Un trasduttore è un dispositivo elettronico utilizzato per cambiare l'energia da una forma all'altra. Generalmente, un trasduttore cambia una forma di segnale energetico in un'altra forma di segnale energetico. Esempi di un trasduttore sono; microfoni, celle solari, lampadine a incandescenza, motori elettrici, ecc. Questi dispositivi sono spesso usati dove i segnali elettrici vengono cambiati in altre grandezze fisiche come forza, energia, luce, coppia, posizione, movimento, ecc. Ci sono diversi tipi di trasduttori come corrente, pressione, campo magnetico, termocoppia , piezoelettrico, estensimetro , mutua induzione e trasduttore elettromeccanico. Questo articolo discute una panoramica di un trasduttore elettromeccanico – lavorare con le applicazioni.
Cos'è il trasduttore elettromeccanico?
Un trasduttore elettromeccanico è un tipo di dispositivo utilizzato per convertire un segnale elettrico in onde sonore come in un altoparlante (o) converte un'onda sonora in un segnale elettrico come in un microfono. In altre parole, è noto il dispositivo che converte il moto meccanico in segnali elettrici trasduttore elettromeccanico . Gli esempi di trasduttore elettromeccanico sono; un altoparlante, un trasduttore piezoelettrico, un microfono e un meccanismo di misurazione dello strumento a magneti permanenti.
Principio di funzionamento del trasduttore elettromeccanico
Un trasduttore elettromeccanico funziona semplicemente cambiando il movimento meccanico in variazioni di corrente o tensione e viceversa. Questi trasduttori sono utilizzati principalmente come meccanismi di attivazione all'interno di sistemi di controllo automatici e anche come sensori di movimento meccanico all'interno della tecnologia di misurazione e automazione. La classificazione di questi trasduttori può essere effettuata in base al principio di conversione utilizzato come tipi elettromagnetici, resistivi, magnetoelettrici, elettrostatici e anche al tipo di segnale o/p come tipi analogici e digitali.
Questi tipi di trasduttori sono stimati rispetto alle loro caratteristiche statiche e dinamiche, la sensibilità E = Δy/Δx, l'errore del segnale statico, l'intervallo di frequenza operativa del segnale o/p e l'errore di conversione statica.
Schema del trasduttore elettromeccanico
Di seguito è mostrato il trasduttore elettromeccanico utilizzato per implementare la tecnica capnografica. Lo studio della scadenza dell'anidride carbonica è chiamato capnometria. Il trasduttore elettromeccanico nel diagramma seguente ha una sorgente di luce IR che produce radiazioni ad ampio spettro nell'intervallo da 2 a 16 µm. Le sorgenti di radiazioni IR utilizzate nella capnografia dovrebbero avere un'emissività uniforme, un'elevata irradianza, uniformità spettrale e un'ampia area radiante. Da fonti reali, la radiazione è sempre bassa rispetto a un corpo nero ideale, che ha la massima emissività.
Il filamento caldo delle lampade alogene al tungsteno al quarzo fornisce semplicemente una forte uscita IR vicina. Nel diagramma sopra, il raggio di luce infrarossa a banda larga passa attraverso un filtro IR, quindi trasmette la luce nella lunghezza d'onda di massimo assorbimento della CO2 come 4,26 µm con 0,07 µm di larghezza di banda. Alle basse frequenze, il raggio di luce viene campionato attraverso una ruota rotante. Una volta che questa ruota gira, la loro posizione si trova dove la luce infrarossa trasmette attraverso la camera del campione e la radiazione viene assorbita attraverso le molecole di CO2 disponibili all'interno dell'aria espirata.
In una seconda posizione, la luce infrarossa trasmette attraverso il campione e le camere di riferimento. Qui, la camera di riferimento è sigillata con CO2. Nella posizione rimanente, nessuna luce attraversa la ruota rotante. La radiazione che trasmette attraverso la ruota non è stata assorbita dalle molecole di CO2 ed è semplicemente raccolta dal fotorilevatore, generalmente un GeAs fotodiodo .
La frequenza della corrente pulsata del fotodiodo o/p è equivalente al campionamento e la sua ampiezza è regolata attraverso la quantità di radiazione trasmessa. L'intensità del segnale oscillante viene elaborata per decidere la concentrazione di CO2 nel respiro del paziente. Pertanto, utilizzando la tecnica capnografica in tempo reale, lo stato di ventilazione dei pazienti e anche le potenziali complicanze respiratorie possono essere monitorate dagli operatori sanitari.
Tipi di trasduttori elettromeccanici
Esistono diversi tipi di trasduttori elettromeccanici che sono discussi di seguito.
Trasformatore differenziale variabile lineare
LVDT è un trasduttore elettromeccanico, utilizzato per modificare il moto rettilineo dell'oggetto a cui è collegato meccanicamente in un segnale di tensione, corrente o elettrico variabile. Si prega di fare riferimento a questo link per saperne di più su LVDT.
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Trasduttori elastomerici
Il trasduttore elastomerico è un trasduttore elettromeccanico utilizzato per trasformare l'energia elettrica in energia meccanica. Le strutture polimeriche che ottimizzano questi trasduttori dipendono principalmente dalle proprietà del dielettrico. Gli elementi ottimizzati sono costituiti da silicone Q, polidimetilsilossano PDMS e poliuretano semicristallino PUR. Pertanto, il poliuretano semicristallino è principalmente preferito a causa della sua costante dielettrica compresa tra 3 e 10 e dell'elevata conduttività ionica, in particolare a temperature elevate. L'intervallo della costante dielettrica del polidimetilsilossano è relativamente basso, compreso tra 2,5 e 3, e il silicone Q è simile al poliuretano semicristallino sebbene abbia una bassa temperatura di transizione vetrosa.
Nanogeneratore piezoelettrico
Il nanogeneratore piezoelettrico è un tipo di trasduttore elettromeccanico utilizzato per modificare l'energia da meccanica a elettrica utilizzando nanofili ZnO piezoelettrici che possono essere attivati attraverso piccoli movimenti fisici e lavorare in una vasta gamma di frequenze. Questi sono utilizzati in applicazioni sanitarie innovative a causa della loro semplice implementazione, natura autoalimentata e conversione di energia altamente efficiente come la terapia di stimolazione elettrica, nello spazio del rilevamento attivo e della raccolta di energia biomeccanica umana per la potenza intermedia sopra i dispositivi del corpo.
Elastomeri dielettrici
L'elastomero dielettrico (DEs) è un trasduttore elettromeccanico, utilizzato per trasformare l'energia elettrica in energia meccanica. Questi elastomeri funzionano in due modalità come attuatore e generale. In modalità attuatore, cambia l'energia da elettrica a meccanica mentre, in modalità generale, converte l'energia da meccanica a elettrica. Questi sono sistemi di materiali intelligenti che generano grandi sforzi. Questi appartengono al gruppo dei polimeri elettroattivi. Questi hanno un'elevata densità di energia elastica e sono leggeri.
Vantaggi e svantaggi
IL vantaggi dei trasduttori elettromeccanici sono discussi di seguito.
- Questa uscita del trasduttore può essere utilizzata facilmente trasmettendo ed elaborando per scopi di misurazione.
- Gli impianti elettrici sono controllati con un range di potenza estremamente ridotto.
- Questi trasduttori ridurranno gli effetti di attrito e altre non linearità meccaniche.
- Grazie alla tecnologia dei circuiti integrati, molti sistemi sono compatti, portatili e meno pesanti.
- Non c'è possibilità di guasti meccanici.
- I problemi di inerzia di massa possono essere ridotti.
- Nessuna usura meccanica.
IL svantaggi dei trasduttori elettromeccanici sono discussi di seguito.
- Questo trasduttore è costoso.
- Durante la progettazione del circuito, è necessario considerare gli effetti dell'invecchiamento e la deriva dei parametri dei componenti attivi. Quindi, questo renderà il design complesso.
Applicazioni
IL applicazioni di un trasduttore elettromeccanico sono discussi di seguito.
- Il trasduttore elettromeccanico viene utilizzato per trasformare un segnale elettrico in onde sonore o onde sonore in un segnale elettrico.
- Questo trasduttore trasforma il movimento fisico in una tensione o/p, l'ampiezza e la fase in cui questi sono proporzionali alla posizione.
- Questo trasduttore riceve le onde da un sistema elettrico e le trasmette a un sistema meccanico.
- Questi sono usati per misurare le vibrazioni.
- Viene utilizzato per fornire l'output lineare proporzionale all'input dello spostamento angolare.
- Un trasduttore elettromeccanico come RVDT viene utilizzato principalmente per misurare lo spostamento angolare.
- Questo dispositivo cambia il segnale da elettrico a meccanico o fisico o/p attraverso parti in movimento.
- Questo tipo di trasduttore è progettato principalmente per sostituire il motore di coppia all'interno del servo rubinetto flapper ugello fisso.
- Il trasduttore elettromeccanico RVDT converte il moto rettilineo di un oggetto a cui è collegato meccanicamente in un segnale elettrico equivalente.
Qual è la differenza tra un trasduttore elettromeccanico e un trasduttore elettrochimico?
Il trasduttore elettromeccanico è un dispositivo che trasforma un segnale elettrico in onde sonore oppure trasforma un'onda sonora in un segnale elettrico. Il trasduttore elettrochimico viene utilizzato per riportare i cambiamenti sotto forma di un segnale elettrico direttamente proporzionale alla concentrazione dell'analita.
Come si seleziona il trasduttore elettromeccanico giusto per una particolare applicazione?
Ci sono molti parametri che devono essere presi in considerazione durante la selezione di un trasduttore elettromeccanico come il campo operativo, la precisione, il principio operativo, la sensibilità, l'effetto di carico, la compatibilità ambientale, ecc.
I trasduttori elettromeccanici possono essere utilizzati in ambienti pericolosi?
Quando un trasduttore elettromeccanico è collegato elettricamente a qualsiasi apparecchiatura in un ambiente pericoloso, è necessario utilizzare una barriera di sicurezza elettrica all'interno della connessione in serie.
Come si calibra un trasduttore elettromeccanico?
Il trasduttore meccanico deve essere calibrato per tutto il suo periodo di servizio perché la sensibilità di questo trasduttore cambia in base all'uso e alle sollecitazioni applicate sui materiali di cui è composto. Quindi, un metodo di reciprocità viene utilizzato per calibrare un trasduttore elettromeccanico che fornisce una descrizione del principio della tecnica e successivamente le sue applicazioni durante la calibrazione di un trasduttore elettromeccanico.
Quali sono alcuni suggerimenti comuni per la risoluzione dei problemi dei trasduttori elettromeccanici?
- La risoluzione dei problemi viene utilizzata per verificare se un trasduttore funziona o meno con un voltmetro. Collegare questo trasduttore al voltmetro ed eccitare il trasduttore attraverso la corretta tensione di eccitazione. Successivamente misurare la tensione di uscita del trasduttore a vuoto.
- Assicurarsi che il carico e la pressione siano costanti o meno.
- Verificare la stabilità dell'alimentazione di eccitazione.
- Controllare millivolt o/p attraverso il voltmetro.
- Assicurarsi che non vi siano interferenze RFI o EMI.
Quindi, questa è una panoramica dell'elettromeccanico trasduttore - funzionante principio, tipi, vantaggi, svantaggi e applicazioni. Un trasduttore che riceve onde da un sistema elettrico e le trasmette a un sistema meccanico è anche noto come trasduttore elettromagnetico. Ecco una domanda per te, cos'è un trasduttore?
