Pretvornik je elektronički uređaj koji se koristi za promjenu energije iz jednog oblika u drugi. Općenito, pretvarač mijenja jedan oblik energetskog signala u drugi oblik energetskog signala. Primjeri pretvarača su; mikrofoni, solarne ćelije, žarulje sa žarnom niti, električni motori itd. Ovi se uređaji često koriste gdje se električni signali mijenjaju u druge fizičke veličine kao što su sila, energija, svjetlost, okretni moment, položaj, gibanje itd. Postoje različite vrste pretvarača poput struje, pritiska, magnetskog polja, termopar , piezoelektrični, mjerenje naprezanja , međusobna indukcija i elektromehanički pretvarač. Ovaj članak govori o pregledu elektromehanički pretvarač – rad s aplikacijama.
Što je elektromehanički pretvarač?
Elektromehanički pretvornik vrsta je uređaja koji se koristi za pretvaranje električnog signala u zvučne valove kao u zvučniku (ili) pretvara zvučni val u električni signal kao u mikrofonu. Drugim riječima, poznat je uređaj koji mehaničko gibanje pretvara u električne signale elektromehanički pretvarač . Primjeri elektromehaničkih pretvarača su; zvučnik, piezoelektrični pretvarač, mikrofon i mjerni mehanizam instrumenta s permanentnim magnetom.
Princip rada elektromehaničkog pretvornika
Elektromehanički pretvarač jednostavno radi mijenjajući mehaničko gibanje u varijacije struje ili napona i obrnuto. Ovi pretvornici se uglavnom koriste kao mehanizmi za aktiviranje unutar automatskih kontrolnih sustava i također kao senzori mehaničkog gibanja u okviru tehnologije mjerenja i automatizacije. Klasifikacija ovih pretvornika može se izvršiti na temelju principa pretvorbe koji se koristi kao elektromagnetski, otpornički, magnetoelektrični, elektrostatički tipovi i također tip o/p signala poput analognih i digitalnih tipova.
Ove vrste sondi procjenjuju se s obzirom na njihove statičke i dinamičke karakteristike, osjetljivost E = Δy/Δx, statičku pogrešku signala, radni frekvencijski raspon o/p signala i statičku pogrešku pretvorbe.
Dijagram elektromehaničkog pretvornika
Dolje je prikazan elektromehanički pretvarač koji se koristi za implementaciju tehnike kapnografije. Proučavanje istjecanja ugljičnog dioksida naziva se kapnometrija. Elektromehanički pretvarač na sljedećem dijagramu ima izvor IR svjetlosti koji proizvodi zračenje širokog spektra u rasponu od 2 do 16 µm. Izvori IR zračenja koji se koriste u kapnografiji trebaju imati ujednačenu emisivnost, visoku iradijanciju, spektralnu uniformnost i veliko područje zračenja. Iz stvarnih izvora, zračenje je uvijek nisko u usporedbi s idealnim crnim tijelom koje ima najveću emisivnost.
Vruća žarna nit kvarcnih volframovih halogenih žarulja jednostavno pruža snažan izlaz u blizini IR. U gornjem dijagramu, širokopojasna infracrvena svjetlosna zraka prolazi kroz IR filtar, a zatim prenosi svjetlost u maksimalnoj valnoj duljini apsorpcije CO2 kao što je 4,26 µm s 0,07 µm propusnosti. Na niskim frekvencijama, svjetlosna zraka se uzorkuje kroz rotirajući kotač sjeckalice. Nakon što se ovaj kotačić okrene, njihov je položaj gdje god se infracrveno svjetlo prenosi kroz komoru za uzorke i zračenje se apsorbira kroz dostupne molekule CO2 unutar izdahnutog zraka.
U drugom položaju, infracrveno svjetlo prolazi kroz uzorak i referentne komore. Ovdje je referentna komora zapečaćena s CO2. Na preostalom mjestu, svjetlo ne prolazi kroz rotirajući kotač. Zračenje koje se prenosi kroz kotač nije apsorbirano kroz molekule CO2 i jednostavno ga skuplja fotodetektor, općenito GeAs fotodioda .
Frekvencija o/p struje pulsirajuće fotodiode ekvivalentna je uzorkovanju i njezina amplituda se prilagođava količinom odaslanog zračenja. Intenzitet oscilirajućeg signala obrađuje se kako bi se odredila koncentracija CO2 u pacijentovom dahu. Dakle, upotrebom tehnike kapnografije u stvarnom vremenu, pružatelji zdravstvenih usluga mogu pratiti status ventilacije pacijenata i potencijalne komplikacije disanja.
Vrste elektromehaničkih pretvarača
Postoje različite vrste elektromehaničkih pretvarača o kojima se govori u nastavku.
Linearni varijabilni diferencijalni transformator
LVDT je elektromehanički pretvarač koji se koristi za promjenu pravocrtnog gibanja objekta na koji je mehanički povezan u promjenjivi napon, struju ili električni signal. Pogledajte ovu poveznicu kako biste saznali više o LVDT-u.
Pogledajte ovu vezu da biste saznali više o LVDT .
Elastomerni pretvornici
Elastomerni pretvarač je elektromehanički pretvarač koji se koristi za promjenu električne energije u mehaničku. Polimerne strukture koje optimiziraju ove pretvarače uglavnom ovise o svojstvima dielektrika. Optimizirani članovi sastoje se od silikona Q, polidimetilsiloksana PDMS i polukristalnog poliuretana PUR. Dakle, polukristalni poliuretan je uglavnom poželjan zbog svoje dielektrične konstante u rasponu od 3 do 10 i visoke ionske vodljivosti, osobito na povišenim temperaturama. Raspon dielektrične konstante polidimetilsiloksana je relativno nizak u rasponu od 2,5 do 3, a silikon Q je sličan polukristalnom poliuretanu iako ima nisku temperaturu staklenog prijelaza.
Piezoelektrični nanogenerator
Piezoelektrični nanogenerator jedna je vrsta elektromehaničkog pretvarača koji se koristi za promjenu energije iz mehaničke u električnu pomoću piezoelektričnih ZnO nanožica koje se mogu aktivirati malim fizičkim pokretima i rade u velikom rasponu frekvencija. Koriste se u inovativnim aplikacijama u zdravstvu zbog njihove jednostavne implementacije, samonapajajuće prirode i visoko učinkovite pretvorbe energije poput terapije električnom stimulacijom, u prostoru aktivnog otkrivanja i prikupljanja ljudske biomehaničke energije do posredničke snage iznad tjelesnih uređaja.
Dielektrični elastomeri
Dielektrični elastomer (DE) je elektromehanički pretvarač koji se koristi za promjenu električne energije u mehaničku. Ovi elastomeri rade u dva načina kao što su aktuator i opći. U pogonskom načinu rada mijenja energiju iz električne u mehaničku, dok u općem načinu rada pretvara energiju iz mehaničke u električnu. To su pametni sustavi materijala koji stvaraju velika naprezanja. Oni pripadaju skupini elektroaktivnih polimera. Oni imaju visoku gustoću elastične energije i lagani su.
Prednosti i nedostatci
The prednosti elektromehaničkih pretvarača razmatraju se u nastavku.
- Ovaj izlaz sonde može se jednostavno koristiti prijenosom i obradom u svrhu mjerenja.
- Električnim sustavima upravlja se s iznimno malim rasponom snage.
- Ovi pretvornici će smanjiti učinke trenja kao i druge mehaničke nelinearnosti.
- Zbog tehnologije integriranog kruga, mnogi sustavi su kompaktni, prenosivi i manje težine.
- Ne postoji mogućnost mehaničkih kvarova.
- Problemi s inercijom mase mogu se smanjiti.
- Bez mehaničkog trošenja i habanja.
The nedostaci elektromehaničkih pretvarača razmatraju se u nastavku.
- Ovaj pretvarač je skup.
- Tijekom projektiranja sklopova treba uzeti u obzir učinke starenja i pomicanje parametara aktivnih komponenti. Dakle, ovo će dizajn učiniti složenim.
Prijave
The primjene elektromehaničkog pretvarača razmatraju se u nastavku.
- Elektromehanički pretvarač koristi se za promjenu električnog signala u zvučne valove ili zvučnih valova u električni signal.
- Ovaj pretvarač mijenja fizičko gibanje u o/p napon, amplitudu i fazu gdje su one proporcionalne položaju.
- Ovaj pretvarač prima valove iz električnog sustava i prenosi ih mehaničkom sustavu.
- Koriste se za mjerenje vibracija.
- Ovo se koristi za dobivanje linearnog izlaza koji je proporcionalan unosu kutnog pomaka.
- Elektromehanički pretvornik poput RVDT uglavnom se koristi za mjerenje kutnog pomaka.
- Ovaj uređaj mijenja signal iz električnog u mehanički ili fizički o/p putem pokretnih dijelova.
- Ova vrsta sonde je uglavnom dizajnirana za zamjenu momentnog motora unutar servo slavine zaklopke fiksne mlaznice.
- RVDT elektromehanički pretvarač pretvara pravocrtno gibanje objekta na koji je mehanički povezan u ekvivalentni električni signal.
Koja je razlika između elektromehaničkog pretvornika i elektrokemijskog pretvornika?
Elektromehanički pretvarač je uređaj koji ili pretvara električni signal u zvučne valove ili pretvara zvučni val u električni signal. Elektrokemijski pretvarač koristi se za izvješćivanje promjena u obliku električnog signala koji je izravno proporcionalan koncentraciji analita.
Kako odabrati pravi elektromehanički pretvarač za određenu primjenu?
Postoje mnogi parametri koje treba uzeti u obzir pri odabiru elektromehaničkog pretvarača kao što su radni raspon, točnost, princip rada, osjetljivost, učinak opterećenja, kompatibilnost s okolinom itd.
Mogu li se elektromehanički pretvornici koristiti u opasnim okruženjima?
Kada je elektromehanička sonda električno povezana s bilo kojom opremom u opasnom okruženju, tada se treba koristiti električna sigurnosna barijera unutar niza uz vezu.
Kako se kalibrira elektromehanički pretvarač?
Mehanička sonda mora biti kalibrirana tijekom svog radnog vijeka jer se osjetljivost ove sonde mijenja na temelju upotrebe i naprezanja primijenjenih na materijale od kojih su napravljeni. Dakle, metoda reciprociteta koristi se za kalibraciju elektromehaničkog pretvornika koja daje opis principa tehnike i nakon toga njezine primjene tijekom kalibracije elektromehaničkog pretvornika.
Koji su uobičajeni savjeti za rješavanje problema s elektromehaničkim sondama?
- Rješavanje problema koristi se za provjeru radi li sonda ili ne s voltmetrom. Spojite ovaj pretvarač na voltmetar i pobudite pretvarač pomoću odgovarajućeg pobudnog napona. Nakon toga izmjerite izlazni napon pretvarača bez opterećenja.
- Provjerite jesu li opterećenje i tlak konstantni ili ne.
- Provjerite stabilnost napajanja uzbude.
- Provjerite milivolt o/p kroz voltmetar.
- Osigurajte RFI ili EMI smetnje.
Dakle, ovo je pregled elektromehanike pretvarač – radi princip, vrste, prednosti, nedostaci i primjene. Pretvornik koji prima valove iz električnog sustava i prenosi ih mehaničkom sustavu poznat je i kao elektromagnetski pretvornik. Ovdje je pitanje za vas, što je sonda?
