler , bekalan kuasa, modul transduser ultrasonik yang merangkumi pemancar dan penerima, blok paparan LCD digunakan yang ditunjukkan dalam rajah blok di atas.

Di sini, jika terdapat sebarang halangan atau objek yang dapat dikesan oleh transduser ultrasonik maka ia menghantar gelombang dan dipantulkan kembali dari objek tersebut dan gelombang ini diterima oleh transduser. Masa yang dihabiskan oleh transduser untuk penghantaran & menerima gelombang dapat diperhatikan dengan mempertimbangkan halaju suara. Kemudian, berdasarkan halaju suara dan mikrokontroler yang telah diprogramkan dilakukan sedemikian rupa sehingga jarak diukur dan ditunjukkan pada paparan LCD. Di sini, paparan dihubungkan dengan mikrokontroler. Transduser ultrasonik menghasilkan gelombang frekuensi 40kHz.

Transduser Suhu

Transduser suhu adalah alat elektrik yang digunakan untuk menukar suhu peranti menjadi kuantiti lain seperti tenaga elektrik atau tekanan atau tenaga mekanikal, maka kuantiti akan dihantar ke alat kawalan untuk mengawal suhu peranti.

Aplikasi Transduser Suhu

Transduser suhu digunakan untuk mengukur suhu udara sehingga dapat mengawal suhu udara beberapa sistem kawalan seperti penghawa dingin, pemanasan, pengudaraan, dan sebagainya.

Pengatur kelajuan kipas automatik berasaskan Arduino yang mengawal suhu Blok Diagram

Pengatur kelajuan kipas automatik berasaskan Arduino yang mengawal suhu Blok Diagram

Mari kita pertimbangkan contoh praktikal transduser suhu yang digunakan untuk mengawal suhu mana-mana peranti berdasarkan keperluan untuk aplikasi industri yang berbeza. Pengatur kelajuan kipas automatik berasaskan Arduino yang mengawal suhu dan menunjukkan ukuran suhu pada Paparan LCD .

Dalam sistem yang dicadangkan, IC LM35 digunakan sebagai transduser suhu. Seorang Papan Arduino digunakan untuk mengawal pelbagai fungsi yang merangkumi penukaran analog ke digital dan paparan LCD yang disambungkan dalam rajah di atas.

Suhu dapat diperbaiki dengan menggunakan tetapan seperti INC dan DEC untuk kenaikan dan penurunan. Berdasarkan suhu yang diukur, modulasi lebar nadi o / p akan dihasilkan oleh program papan Arduino. Keluaran ini digunakan untuk kawal kipas DC melalui IC pemandu motor.

Transduser Piezoelektrik

Transduser piezoelektrik adalah jenis sensor khas, dan fungsi utama transduser ini adalah menukar tenaga mekanikal menjadi tenaga elektrik. Dengan cara yang sama, tenaga elektrik dapat diubah menjadi tenaga mekanikal.

Transduser Piezoelektrik

Transduser Piezoelektrik

Aplikasi Transduser Piezoelektrik

  • Transduser ini digunakan terutamanya untuk mengesan kesan pemukul tongkat pada pad dram elektronik. Dan juga digunakan untuk mengesan pergerakan otot, yang dapat dinamakan akseleromiografi.
  • Beban mesin dapat ditentukan dengan menghitung tekanan mutlak yang beragam, yang dapat dilakukan dengan menggunakan transduser ini sebagai sensor MAP dalam sistem suntikan bahan bakar.
  • Sensor ini dapat digunakan sebagai sensor ketukan dalam sistem pengurusan mesin automotif untuk memperhatikan ketukan mesin.

Transduser Tekanan

Transduser tekanan adalah jenis sensor khas yang mengubah tekanan yang dipaksa menjadi isyarat elektrik. Transduser ini juga disebut penunjuk tekanan, manometer, piezometer, pemancar, dan sensor tekanan .

Pemakaian Tekanan Transduser

Transduser tekanan digunakan untuk mengukur tekanan kuantiti tertentu seperti gas atau cecair dengan mengubah tekanan menjadi tenaga elektrik. Pelbagai jenis transduser ini seperti transduser voltan yang diperkuat, transduser tekanan asas regangan-tekanan, transduser tekanan milivolt (mv), transduser tekanan 4-20mA, dan transduser tekanan.

Aplikasi transduser tekanan terutama melibatkan penginderaan ketinggian, penginderaan tekanan, penginderaan tingkat atau kedalaman, penginderaan aliran, dan pengujian kebocoran. Transduser ini dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik di bawah pemutus laju di lebuh raya atau jalan raya di mana daya kenderaan dapat ditukarkan menjadi tenaga elektrik.

Pengelasan Jenis Transduser

Terdapat kaedah yang berbeza untuk mengklasifikasikan transduser yang merangkumi tetapi tidak terhad kepada fungsi transduser, struktur sebaliknya berlakunya kerja mereka. Sangat mudah untuk mengkategorikan transduser seperti Input & Output Transducers, tetapi mereka diperlakukan seperti penukar isyarat sederhana. Fungsi utama transduser input adalah mengukur kuantiti dari bukan elektrik ke elektrik.

Sebaliknya, kerja transduser o / p agak bertentangan kerana elektriknya adalah isyarat input sedangkan yang tidak elektrik adalah isyarat output seperti anjakan, daya, tekanan, tork, dll.
Transduser dikelaskan kepada tiga jenis berdasarkan prinsip operasi seperti elektrik, termal, dan mekanikal. Tiga kaedah berikut digunakan untuk mengklasifikasikan transduser.

  • Kesan Fizikal
  • Kuantiti Fizikal
  • Sumber Tenaga
  • Prinsip Transduksi
  • Transduser Utama & Sekunder
  • Transduser Analog & Digital
  • Transduser & Transduser Terbalik

Kesan Fizikal

Pengelasan pertama transduser boleh dilakukan berdasarkan kesan fizikal. Ini adalah klasifikasi pertama transduser yang bergantung pada kesan fizikal, digunakan untuk mengubah kuantiti dari fizikal ke elektrik. Sebagai contoh, unsur tembaga berubah dalam rintangan akan setanding dengan perubahan suhu. Berikut adalah kesan fizikal yang digunakan untuk perubahan rintangan, induktansi, kapasitansi, Kesan Hall & kesan piezoelektrik

Kuantiti Fizikal

Klasifikasi transduser kedua dapat dilakukan berdasarkan kuantiti fizikal yang berubah, iaitu penggunaan akhir transduser di sebalik penukaran. Sebagai contoh, Pressure Transducer adalah transducer yang menukar tekanan menjadi isyarat elektrik. Pengelasan transduser berdasarkan kuantiti fizikal merangkumi yang berikut.

  • Transduser aliran seperti flow Meter
  • Transduser pecutan seperti pecutan
  • Transduser suhu seperti termokopel
  • Transduser aras seperti Tabung tork
  • Transduser tekanan seperti Bourdon Gauge
  • Transduser pemindahan seperti Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
  • Force Transducer seperti dinamometer

Sumber Tenaga

Klasifikasi transduser berdasarkan sumber tenaga boleh dilakukan melalui dua jenis yang merangkumi yang berikut.

  • Transduser Aktif
  • Transduser Pasif

Transduser Aktif

Dalam jenis transduser ini, tenaga input dapat digunakan sebagai isyarat kawalan semasa menghantar tenaga menggunakan bekalan kuasa ke arah output berkadar.

Sebagai contoh, dalam transduser aktif seperti pengukur regangan, regangan dapat diubah menjadi rintangan. Walau bagaimanapun, kerana tenaga elemen tegang kurang, maka tenaga untuk output dapat diberikan melalui bekalan kuasa luaran.

Transduser Pasif

Dalam transduser ini, tenaga input dapat ditukarkan terus ke output. Sebagai contoh, transduser pasif seperti Thermocouple, di mana sahaja tenaga haba dapat diserap dari input dapat diubah menjadi voltan atau isyarat elektrik.

Prinsip Transduksi

Klasifikasi transduser boleh dilakukan berdasarkan medium transduksi. Di sini media mungkin kapasitif, resistif, atau induktif berdasarkan kaedah penukaran bahawa bagaimana transduser input mengubah isyarat input menjadi rintangan, induktansi & kapasitansi masing-masing.

Transduser Utama & Sekunder

Transduser utama merangkumi alat elektrik & mekanikal. Peranti mekanikal juga disebut transduser utama, yang digunakan untuk mengubah kuantiti i / p fizikal menjadi isyarat mekanikal. Fungsi utama transduser kedua digunakan untuk menukar isyarat dari mekanikal ke elektrikal. Besarnya isyarat o / p bergantung terutamanya pada isyarat mekanikal i / p.

Contohnya

Contoh terbaik transduser primer dan sekunder adalah Bourdon's Tube kerana dengan demikian tiub berfungsi seperti transduser primer untuk melihat daya serta mengubahnya menjadi kehelan dari hujung terbuka. Dislokasi hujung terbuka menggerakkan pusat LVDT. Pergerakan pusat dapat menyebabkan voltan keluaran yang secara langsung berkaitan dengan kehelan hujung terbuka tiub.

Oleh itu, kedua-dua jenis transduksi berlaku di dalam tiub. Pertama, daya boleh diubah menjadi dislokasi & selepas itu, ia diubah menjadi voltan menggunakan LVDT. The Bourdon's Tube adalah transduser utama sedangkan LVDT adalah transduser sekunder.

Transduser Analog & Digital

Klasifikasi transduser boleh dilakukan berdasarkan isyarat outputnya yang berterusan sebaliknya tidak diskrit.

Fungsi utama Analog transduser adalah mengubah kuantiti input ke fungsi tetap. Contoh terbaik transduser analog adalah LVDT, termokopel, pengukur regangan & termistor. Transduser digital digunakan untuk mengubah kuantiti input ke isyarat digital yang berfungsi dengan kuasa rendah atau tinggi.

Transduser digital digunakan untuk mengukur kuantiti fizikal untuk menghantar data seperti isyarat digital yang dikodkan dan bukannya seperti voltan atau arus yang terus berubah. Jenis transduser digital adalah Shaft Encoders, Digital Resolvers, Digital Tachometer, Hall Effect Sensor & Limit Switches

Transduser & Transduser Terbalik

Transduser - Peranti yang menukar kuantiti bukan elektrik menjadi kuantiti elektrik dikenali sebagai transduser.

Transduser Terbalik - Transduser yang menukar kuantiti elektrik menjadi kuantiti fizikal, jenis transduser ini dikenali sebagai transduser songsang. Transduser mempunyai input elektrik yang tinggi dan output bukan elektrik yang rendah.

Strain Gauge Transducer

Fungsi utama strain gauge transducer adalah menukar kuantiti fizikal secara elektrik. Mereka berfungsi melalui perubahan kuantiti fizikal menjadi tekanan mekanikal dalam komponen yang dikenali sebagai elemen penginderaan & selepas itu menukar tegangan secara elektrik menggunakan tolok regangan.

Tolok regangan

Tolok regangan

Struktur elemen penginderaan, serta pengukur regangan, dirancang dengan optimum untuk memberikan produk pengendalian & ketepatan yang unggul. Transduser ini diklasifikasikan secara am berdasarkan penggunaannya kepada jenis pembinaan / kejuruteraan awam atau jenis umum. Sebilangan transduser jenis umum digunakan dalam bidang pembinaan atau kejuruteraan awam. Jenis transduser regangan regangan ialah Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge & Semiconductor Strain Gauge.

Transduser Induktif

Transduser induktif berfungsi berdasarkan prinsip perubahan induktansi kerana transformasi yang cukup besar dalam jumlah yang akan diukur. Sebagai contoh, LVDT adalah transduser induktif jenis, yang digunakan untuk mengukur anjakan seperti perbezaan voltan di antara dua voltan sekundernya. Tegangan ini adalah hasil dari aruhan kerana perubahan fluks dalam gegelung sekunder oleh dislokasi batang besi. Jenis transduser induktif adalah Induktansi Sederhana dan Induktansi Dua Gegelung.

Transduser Induktif

Transduser Induktif

Ciri-ciri Jenis Transduser

Ciri-ciri transduser diberikan di bawah yang ditentukan dengan memeriksa tindak balas o / p transduser terhadap pelbagai isyarat i / p. Keadaan ujian mewujudkan keadaan operasi yang pasti sedekat mungkin. Kaedah statistik komputasi dan standard dapat diaplikasikan pada data ujian.

Ciri-ciri transduser memainkan peranan penting semasa memilih transduser yang sesuai, terutama untuk reka bentuk tertentu. Oleh itu, mengetahui ciri-cirinya sangat penting untuk pemilihan yang sesuai. Oleh itu, ciri transduser dikategorikan kepada dua jenis seperti statik dan dinamik.

  • Ketepatan
  • Resolusi
  • Kepekaan
  • Drift
  • Lineariti
  • Kesesuaian
  • Jangkauan
  • Histeresis
  • Penyelewengan
  • Bising
  • Lineariti
  • Kepekaan
  • Resolusi
  • Ambang
  • Jangkauan & Julat
  • Ketepatan
  • Kestabilan
  • Drift
  • Kebolehulangan
  • Tanggungjawab
  • Ambang
  • Input & Impedansi O / P

Ciri-ciri Statik

Ciri statik transduser adalah sekumpulan kriteria tindakan yang diakui sepanjang penentukuran statik yang bermaksud penjelasan mengenai nilai pengukuran melalui asasnya mengekalkan kuantiti yang dikira kerana nilai tetap berubah dengan sangat perlahan.

Untuk instrumen, sekumpulan kriteria dapat didefinisikan untuk mengira kuantiti yang secara beransur-ansur berubah dengan masa sebaliknya kebanyakan tetap yang tidak berbeza sepanjang masa dikenali sebagai ciri statik. Ciri-ciri tersebut merangkumi yang berikut.

Ciri-ciri Dinamik

Ciri-ciri dinamik transduser menunjukkan prestasi apabila kapasiti yang diukur adalah fungsi masa yang berubah dengan cepat sehubungan dengan masa. Setelah ciri-ciri ini bergantung pada prestasi transduser, maka kuantiti yang diukur pada dasarnya stabil.

Oleh itu, ciri-ciri ini bergantung pada input dinamik kerana bergantung pada parameter mereka sendiri & ciri isyarat input. Ciri dinamik transduser merangkumi yang berikut.

  • Kesetiaan
  • Kepantasan Tindak Balas
  • Lebar jalur
  • Ralat Dinamik

Secara umum, kedua-dua ciri transduser seperti statik & dinamik akan mengesahkan kinerjanya & menentukan seberapa cekap ia dapat mengenali isyarat input pilihan serta menolak input yang tidak diperlukan.

Aplikasi Jenis Transduser

Aplikasi jenis transduser dibincangkan di bawah.

  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektromagnetik seperti antena, kartrij magnetik, sensor kesan dewan, kepala membaca & menulis cakera.
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektromekanik seperti akselerometer, LVDT, galvanometer, sensor tekanan, sel beban, MEMS, potensiometer, sensor aliran udara, motor linier & putar.
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektrokimia seperti sensor oksigen, sensor hidrogen, meter pH,
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektroakustik seperti pembesar suara, kristal piezoelektrik, mikrofon, pemancar ultrasonik, sonar, dll.
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi fotolistrik seperti LED, fotodioda, dioda laser, sel fotolistrik, LDR, lampu pendarfluor, lampu pijar, dan fototransistor
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi termoelektrik seperti termistor, termokopel, Detector Temperature Detectors (RTD)
  • Jenis transduser digunakan dalam aplikasi radio akustik seperti Geiger-Muller Tube, pemancar radio & penerima

Oleh itu, ini semua berkaitan pelbagai jenis transduser digunakan dalam beberapa projek elektrik dan elektronik . Adakah anda terpesona denganmelaksanakan projek dengan menggunakan transduser? Kemudian, berikan cadangan anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah fungsi utama transduser?