Tartalom
- Transducer példák
- A piezoelektromos hatás magyarázata
- Piezoelektromos transzducer és érzékelő különbségek
- Az átalakító példák egyéb csoportosítása
- Membránátalakítók alkalmazása
- Nyomásátalakító fizika és alkalmazások
A koncertek mikrofonjaitól a savasságot vizsgáló pH-szondákig a transzduktorok széles választékát találhatja meg. A név transzduktor "Bármely olyan eszköz, amely a mechanikai jelenségeket elektromos jelenségekké változtatja, vagy fordítva. Ez az élet sok területén felbukkan, a rádióantennáktól a fülhallgatókig.
Transducer példák
A transzformátorok különböző alkalmazásának leírására számos módszer létezik, mivel annyira sok módon lehet őket osztályozni. Az egyik általános módszer, amely megmutatja, hogy különböznek egymástól, az, hogy összehasonlítják, hogy az átalakítók hogyan konvertálják az energiát, és ezek alapján csoportosítják őket.
Az átalakító átalakításának egyik példája egy hőmérséklet-átalakító, amely átalakítja a hőmérsékletet elektromos potenciálra. Ez a kategorizálási módszer hasznos, ha elmondja neked, hogy milyen típusú átalakítót használnak.
Az átalakítók lehetnek fotoelektromos, piezoelektromos, kémiai, kölcsönös indukción alapuló, elektromágneses, fényvezető vagy Hall effektus alapúak. A fotovoltaikus transzducer átalakítja a fényt elektromos energiává. Piezoelektromos átalakítók használja a piezoelektromos hatást a mechanikai feszültség elektromos energiává történő átalakításához. Vegyi átalakítók átalakítani a kémiai energiát más típusú energiákká.
Az átalakítókat, amelyek használják kölcsönös indukció mérje meg egy olyan mennyiséget, mint nyomaték, erő, sebesség, lineáris elmozdulás, nyomás, gyorsulás vagy más tulajdonság, és reagáljon a induktivitás, a vezető képessége ellenállni az rajta átvezetett elektromos áramnak.
Elektromágneses átalakítók konvertálja a mágneses mező változásait elektromos energiává. Fényvezető jeladók konvertálja a napfényt elektromos energiává. Az átalakítók, amelyek támaszkodnak a Hall-effektus (az elektromos vezeték közötti feszültségkülönbség előállítása) a mágneses mező változásait villamos energiává alakítja.
Az ilyen típusú átalakítók némelyike alkalmazható a mindennapi eszközökben, például az, hogy a piezoelektromos átalakítókat miként használják az elektromos cigarettagyújtókban, amikor a gomb megnyomásakor egy rugóval ellátott kalapács piezoelektromos kristályt üt el, amely feszültséget hoz létre egy szikrarésen át gyújtsa meg a gázt.
Másokat nagyobb méretű projektekben használnak, mint például a Datum Electronics a 4,6 tonnás súlyú és legfeljebb 10MNm mérési nyomatékú mérőnyomaték-átalakítóban, a világ legnagyobb nyomatékváltójában.
A piezoelektromos hatás magyarázata
A piezoelektromos effektus sok anyagban megtalálható, de fontos megkülönböztetni őket az érzékelőktől, amelyek az egyik átalakítóban való alkalmazásuk. A piezoelektromos átalakítók az anyagot két fémlemez közé illesztik. A berendezés piezoelektromos energiát generál, amikor az anyag össze van nyomva. Ez átalakítja a nyomás mechanikai erőjét villamos energiává.
Gondolhat arra a piezoelektromos anyagra, amelyet akkumulátorként préselnek pozitív és negatív véggel. Az áram akkor áramlik, ha az akkumulátor két oldalát elektromos áramkörben csatlakoztatja.
A fordított is lehetséges. Ha elektromos áramot indukálna az anyagon keresztül, akkor egy mechanikus feszültségen megy keresztül, amely összekapcsolja magát, úgynevezett fordított piezoelektromos hatás, és mind az előremeneti, mind a hátrameneti mechanizmusokat használják piezoelektromos érzékelőkben.
Piezoelektromos transzducer és érzékelő különbségek
Piezoelektromos érzékelők az átalakítóktól abban különböznek, hogy a piezoelektromos átalakítókra vonatkoznak, amelyek olyan típusú erőt használnak, amely elektromos energiává alakul át, ami jelzi, hogy valamilyen megfigyelés történt. Ha megfigyeljük a piezoelektromos hatást a természetben, például a nádcukor természetes forrásaiban, a berlinitben és a kvarcban, biológiai erő-érzékelőkként működhetnek, amelyek megmutatják, hogy a piezoelektromos hatás eredményeként történt-e valamilyen kémiai reakció.
Hasonlóképpen, a mérnökök által létrehozott piezoelektromos érzékelők észlelhetik a hangnyomás változásait a mikrofonokban, az elektromos gitár hangszedőiben, az orvosi képalkotásban és az ipari roncsolásmentes tesztekben. Ellentétben, piezoelektromos hajtóművek fordított piezoelektromos hatást használjon mechanikus feszültség indukálására az alkalmazott elektromos áram hatására.
Az elektromos dipólmomentumok (a pozitív és a negatív töltések elválasztása az anyagban) az anyagok kristályrácsos struktúráitól a piezoelektromos hatás bekövetkezését okozhatják. Az anyagok összepréselésekor a dipolok úgy vannak elhelyezve, hogy az elektromos töltés áramolhasson.
A polírozás - amely egy nagy elektromos teret használ a maguk a dipolok régióinak összehangolására - elvégezhető néhány piezoelektromos anyaggal hatékonyságának növelése érdekében. Ezeknek a piezoelektromos anyagoknak nem kell elhelyezkedniük a szimmetria középpontjában, mert ha megtennék, a nettó töltés nullára esne, és az áram nem lenne képes áramolni.
Az átalakító példák egyéb csoportosítása
Mivel az átalakítók nagyon szélesek sok alkalmazásban, csoportosíthatja azokat más módszerekkel is. Az átalakítókat az általuk mért mennyiség típusa szerint lehet osztályozni. Vannak olyan átalakítók, amelyek mérik a hőmérsékletet, nyomást, elmozdulást, erőt, áramlást és induktivitást.
A hőelemek mérik a hőmérsékletet, és az alapján egy meghatározott elektromos feszültséget bocsátanak ki. Membránátalakítós konvertálja a nyomásváltozásokat a membrán elmozdulásának kis változásává. Ezekben olyan anyagot használnak, amelynek mikroszkopikus lyukak vannak, és amelyek lehetővé teszik, hogy a víz és a hidroxilionok vagy gázok szállítsanak az elektromos cella anódja és katódja között.
Membránátalakítók alkalmazása
Nyúlásmérők, Azok az eszközök, amelyek észlelik az elektromos ellenállás kis változásait, amikor mechanikus erőt alkalmaznak rájuk, kiváló példa a membrán-átalakítók alkalmazására. A mérlegekben pontos módszerként használják egy tárgy vagy rájuk helyezett anyag tömegének mérését. A feszültségmérők indukált elektromos áram ellenállásának hatására a mérő méretében kis változásokat észlelnek.
A nyúlásmérőket cikcakkos mintázattal építik fel az alapon, amely észleli az ellenállás változásait. A mérési tényező képviseli ezt a változásérzékenységet, és kiszámítható az ellenállás változásaként, osztva a törzs értékével, mint δR / δS.
A huzal névlegesen keresztmetszete van. Amint a mérőt feszítik, az ellenállás vezeték keresztmetszetének alakja torzul, megváltoztatva a keresztmetszeti területet. Mivel a huzal ellenállása egységenként fordítottan arányos a keresztmetszeti területtel, ennek következtében megváltozik az ellenállás.
A nyúlásmérő bemeneti és kimeneti viszonyát a mérési tényező fejezi ki, amelyet úgy határozunk meg, mint a δR ellenállás változása a δS törzs adott értékére, azaz a mérési tényező = δR / δS. A feszültségmérő mögött meghúzódó mechanizmusok, bár hasonlóak a piezoelektromos hatás mechanizmusához, megmutatják, hogy milyen széles körűek lehetnek az átalakítók fizikai és mérnöki alkalmazásai.
Noha mindkettő mechanikai energiát elektromos energiává alakít, addig a piezoelektromos hatás főként az anyagok kémiai összetételén alapszik, miközben a nyúlásmérő elektromos áramkörben használja az ellenállást.
Nyomásátalakító fizika és alkalmazások
A nyomásátalakító egy másik példa a nyúlásmérő átalakítóra. A nyomásátalakító szilikon mérőeszközt használ a megfelelő nyomás és a vízszint elmozdulással rendelkező áram kiszámításához. Az ilyen típusú átalakítók esetében a 9,8 kPa nyomás korrelál az 1 m vízmagassággal.
A nyomásátalakító általában légtelenített kábeleket használ a légköri nyomásváltozások hatásainak csökkentésére egy digitális adatgyűjtő mellett, folyamatos adatkiadás céljából, amelyet egy tudós vagy mérnök könnyen elemezhet.
Az általános nyomásátalakító eltömődést is szenvedhet a vas-hidroxid és más anyagok csapadékként képződésének, a savas környezet károsodásának vagy a bányászati környezetben történő felhasználásuk miatt a gáz okozta korróziónak.