Katere so vrste pretvornikov in njihova uporaba

Obstajajo različne električne in elektronske komponente se uporabljajo za izdelavo vezij in projektov za študente tehnike. Sestavni deli so aktivne in pasivne komponente, senzorji, pretvorniki, oddajniki, sprejemniki, moduli (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) itd. Na splošno postopek transdukcije vključuje pretvorbo ene oblike energije v drugo. Ta postopek vključuje predvsem senzorski element, ki zazna vhodno energijo in jo nato s transdukcijskim elementom pretvori v drugo obliko. Merilnik pove lastnost, količino ali stanje, ki ga pretvornik pretvori v električni izhod. Tukaj je v tem članku razloženo, kaj je pretvornik, tipi pretvornikov in uporaba pretvornika.

Kaj so tipi pretvornikov / pretvornikov?

Pretvornik je električna naprava, ki se uporablja za pretvorbo ene oblike energije v drugo. Na splošno te naprave obravnavajo različne vrste energij, kot so mehanske, električna energija , svetlobna energija, kemična energija, toplotna energija, zvočna energija, elektromagnetna energija itd.

Pretvornik

Na primer, razmislite o mikrofonu, ki ga v vsakdanjem življenju uporabljamo v telefonih in mobilnih telefonih, ki zvok pretvori v električne signale in nato ojača v želeno območje. Nato električne signale spremeni v zvočne signale na o / p zvočnika. Dandanes se fluorescentne žarnice uporabljajo za razsvetljavo, spreminjajo električno energijo v svetlobno.

Najboljši pretvornik primeri so zvočniki, mikrofoni, položaj, termometri, antena in senzor tlaka. Podobno obstajajo različne vrste pretvornikov električni in elektronski projekti .

Pogoji za vrste pretvornikov

Nekateri pogoji, ki se v glavnem uporabljajo za ocenjevanje pretvornikov, so opisani v nadaljevanju.

Dinamični razpon

Dinamično območje pretvornika je razmerje med visoko amplitudnim signalom in najmanjšim amplitudnim signalom, tako da lahko pretvornik učinkovito prevaja. Ko imajo pretvorniki visok dinamični razpon, so bolj natančni in občutljivi.

Ponovljivost

Ponovljivost je zmožnost pretvornika, da ustvari enak izhod, ko je stimuliran s podobnim vhodom.

Hrup

Izhod pretvornika doda nekaj naključnega šuma. Pri električnih pretvornikih je lahko zaradi tega dodaten hrup električen zaradi toplotnega delovanja nabojev znotraj vezij. Majhne signale lahko hrup pokvarja bolj kot veliki signali.

Histereza

V tej lastnosti izhodna vrednost pretvornika ni odvisna samo od njegovega sedanjega vnosa, ampak je odvisna tudi od njegovega preteklega vnosa. Na primer, pogon uporablja zobniški mehanizem, ki ima določeno reakcijo. Ko se smer gibanja pogona prevrne, bo prišlo do umrlega območja, preden se izhod pogona prevrne zaradi igranja med zobmi zobnika.

Vrste pretvornikov in njihove uporabe

Obstajajo različne vrste pretvornikov, kot so tlačni pretvornik, piezoelektrični pretvornik, ultrazvočni pretvornik, temperaturni pretvornik itd. Pogovorimo se o uporabi različnih vrst pretvornikov v praktični uporabi.

Nekatere vrste pretvornikov, kot so aktivni pretvorniki in pasivni pretvorniki, temeljijo na tem, ali je potreben vir energije ali ne.

Vrste pretvornika

Aktivni pretvornik za svoje delovanje ne potrebuje nobenega vira napajanja. Ti pretvorniki delujejo po principu pretvorbe energije. Ustvarijo električni signal, ki je sorazmeren i / p. Najboljši primer tega pretvornika je termočlen. Medtem ko pasivni pretvornik za svoje delovanje potrebuje zunanji vir energije. Ustvarijo o / p v obliki kapacitivnosti, upora. Potem je treba to pretvoriti v enakovreden signal napetosti ali toka. Najboljši primer pasivnega pretvornika je fotocelica.

Ultrazvočni pretvornik

Glavna naloga ultrazvočnega pretvornika je pretvarjanje električnih signalov v ultrazvočne valove. Ta pretvornik lahko imenujemo tudi kapacitivni ali piezoelektrični pretvorniki.

Ultrazvočni pretvornik

Uporaba ultrazvočnega pretvornika

Ta pretvornik se lahko uporablja za merjenje razdalje zvoka na podlagi odboja. Ta meritev temelji na primerni metodi v primerjavi z naravnimi metodami, ki uporabljajo različne merilne lestvice. Območja, ki jih je težko najti, na primer tlačna območja, zelo visoke temperature z običajnimi metodami merjenje razdalje ni enostavna naloga. Ta merilni sistem, ki temelji na pretvorniku, se lahko uporablja v tovrstnem območju.

Predlagani sistem uporablja 8051 mikrokrmilniki , napajalniki, ultrazvočni pretvorniški modul, ki vključuje oddajnik in sprejemnik, uporabljeni so LCD zaslonski bloki, ki so prikazani v zgornjem blokovnem diagramu.

Če tu najdemo kakršno koli oviro ali kateri koli predmet, ki ga zazna ultrazvočni pretvornik, potem odda valove in se odbije nazaj od predmeta in pretvornik sprejme te valove. Čas, ki ga porabi pretvornik za prenos & sprejem valov lahko opazimo z upoštevanjem hitrosti zvoka. Nato se na podlagi hitrosti zvoka izvede vnaprej programiran mikrokrmilnik, tako da se razdalja izmeri in prikaže na LCD zaslonu. Tu je zaslon povezan z mikrokrmilnikom. Ultrazvočni pretvornik proizvaja frekvenčne valove 40kHz.

Pretvornik temperature

Pretvornik temperature je električna naprava, ki se uporablja za pretvorbo temperature naprave v drugo količino, kot je električna energija ali tlak ali mehanska energija, nato pa se količina pošlje krmilna naprava za nadzor temperature naprave.

Uporaba temperaturnega pretvornika

Temperaturni pretvornik se uporablja za merjenje temperature zraka, ki omogoča nadzor temperature več nadzornih sistemov kot so klimatska naprava, ogrevanje, prezračevanje itd.

Avtomatski regulator hitrosti ventilatorja na osnovi Arduino za nadzor temperaturnega blokovnega diagrama

Oglejmo si praktični primer temperaturnega pretvornika, ki se uporablja za nadzor temperature katere koli naprave glede na potrebe po različnih industrijskih aplikacijah. Avtomatski regulator hitrosti ventilatorja na osnovi Arduina, ki nadzoruje temperaturo in prikazuje merjenje temperature na LCD zaslon .

V predlaganem sistemu IC LM35 se uporablja kot pretvornik temperature. An Arduino plošča se uporablja za nadzor različnih funkcij, ki vključujejo analogno v digitalno pretvorbo in LCD zaslon, ki je povezan na zgornji sl.

Temperaturo lahko določite z uporabo nastavitev, kot sta INC in DEC za povečanje in zmanjšanje. Na podlagi izmerjene temperature bo program Arduino plošče ustvaril modulacijo širine impulza o / p. Rezultat tega se uporablja za krmilite enosmerni ventilator skozi IC gonilnika motorja.

Piezoelektrični pretvornik

Piezoelektrični pretvornik je posebna vrsta senzorja, njegova glavna funkcija pa je pretvarjanje mehanske energije v električno energijo. Na enak način lahko električno energijo pretvorimo v mehansko.

Piezoelektrični pretvornik

Uporaba piezoelektričnih pretvornikov

• Ta pretvornik se uporablja predvsem za zaznavanje vpliva bobnarja na elektronske bobne. Uporablja se tudi za odkrivanje gibanja mišice, ki jo lahko poimenujemo pospešek.
• Obremenitev motorja je mogoče določiti z izračunom različnih absolutnih tlakov, kar lahko storimo z uporabo teh pretvornikov kot senzorja MAP v sistemih za vbrizgavanje goriva.
• Ta senzor se lahko uporablja kot senzor trka v sistemih za upravljanje avtomobilskih motorjev za opazovanje trkanja motorja.

Pretvornik tlaka

Pretvornik tlaka je posebna vrsta senzorja, ki spreminja tlak, prisiljen v električne signale. Ti pretvorniki se imenujejo tudi kazalniki tlaka, manometri, piezometri, oddajniki in senzorji tlaka .

Uporaba pretvornika tlaka

Pretvornik tlaka se uporablja za merjenje tlaka določene količine, kot je plin ali tekočina, s spreminjanjem tlaka v električno energijo. Različne vrste teh pretvornikov, kot so ojačevalni napetostni pretvornik, osnovni pretvornik merilnika napetosti, milivoltni (mv) pretvornik tlaka, pretvornik tlaka 4-20mA in pretvornik tlaka.

Uporaba pretvornika tlaka v glavnem vključuje zaznavanje nadmorske višine, zaznavanje tlaka, zaznavanje nivoja ali globine, zaznavanje pretoka in testiranje puščanja. Ti pretvorniki se lahko uporabljajo za proizvodnjo električne energije pod odklopniki hitrosti na avtocestah ali cestah, kjer se sila vozil lahko pretvori v električno energijo.

Klasifikacija vrst pretvornikov

Obstajajo različne metode za razvrščanje pretvornikov, ki vključujejo, vendar niso omejeni na funkcijo pretvornika, sicer pa strukturo njihovega delovanja. Kategorizirati pretvornike, kot so vhodni in izhodni pretvorniki, je zelo enostavno, vendar so obravnavani kot preprosti pretvorniki signalov. Glavna naloga vhodnega pretvornika je merjenje količin od neelektričnih do električnih.

Po drugi strani pa so pretvorniki o / p povsem nasprotni, ker so njihovi električni vhodni signali, neelektrični pa izhodni signali, kot so premik, sila, tlak, navor itd.
Pretvorniki so razvrščeni v tri vrste glede na njihov princip delovanja, kot so električni, toplotni in mehanski. Za razvrstitev pretvornikov se uporabljajo naslednje tri metode.

• Fizični učinek
• Fizična količina
• Vir energije
• Načelo transdukcije
• Primarni in sekundarni pretvornik
• Analogni in digitalni pretvornik
• Pretvornik in inverzni pretvornik

Fizični učinek

Prvo razvrstitev pretvornika lahko izvedemo na podlagi fizičnega učinka. To je prva klasifikacija pretvornika, ki je odvisna od fizičnega učinka in se uporablja za spreminjanje količine iz fizične v električno. Na primer, sprememba bakrenih elementov znotraj upora bo sorazmerna s spremembo temperature. Tu so fizikalni učinki, ki se uporabljajo za spremembo upora, induktivnosti, kapacitivnosti, Hallovega učinka in piezoelektričnega učinka

Fizična količina

Druga klasifikacija pretvornika se lahko izvede na podlagi spremenjene fizične količine, to je končne uporabe pretvornika za pretvorbo. Na primer, tlačni pretvornik je pretvornik, ki pretvori tlak v električni signal. Razvrstitev pretvornika glede na fizikalno količino vključuje naslednje.

• Pretvornik pretoka kot merilnik pretoka
• Pretvornik pospeška kot merilnik pospeška
• Pretvornik temperature kot termočlen
• Pretvornik nivoja, kot je navorna cev
• Pretvornik tlaka, kot je Bourdon Gauge
• Premikalni pretvornik, kot je linearni spremenljiv diferenčni transformator (LVDT)
• Pretvornik sile kot dinamometer

Vir energije

Razvrstitev pretvornika glede na vir energije je mogoče razvrstiti po dveh vrstah, ki vključujejo naslednje.

• Aktivni pretvorniki
• Pasivni pretvorniki

Aktivni pretvorniki

Pri tej vrsti pretvornikov lahko vhodno energijo uporabimo kot krmilni signal, medtem ko prenašamo energijo z napajalnikom proti sorazmernemu izhodu.

Na primer, v aktivnem pretvorniku, kot je merilnik napetosti, lahko napetost spremenite v odpornost. Ker pa je energija napetega elementa manjša, lahko energijo za izhod dobimo prek zunanjega napajanja.

Pasivni pretvorniki

V tem pretvorniku lahko vhodno energijo pretvorimo neposredno v izhodno. Na primer, pasivni pretvornik, kot je Termočlen, kjer se toplota lahko absorbira iz vhoda, se lahko spremeni v napetost ali električne signale.

Načelo transdukcije

Razvrstitev pretvornika se lahko izvede na podlagi medija prenosa. Tu je medij lahko kapacitiven, uporovni ali induktivni na podlagi metode pretvorbe, ki določa, kako vhodni pretvornik spremeni vhodni signal v upor, induktivnost oziroma kapacitivnost.

Primarni in sekundarni pretvornik

Primarni pretvornik vključuje električne in mehanske naprave. Mehanske naprave imenujemo tudi primarni pretvorniki, ki se uporabljajo za spreminjanje fizične količine i / p v mehanski signal. Glavna funkcija drugega pretvornika se uporablja za spreminjanje signala iz mehanskega v električni. Velikost signala o / p je v glavnem odvisna od mehanskega signala i / p.

Primer

Najboljši primer primarnega in sekundarnega pretvornika je Bourdonova cev, ker tako cev deluje kot primarni pretvornik, da opazi silo in jo spremeni v dislokacijo s svojega odprtega konca. Izpah odprtih koncev premakne središče LVDT. Sredinsko gibanje lahko povzroči izhodno napetost, ki je neposredno odvisna od izpaha odprtega konca cevi.

Zato se dve vrsti transdukcije odvijata znotraj cevi. Najprej silo lahko spremenimo v dislokacijo, nato pa jo spremenimo v napetost z uporabo LVDT. Bourdonova cev je glavni pretvornik, LVDT pa sekundarni pretvornik.

Analogni in digitalni pretvornik

Razvrstitev pretvornika je mogoče razvrstiti na podlagi njihovih izhodnih signalov, ki so sicer neprekinjeni, sicer ločeni.

Glavna funkcija analognega pretvornika je spremeniti količino vnosa na konstantno funkcijo. Najboljši primeri analognega pretvornika so LVDT, termočlen, merilnik napetosti in termistor. Digitalni pretvorniki se uporabljajo za spreminjanje količine vhoda v digitalni signal, ki deluje na nizki ali veliki moči.

Digitalni pretvornik se uporablja za merjenje fizikalnih veličin za prenos podatkov kot kodirani digitalni signali in ne kot nenehno spreminjajoče se napetosti ali tokovi. Tipi digitalnih pretvornikov so dajalniki gredi, digitalni razreševalniki, digitalni tahometri, senzorji učinka Hall in mejna stikala

Pretvorniki in inverzni pretvorniki

Pretvornik - Naprava, ki pretvori neelektrično količino v električno količino, je znana kot pretvornik.

Inverzni pretvornik - Pretvornik, ki pretvori električno količino v fizično količino, je tak tip pretvornikov znan kot inverzni pretvornik. Pretvornik ima visok električni vhod in nizek neelektrični izhod.

Merilnik napetosti

Glavna naloga merilnika napetosti je električno pretvarjanje fizikalnih veličin. Delujejo s spreminjanjem fizikalnih količin v mehanski tlak v komponenti, znani kot senzorski element, in po tem napetost električno pretvorijo z merilnikom napetosti.

Merilnik napetosti

Struktura senzorskega elementa, kot tudi merilnik napetosti, je zasnovana optimalno, da omogoča rokovanje z izdelki z izjemno natančnostjo. Ti pretvorniki so na splošno razvrščeni glede na njihovo uporabo za vrste gradbeništva / nizke gradnje ali splošne tipe. Nekateri pretvorniki splošnega tipa se uporabljajo na področju gradbeništva ali nizke gradnje. Tipi merilnih pretvornikov so merilnik napetosti žice, merilnik napetosti folije in polprevodniški merilnik napetosti.

Induktivni pretvornik

Induktivni pretvornik deluje na principu spremembe induktivnosti zaradi občutnega preoblikovanja znotraj izmerjene količine. Na primer, LVDT je ​​tip induktivnega pretvornika, ki se uporablja za merjenje premika, kot je neskladje napetosti med dvema sekundarnima napetostma. Te napetosti so rezultat indukcije zaradi spremembe pretoka znotraj sekundarne tuljave zaradi izpaha železne palice. Vrste induktivnega pretvornika sta enostavna induktivnost in dvokotalna vzajemna induktivnost.

Induktivni pretvornik

Vrste pretvornikov Značilnosti

Spodaj so podane značilnosti pretvornika, ki se določijo s preučevanjem o / p odziva pretvornika na različne i / p signale. Preskusni pogoji čim bolj natančno ustvarijo določene delovne pogoje. Za preskusne podatke se lahko uporabijo metode računskih in standardnih statističnih podatkov.

Značilnosti pretvornika igrajo ključno vlogo pri izbiri ustreznega pretvornika, zlasti za določeno zasnovo. Poznavanje njegovih lastnosti je torej bistvenega pomena za primerno izbiro. Tako so značilnosti pretvornika razvrščene v dve vrsti, kot sta statična in dinamična.

• Natančnost
• Resolucija
• Občutljivost
• Odnašanje
• Linearnost
• Skladnost
• Razpon
• Histereza
• Popačenje
• Hrup
• Linearnost
• Občutljivost
• Resolucija
• Prag
• Razpon in obseg
• Natančnost
• Stabilnost
• Odnašanje
• Ponovljivost
• Odzivnost
• Prag
• Vhodne in O / P impedance

Statične značilnosti

Statične značilnosti pretvornika so niz meril, ki jih prepoznamo pri statični kalibraciji, kar pomeni razlago vrednosti merjenja s temeljnim vzdrževanjem izračunanih količin, ker se konstantne vrednosti spreminjajo zelo počasi.

Za instrumente lahko določimo nabor meril za izračun količin, ki se postopoma spreminjajo s časom, sicer pa je večinoma konstanta, ki se skozi čas ne razlikuje, znana kot statične značilnosti. Značilnosti vključujejo naslednje.

Dinamične značilnosti

Dinamične značilnosti pretvornika se pokažejo glede njegove zmogljivosti, ko je izmerjena zmogljivost odvisna od časa, ki se hitro spreminja glede na čas. Ko so te značilnosti odvisne od zmogljivosti pretvornika, je izmerjena količina v bistvu stabilna.

Torej se te značilnosti zanašajo na dinamične vhode, ker so odvisne od lastnih parametrov in značaja vhodnega signala. Dinamične značilnosti pretvornika vključujejo naslednje.

• Zvestoba
• Hitrost odziva
• Pasovna širina
• Dinamična napaka

Na splošno bosta obe značilnosti pretvornika, kot sta statična in dinamična, preverili njegovo delovanje in določili, kako učinkovito lahko prepozna prednostne vhodne signale in zavrne nepotrebne vhode.

Vrste pretvornikov

Uporaba tipov pretvornikov je obravnavana spodaj.

• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v elektromagnetnih aplikacijah, kot so antene, magnetne kartuše, senzorji Hall-efekta, glave za branje in zapisovanje diska.
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v elektromehanskih aplikacijah, kot so merilniki pospeška, LVDT, galvanometri, tlačni senzorji, merilne celice, MEMS, potenciometri, senzorji pretoka zraka, linearni in rotacijski motorji.
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v elektrokemičnih aplikacijah, kot so kisikovi senzorji, vodikovi senzorji, pH-metri,
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v elektroakustičnih aplikacijah, kot so zvočniki, piezoelektrični kristali, mikrofoni, ultrazvočni oddajniki, sonar itd.
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v fotoelektričnih aplikacijah, kot so LED, fotodiode, laserske diode, fotoelektrične celice, LDR-ji, fluorescentne žarnice in žarnice z žarilno nitko ter fototranzistor
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v termoelektričnih aplikacijah, kot so termistorji, termočleni, uporovni temperaturni detektorji (RTD)
• Ti tipi pretvornikov se uporabljajo v radioakustičnih aplikacijah, kot so Geiger-Mullerjeva cev, radijski oddajniki in sprejemniki

Tu gre torej za to različne vrste pretvornikov uporablja v več električni in elektronski projekti . Ste očarani nadizvajanje projektov z uporabo pretvornikov? Nato podajte svoje predloge s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, katera je glavna funkcija pretvornika?