Převodník je elektronické zařízení používané ke změně energie z jedné formy na druhou. Obecně převodník mění jednu formu energetického signálu na jinou formu energetického signálu. Příklady převodníku jsou; mikrofony, solární články, žárovky, elektromotory atd. Tato zařízení se často používají tam, kde se elektrické signály mění na jiné fyzikální veličiny, jako je síla, energie, světlo, točivý moment, poloha, pohyb atd. různé typy převodníků jako proud, tlak, magnetické pole, termočlánek , piezoelektrický, tenzometr , vzájemná indukce a elektromechanický převodník. Tento článek pojednává o přehledu an elektromechanický převodník – práce s aplikacemi.
Co je to elektromechanický převodník?
Elektromechanický převodník je typ zařízení používaného k přeměně buď elektrického signálu na zvukové vlny jako v reproduktoru (nebo) převádění zvukové vlny na elektrický signál jako v mikrofonu. Jinými slovy, zařízení, které převádí mechanický pohyb na elektrické signály, je známé elektromechanický převodník . Příklady elektromechanických převodníků jsou; reproduktor, piezoelektrický měnič, mikrofon a měřicí mechanismus nástroje s permanentními magnety.
Princip činnosti elektromechanického převodníku
Elektromechanický převodník jednoduše funguje tak, že mění mechanický pohyb na změny proudu nebo napětí a naopak. Tyto převodníky se používají hlavně jako aktivační mechanismy v automatických řídicích systémech a také jako snímače mechanického pohybu v měřicí a automatizační technice. Klasifikace těchto převodníků může být provedena na základě konverzního principu používaného jako elektromagnetické, odporové, magnetoelektrické, elektrostatické typy a také typ o/p signálu jako analogové a digitální typy.
Tyto typy převodníků se odhadují s ohledem na jejich statické a dynamické charakteristiky, citlivost E = Δy/Δx, chybu statického signálu, rozsah provozních frekvencí signálu o/p a chybu statického převodu.
Schéma elektromechanického převodníku
Elektromechanický převodník, který se používá k implementaci kapnografické techniky, je zobrazen níže. Studie výdechu oxidu uhličitého se nazývá kapnometrie. Elektromechanický převodník na následujícím schématu má zdroj IR světla, který produkuje širokospektrální záření v rozsahu 2 až 16 µm. Zdroje IR záření, které se používají v kapnografii, by měly mít jednotnou emisivitu, vysokou ozáření, spektrální jednotnost a velkou plochu záření. Ze skutečných zdrojů je záření vždy nízké ve srovnání s ideálním černým tělesem, které má nejvyšší emisivitu.
Žhavé vlákno křemenných wolframových halogenových žárovek jednoduše poskytuje silný blízký IR výstup. Ve výše uvedeném diagramu prochází širokopásmový infračervený světelný paprsek infračerveným filtrem a poté propouští světlo v maximální absorpční vlnové délce CO2 jako 4,26 µm s šířkou pásma 0,07 µm. Při nízkých frekvencích je světelný paprsek vzorkován rotujícím chopperovým kolem. Jakmile se toto kolo otočí, pak je jejich poloha v poloze, kde infračervené světlo prochází skrz komoru vzorku a záření je absorbováno dostupnými molekulami CO2 ve vydechovaném vzduchu.
Ve druhé poloze prochází infračervené světlo skrz vzorek a referenční komory. Zde je referenční komora utěsněna CO2. Ve zbývajícím místě žádné světlo neprochází otočným kolem. Záření, které prochází kolem, nebylo absorbováno molekulami CO2 a je jednoduše shromážděno fotodetektorem, obecně GeAs. fotodioda .
Frekvence pulzního o/p proudu fotodiody je ekvivalentní vzorkovací frekvenci a její amplituda se nastavuje podle množství přenášeného záření. Intenzita oscilačního signálu je zpracována a rozhoduje o koncentraci CO2 v dechu pacienta. Takže pomocí kapnografické techniky v reálném čase mohou poskytovatelé zdravotní péče monitorovat stav ventilace pacientů a také potenciální dýchací komplikace.
Typy elektromechanických převodníků
Existují různé typy elektromechanických převodníků, které jsou popsány níže.
Lineární variabilní diferenciální transformátor
LVDT je elektromechanický převodník, který se používá ke změně přímočarého pohybu objektu, ke kterému je mechanicky připojen, na proměnný napětí, proud nebo elektrický signál. Další informace o LVDT naleznete na tomto odkazu.
Chcete-li se dozvědět více, přejděte na tento odkaz LVDT .
Elastomerové převodníky
Elastomerový převodník je elektromechanický převodník používaný ke změně elektrické energie na mechanickou energii. Polymerní struktury optimalizující tyto měniče závisí především na vlastnostech dielektrika. Optimalizované členy tvoří silikon Q, polydimethylsiloxan PDMS a semikrystalický polyuretan PUR. Polokrystalický polyuretan je tedy výhodný hlavně kvůli jeho dielektrické konstantě v rozmezí od 3 do 10 a vysoké iontové vodivosti, zejména při zvýšených teplotách. Rozsah dielektrické konstanty polydimethylsiloxanu je poměrně nízký v rozmezí od 2,5 do 3 a silikon Q je podobný semikrystalickému polyuretanu, i když má nízkou teplotu skelného přechodu.
Piezoelektrický nanogenerátor
Piezoelektrický nanogenerátor je jeden typ elektromechanického měniče používaného ke změně energie z mechanické na elektrickou pomocí piezoelektrických nanodrátů ZnO, které lze aktivovat malými fyzickými pohyby a pracovat v obrovském rozsahu frekvencí. Ty se používají v inovativních zdravotnických aplikacích kvůli jejich jednoduché implementaci, samonapájecí povaze a vysoce účinné přeměně energie, jako je elektrická stimulační terapie, v prostoru aktivní detekce a biomechanického získávání lidské energie na zprostředkovatelskou energii nad tělesnými zařízeními.
Dielektrické elastomery
Dielektrický elastomer (DE) je elektromechanický převodník, který se používá ke změně elektrické energie na mechanickou energii. Tyto elastomery pracují ve dvou režimech, jako je akční člen a obecný. V režimu pohonu mění energii z elektrické na mechanickou, zatímco v obecném režimu přeměňuje energii z mechanické na elektrickou. Jedná se o systémy inteligentních materiálů, které generují velké napětí. Patří do skupiny elektroaktivních polymerů. Mají vysokou hustotu elastické energie a jsou lehké.
Výhody a nevýhody
The výhody elektromechanických měničů jsou diskutovány níže.
- Tento výstup převodníku lze snadno použít přenosem a zpracováním pro účely měření.
- Elektrické systémy jsou ovládány s extrémně malým rozsahem výkonu.
- Tyto převodníky sníží účinky tření a také další mechanické nelinearity.
- Díky technologii integrovaných obvodů je mnoho systémů kompaktních, přenosných a má nižší hmotnost.
- Neexistuje žádná šance na mechanické poruchy.
- Problémy se setrvačností hmoty lze snížit.
- Bez mechanického opotřebení.
The nevýhody elektromechanických měničů jsou diskutovány níže.
- Tento převodník je drahý.
- Při navrhování obvodu je třeba vzít v úvahu vliv stárnutí a posun parametrů aktivních součástí. Takže to udělá design složitým.
Aplikace
The aplikace elektromechanického převodníku jsou diskutovány níže.
- Elektromechanický převodník se používá ke změně elektrického signálu na zvukové vlny nebo zvukových vln na elektrický signál.
- Tento převodník mění fyzický pohyb na o/p napětí, amplitudu a fázi, kde jsou úměrné poloze.
- Tento převodník přijímá vlny z elektrického systému a přenáší je do mechanického systému.
- Ty se používají pro měření vibrací.
- To se používá k zajištění lineárního výstupu, který je úměrný vstupu úhlového posunutí.
- Jako elektromechanický převodník RVDT se používá hlavně pro měření úhlového posunutí.
- Toto zařízení mění signál z elektrického na mechanický nebo fyzický o/p prostřednictvím pohyblivých částí.
- Tento typ převodníku je určen především pro výměnu momentového motoru v servozávitu klapky pevné trysky.
- Elektromechanický převodník RVDT převádí přímočarý pohyb objektu, ke kterému je mechanicky připojen, na ekvivalentní elektrický signál.
Jaký je rozdíl mezi elektromechanickým převodníkem a elektrochemickým převodníkem?
Elektromechanický převodník je zařízení, které buď mění elektrický signál na zvukové vlny, jinak mění zvukovou vlnu na elektrický signál. Elektrochemický převodník se používá k hlášení změn ve formě elektrického signálu, který je přímo úměrný koncentraci analytu.
Jak vyberete správný elektromechanický převodník pro konkrétní aplikaci?
Existuje mnoho parametrů, které je třeba vzít v úvahu při výběru elektromechanického převodníku, jako je provozní rozsah, přesnost, provozní princip, citlivost, zatížení, kompatibilita s prostředím atd.
Lze elektromechanické převodníky používat v nebezpečném prostředí?
Když je elektromechanický převodník elektricky připojen k jakémukoli zařízení v nebezpečném prostředí, měla by být použita elektrická bezpečnostní bariéra v sériovém zapojení.
Jak zkalibrujete elektromechanický převodník?
Mechanický převodník musí být kalibrován po celou dobu provozu, protože citlivost tohoto převodníku se mění v závislosti na použití a namáhání působících na materiály, ze kterých jsou vyrobeny. Ke kalibraci elektromechanického převodníku se tedy používá metoda reciprocity, která poskytuje popis principu techniky a následně jejích aplikací při kalibraci elektromechanického převodníku.
Jaké jsou některé běžné tipy pro odstraňování problémů s elektromechanickými převodníky?
- Řešení problémů se používá ke kontrole, zda převodník funguje nebo ne, pomocí voltmetru. Připojte tento převodník k voltmetru a vybuďte převodník správným budicím napětím. Poté změřte výstupní napětí převodníku naprázdno.
- Ujistěte se, že zatížení a tlak jsou konstantní nebo ne.
- Ověřte stabilitu napájecího zdroje buzení.
- Zkontrolujte milivolt o/p pomocí voltmetru.
- Zajistěte rušení RFI nebo EMI.
Jedná se tedy o přehled elektromechaniky převodník – funkční princip, typy, výhody, nevýhody a aplikace. Převodník, který přijímá vlny z elektrického systému a přenáší je do mechanického systému, je také známý jako elektromagnetický převodník. Zde je pro vás otázka, co je to převodník?
