Pretvornik je elektronska naprava, ki se uporablja za spreminjanje energije iz ene oblike v drugo. Na splošno pretvornik spremeni eno obliko energijskega signala v drugo obliko energijskega signala. Primeri pretvornika so: mikrofoni, sončne celice, žarnice z žarilno nitko, električni motorji itd. Te naprave se pogosto uporabljajo, kjer se električni signali spremenijo v druge fizikalne količine, kot so sila, energija, svetloba, navor, položaj, gibanje itd. različne vrste pretvornikov kot so tok, tlak, magnetno polje, termočlen , piezoelektrični, merilnik napetosti , medsebojna indukcija in elektromehanski pretvornik. Ta članek obravnava pregled an elektromehanski pretvornik – delo z aplikacijami.
Kaj je elektromehanski pretvornik?
Elektromehanski pretvornik je vrsta naprave, ki se uporablja za pretvorbo električnega signala v zvočne valove, kot v zvočniku (ali) pretvorbo zvočnega valovanja v električni signal, kot v mikrofonu. Z drugimi besedami, znana je naprava, ki pretvarja mehansko gibanje v električne signale elektromehanski pretvornik . Primeri elektromehanskih pretvornikov so: zvočnik, piezoelektrični pretvornik, mikrofon in merilni mehanizem instrumenta s trajnim magnetom.
Načelo delovanja elektromehanskega pretvornika
Elektromehanski pretvornik preprosto deluje tako, da spremeni mehansko gibanje v variacije toka ali napetosti in obratno. Ti pretvorniki se večinoma uporabljajo kot aktivacijski mehanizmi v sistemih avtomatskega nadzora in tudi kot senzorji mehanskega gibanja v merilni in avtomatizacijski tehnologiji. Razvrstitev teh pretvornikov je mogoče izvesti na podlagi načela pretvorbe, ki se uporablja kot elektromagnetni, uporovni, magnetoelektrični, elektrostatični tip in tudi vrsta signala o/p, kot so analogni in digitalni tipi.
Te vrste pretvornikov so ocenjene glede na njihove statične in dinamične značilnosti, občutljivost E = Δy/Δx, napako statičnega signala, delovno frekvenčno območje signala o/p in napako statične pretvorbe.
Diagram elektromehanskega pretvornika
Spodaj je prikazan elektromehanski pretvornik, ki se uporablja za izvedbo tehnike kapnografije. Preučevanje izdihanega ogljikovega dioksida se imenuje kapnometrija. Elektromehanski pretvornik v naslednjem diagramu ima vir IR svetlobe, ki proizvaja sevanje širokega spektra v območju od 2 do 16 µm. Viri IR sevanja, ki se uporabljajo v kapnografiji, morajo imeti enakomerno emisivnost, visoko obsevanost, spektralno enakomernost in veliko sevalno površino. Iz realnih virov je sevanje vedno nizko v primerjavi z idealnim črnim telesom, ki ima največjo emisivnost.
Vroča žarilna nitka kremenčevih volframovih halogenskih žarnic preprosto zagotavlja močan izhod blizu IR. V zgornjem diagramu prehaja širokopasovni infrardeči svetlobni žarek skozi IR filter, nato pa oddaja svetlobo pri največji absorpcijski valovni dolžini CO2, kot je 4,26 µm, s pasovno širino 0,07 µm. Pri nizkih frekvencah se svetlobni žarek vzorči skozi vrteče sekalno kolo. Ko se to kolesce obrne, je njihov položaj povsod, kjer infrardeča svetloba prehaja skozi vzorčno komoro in sevanje absorbira prek razpoložljivih molekul CO2 v izdihanem zraku.
V drugem položaju se infrardeča svetloba prepušča skozi vzorec in referenčne komore. Tukaj je referenčna komora zaprta s CO2. Na preostalem mestu nobena svetloba ne prečka vrtljivega kolesa. Sevanje, ki se prenaša skozi kolo, ni bilo absorbirano preko molekul CO2 in ga preprosto zbere fotodetektor, običajno GeAs fotodioda .
Frekvenca impulznega o/p toka fotodiode je enakovredna vzorčenju in njegova amplituda se prilagaja glede na količino oddanega sevanja. Intenzivnost nihanja signala se obdela, da se določi koncentracija CO2 v pacientovem izdihanem zraku. Tako lahko izvajalci zdravstvenih storitev z uporabo tehnike kapnografije v realnem času spremljajo stanje ventilacije bolnikov in morebitne zaplete pri dihanju.
Vrste elektromehanskih pretvornikov
Obstajajo različne vrste elektromehanskih pretvornikov, ki so obravnavani spodaj.
Linearni spremenljivi diferencialni transformator
LVDT je elektromehanski pretvornik, ki se uporablja za spreminjanje premočrtnega gibanja predmeta, na katerega je mehansko povezan, v spremenljivo napetost, tok ali električni signal. Če želite izvedeti več o LVDT, obiščite to povezavo.
Za več informacij obiščite to povezavo LVDT .
Elastomerni pretvorniki
Elastomerni pretvornik je elektromehanski pretvornik, ki se uporablja za spreminjanje električne energije v mehansko. Polimerne strukture, ki optimizirajo te pretvornike, so v glavnem odvisne od lastnosti dielektrika. Optimizirani členi so sestavljeni iz silikona Q, polidimetilsiloksana PDMS in polkristalnega poliuretana PUR. Zato je polkristalni poliuretan predvsem prednost zaradi njegove dielektrične konstante od 3 do 10 in visoke ionske prevodnosti, zlasti pri povišanih temperaturah. Razpon dielektrične konstante polidimetilsiloksana je sorazmerno nizek in se giblje od 2,5 do 3, silikon Q pa je podoben polkristalnemu poliuretanu, čeprav ima nizko temperaturo posteklenitve.
Piezoelektrični nanogenerator
Piezoelektrični nanogenerator je ena vrsta elektromehanskega pretvornika, ki se uporablja za spreminjanje energije iz mehanske v električno z uporabo piezoelektričnih nanožic ZnO, ki jih je mogoče aktivirati z majhnimi fizičnimi gibi in delujejo v velikem razponu frekvenc. Uporabljajo se v inovativnih aplikacijah v zdravstvu zaradi svoje preproste izvedbe, samonapajalne narave in zelo učinkovite pretvorbe energije, kot je električna stimulacijska terapija, v prostoru aktivnega zaznavanja in zbiranja človeške biomehanske energije do vmesne moči nad telesnimi napravami.
Dielektrični elastomeri
Dielektrični elastomer (DE) je elektromehanski pretvornik, ki se uporablja za spreminjanje električne energije v mehansko. Ti elastomeri delujejo v dveh načinih, kot sta aktuator in splošni. V načinu pogona spreminja energijo iz električne v mehansko, medtem ko v splošnem načinu pretvarja energijo iz mehanske v električno. To so pametni materialni sistemi, ki ustvarjajo velike obremenitve. Ti spadajo v skupino elektroaktivnih polimerov. Imajo visoko gostoto elastične energije in so lahki.
Prednosti in slabosti
The prednosti elektromehanskih pretvornikov so obravnavani spodaj.
- Ta izhod pretvornika je mogoče preprosto uporabiti s prenosom in obdelavo za namene merjenja.
- Električni sistemi so krmiljeni z izjemno majhnim obsegom moči.
- Ti pretvorniki bodo zmanjšali učinke trenja in druge mehanske nelinearnosti.
- Zaradi tehnologije integriranega vezja je veliko sistemov kompaktnih, prenosnih in manj težkih.
- Ni možnosti mehanskih okvar.
- Težave z vztrajnostjo mase je mogoče zmanjšati.
- Brez mehanske obrabe.
The slabosti elektromehanskih pretvornikov so obravnavani spodaj.
- Ta pretvornik je drag.
- Pri načrtovanju vezja je treba upoštevati učinke staranja in premik parametrov aktivnih komponent. Tako bo oblikovanje zapleteno.
Aplikacije
The aplikacije elektromehanskega pretvornika so obravnavani spodaj.
- Elektromehanski pretvornik se uporablja za spreminjanje električnega signala v zvočne valove ali zvočnih valov v električni signal.
- Ta pretvornik spremeni fizično gibanje v o/p napetost, amplitudo in fazo, kjer sta ti sorazmerni s položajem.
- Ta pretvornik sprejema valove iz električnega sistema in jih prenaša v mehanski sistem.
- Uporabljajo se za merjenje vibracij.
- To se uporablja za zagotavljanje linearnega izhoda, ki je sorazmeren vhodu kotnega premika.
- Kot elektromehanski pretvornik RVDT se uporablja predvsem za merjenje kotnega premika.
- Ta naprava prek gibljivih delov spremeni signal iz električnega v mehanskega ali fizičnega o/p.
- Ta tip pretvornika je v glavnem zasnovan za zamenjavo momentnega motorja v servo pipi fiksne lopute šobe.
- Elektromehanski pretvornik RVDT pretvori premočrtno gibanje predmeta, na katerega je mehansko povezan, v enakovreden električni signal.
Kakšna je razlika med elektromehanskim pretvornikom in elektrokemičnim pretvornikom?
Elektromehanski pretvornik je naprava, ki spremeni električni signal v zvočne valove ali spremeni zvočni val v električni signal. Elektrokemični pretvornik se uporablja za poročanje o spremembah v obliki električnega signala, ki je neposredno sorazmeren s koncentracijo analita.
Kako izberete pravi elektromehanski pretvornik za določeno aplikacijo?
Pri izbiri elektromehanskega pretvornika je treba upoštevati številne parametre, kot so delovno območje, natančnost, princip delovanja, občutljivost, učinek obremenitve, združljivost z okoljem itd.
Ali je mogoče elektromehanske pretvornike uporabljati v nevarnih okoljih?
Ko je elektromehanski pretvornik električno povezan s katero koli opremo v nevarnem okolju, je treba uporabiti električno varnostno pregrado znotraj serije ob povezavi.
Kako kalibrirate elektromehanski pretvornik?
Mehanski pretvornik je treba kalibrirati ves čas njegove uporabe, ker se občutljivost tega pretvornika spreminja glede na uporabo in obremenitve materialov, iz katerih je izdelan. Tako se za kalibracijo elektromehanskega pretvornika uporablja metoda vzajemnosti, ki zagotavlja opis principa tehnike in nato njene uporabe med kalibracijo elektromehanskega pretvornika.
Kateri so nekateri običajni nasveti za odpravljanje težav z elektromehanskimi pretvorniki?
- Odpravljanje težav se uporablja za preverjanje, ali pretvornik deluje ali ne z voltmetrom. Povežite ta pretvornik z voltmetrom in vzbudite pretvornik z ustrezno vzbujalno napetostjo. Nato izmerite izhodno napetost pretvornika brez obremenitve.
- Prepričajte se, ali sta obremenitev in tlak stalna ali ne.
- Preverite stabilnost napajanja vzbujanja.
- Preverite milivolt o/p z voltmetrom.
- Poskrbite za motnje RFI ali EMI.
To je torej pregled elektromehanike pretvornik – deluje princip, vrste, prednosti, slabosti in aplikacije. Pretvornik, ki sprejema valove iz električnega sistema in jih prenaša v mehanski sistem, je znan tudi kot elektromagnetni pretvornik. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je pretvornik?
