Mis on muundurite tüübid ja nende rakendused

Neid on erinevaid elektrilised ja elektroonilised komponendid kasutatakse inseneritudengite ringluste ja projektide ehitamiseks. Komponentideks on aktiivsed ja passiivsed komponendid, andurid, muundurid, saatjad, vastuvõtjad, moodulid (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) jne. Üldiselt hõlmab ülekandeprotsess ühe energia vormi muundamist teiseks. See protsess hõlmab peamiselt sensoorset elementi sisendenergia tajumiseks ja seejärel muundamiselemendi abil selle teiseks vormimiseks. Mõõturand ütleb omaduse, koguse või oleku, mida muundur peaks muundama elektriväljundiks. Selles artiklis käsitletakse muundurit, anduri tüüpe ja muunduri rakendusi.

Mis on muunduri / muunduri tüübid?

Andur on elektriseade, mida kasutatakse energia ühe vormi teisendamiseks. Üldiselt tegelevad need seadmed erinevat tüüpi energiatega nagu mehaaniline, elektrienergia , valgusenergia, keemiline energia, soojusenergia, akustiline energia, elektromagnetiline energia jne.

Andur

Mõelgem näiteks mikrofonile, mida telefonides, mobiiltelefonides igapäevaelus kasutame, mis muudab heli elektrisignaalideks ja võimendab seejärel eelistatud vahemikku. Seejärel muudab elektrilised signaalid valjuhääldi o / p juures helisignaalideks. Tänapäeval kasutatakse valgustamiseks luminofoorlampe, mis muudavad elektrienergia valgusenergiaks.

Parim andur näited on valjuhääldid, mikrofonid, asend, termomeetrid, antenn ja rõhuandur. Samamoodi kasutatakse ka teist tüüpi muundureid elektri- ja elektroonikaprojektid .

Muunduri tüüpide tingimused

Mõningaid tingimusi, mida kasutatakse peamiselt andurite hindamiseks, käsitletakse allpool.

Dünaamiline ulatus

Anduri dünaamiline ulatus on nii suure amplituudiga kui ka vähima amplituudiga signaali suhe, nii et andur suudaks tõhusalt tõlkida. Kui muunduritel on kõrge dünaamiline ulatus, on need nii täpsemad kui ka tundlikumad.

Korratavus

Korratavus on muunduri võime genereerida võrdne väljund, kui see on sarnase sisendi kaudu stimuleeritud.

Müra

Anduri väljund lisab juhuslikku müra. Elektritüüpi muundurites võib selle lisatav müra olla elektriline, kuna vooluringides on laengud termiliselt toimivad. Väikseid signaale võib müra rikkuda rohkem kui suuri signaale.

Hüstererees

Selles omaduses sõltub muunduri väljund mitte ainult selle praegusest sisendist, vaid ka selle varasemast sisendist. Näiteks kasutab ajam reduktorit, millel on teatud reaktsioon, kui ajami liikumissuund ümber pööratakse, siis on surnud tsoon, enne kui ajami väljund mängul hammasratta hammaste vahel ümber kukub.

Andurite tüübid ja nende rakendused

On mitmesuguseid muunduritüüpe, nagu rõhuandur, piesoelektriline muundur, ultraheliandur, temperatuuriandur ja nii edasi. Arutleme erinevat tüüpi muundurite kasutamise üle praktilistes rakendustes.

Mõned andurite tüübid, näiteks aktiivsed andurid ja passiivsed andurid, põhinevad sellel, kas toiteallikat on vaja või mitte.

Anduri tüübid

Aktiivne muundur ei vaja nende toimimiseks ühtegi toiteallikat. Need muundurid töötavad energia muundamise põhimõttel. Nad genereerivad i / p-ga proportsionaalse elektrisignaali. Selle muunduri parim näide on termopaar. Kusjuures passiivandur vajab nende tööks välist toiteallikat. Nad genereerivad o / p mahtuvuse, takistuse kujul. Siis tuleb see teisendada samaväärseks pinge või voolu signaaliks. Passiivse muunduri parim näide on fotoelement.

Ultraheli muundur

Ultraheli muunduri peamine ülesanne on muundada elektrisignaalid ultrahelilaineteks. Seda muundurit võib nimetada ka mahtuvuslikeks või piesoelektrilisteks muunduriteks.

Ultraheli muundur

Ultraheli muunduri rakendamine

Selle muunduri abil saab mõõta heli kaugust peegelduse põhjal. See mõõtmine põhineb sobival meetodil võrreldes sirgete meetoditega, milles kasutatakse erinevaid mõõtkavasid. Piirkonnad, mida on raske leida, näiteks rõhualad, väga kõrge temperatuur, pole tavapäraste meetodite abil kauguse mõõtmine lihtne ülesanne. Niisiis saab seda muunduripõhist mõõtesüsteemi kasutada sellises tsoonis.

Kavandatud süsteem kasutab 8051 mikrokontrollerit , toiteallikad, ultraheli-anduri moodul, mis sisaldab saatjat ja vastuvõtjat, kasutatakse LCD-ekraaniplokke, mis on näidatud ülaltoodud plokkskeemil.

Siin leitakse ultrahelianduriga tuvastatud takistus või objekt, mis edastab lained ja peegeldub objektilt tagasi ning andur võtab need lained vastu. Aeg, mida tarbib andur edastamiseks & lainete vastuvõtmist saab märkida, võttes arvesse heli kiirust. Seejärel viiakse heli kiiruse põhjal läbi eelnevalt programmeeritud mikrokontroller, nii et kaugus mõõdetakse ja kuvatakse LCD-ekraanil. Siin on ekraan liidetud mikrokontrolleriga. Ultraheli muundur tekitab 40 kHz sageduslaineid.

Temperatuuri muundur

Temperatuuriandur on elektriseade, mida kasutatakse seadme temperatuuri teisendamiseks teiseks suuruseks nagu elektrienergia või rõhk või mehaaniline energia, seejärel saadetakse see kogus juhtseade temperatuuri reguleerimiseks seadme.

Temperatuurianduri kasutamine

Temperatuuriandurit kasutatakse õhu temperatuuri mõõtmiseks nii, et temperatuuri reguleeritakse mitu juhtimissüsteemi nagu kliimaseade, küte, ventilatsioon jne.

Arduino baasil ventilaatori kiiruse regulaatori automaatne temperatuuri juhtimine

Vaatleme praktilist näidet temperatuuriandurist, mida kasutatakse mis tahes seadme temperatuuri reguleerimiseks, lähtudes vajadusest erinevate tööstuslike rakenduste jaoks. Arduino põhine automaatne ventilaatori kiiruse regulaator, mis reguleerib temperatuuri ja näitab temperatuuri mõõtmist LCD ekraan .

Kavandatavas süsteemis IC LM35 kasutatakse temperatuuriandurina. An Arduino tahvel kasutatakse erinevate funktsioonide juhtimiseks, mis hõlmavad analoog-digitaalne muundamine ja LCD-ekraan, mis on ühendatud ülaltoodud joonisel fig.

Temperatuuri saab fikseerida, kasutades seadeid nagu INC ja DEC suurendamiseks ja vähendamiseks. Mõõdetud temperatuuri põhjal genereeritakse Arduino plaadi programmiga impulsi laiuse modulatsioon o / p. Selle väljund on harjunud juhtida alalisvoolu ventilaatorit mootori juhi IC kaudu.

Piesoelektriline muundur

Piesoelektriline muundur on spetsiaalne andur ja selle muunduri peamine ülesanne on muuta mehaaniline energia elektrienergiaks. Samamoodi saab elektrienergia muuta mehaaniliseks energiaks.

Piesoelektriline muundur

Piesoelektriliste muundurite rakendused

• Seda andurit kasutatakse peamiselt pulktrummi mõju tuvastamiseks elektroonilistele trummelpadjadele. Ja kasutatakse ka lihase liikumise tuvastamiseks, mida võib nimetada kiirendusgraafikaks.
• Mootori koormust saab määrata mitmesuguse absoluutrõhu arvutamise teel, mida saab teha, kasutades neid muundureid MAP-andurina kütuse sissepritsesüsteemides.
• Seda andurit saab kasutada mootori koputamise märkamiseks mootori juhtimissüsteemides koputusandurina.

Rõhuandur

Rõhuandur on spetsiaalne andur, mis muudab elektrisignaalidesse surutud rõhku. Neid muundureid nimetatakse ka rõhuindikaatoriteks, manomeetriteks, piesomeetriteks, saatjateks ja rõhuandurid .

Rõhuanduri rakendamine

Rõhuandurit kasutatakse konkreetse koguse, näiteks gaasi või vedeliku rõhu mõõtmiseks, muutes rõhu elektrienergiaks. Nende muundurite erinevad tüübid, näiteks võimendatud pingemuundur, pinge-gage baasrõhuandur, millivolti (mv) rõhuandur, 4-20mA rõhuandur ja rõhuandur.

Rõhuanduri rakendused hõlmavad peamiselt kõrguse tajumist, rõhu tajumist, taseme või sügavuse tajumist, voolu tajumist ja lekkekatseid. Neid muundureid saab kasutada kiirteelülitite all elektrienergia saamiseks maanteedel või teedel, kus sõidukite jõudu saab muundada elektrienergiaks.

Andurite tüüpide klassifikatsioon

Muundurite klassifitseerimiseks on erinevaid meetodeid, mis sisaldavad muunduri funktsiooni, kuid ei ole sellega piiratud, muul viisil nende toimimise struktuuri. Muundureid nagu sisend- ja väljundmuundureid on äärmiselt lihtne kategoriseerida, kuid neid koheldakse nagu lihtsaid signaalimuundureid. Sisendmuunduri põhiülesanne on mõõta koguseid mitteelektrilisest elektriliseks.

Teisest küljest on o / p muundurite töö üsna vastupidine, kuna nende elektrilised on sisendsignaalid, samas kui mitteelektrilised on väljundsignaalid, nagu nihe, jõud, rõhk, pöördemoment jne.
Andurid klassifitseeritakse nende tööpõhimõtte järgi kolme tüüpi, näiteks elektrilised, termilised ja mehaanilised. Andurite klassifitseerimiseks kasutatakse kolme järgmist meetodit.

• Füüsiline efekt
• Füüsiline kogus
• Energiaallikas
• Transduktsiooni põhimõte
• Esmane ja sekundaarne muundur
• Analoog ja digitaalne muundur
• Andur ja pöördmuundur

Füüsiline efekt

Muunduri esimese klassifikatsiooni saab teha füüsilise efekti põhjal. See on muunduri esimene klassifikatsioon, mis sõltub füüsilisest mõjust, mida kasutatakse koguse muutmiseks füüsilisest elektriliseks. Näiteks vaskelementide takistuse piires muutumine on proportsionaalne temperatuuri muutusega. Siin on füüsikalised mõjud, mida kasutatakse takistuse, induktiivsuse, mahtuvuse, Halli efekti ja piesoelektrilise efekti muutmiseks

Füüsiline kogus

Muunduri teist klassifikatsiooni saab teha vastavalt füüsikalisele suurusele, see tähendab muunduri lõppkasutusele muundamise taga. Näiteks on rõhuandur muundur, mis muudab rõhu elektriliseks signaaliks. Andurite klassifikatsioon füüsikalise koguse põhjal sisaldab järgmist.

• Vooluandur nagu voolumõõtur
• Kiirendusandur nagu kiirendusmõõtur
• Temperatuuriandur nagu termopaar
• Taseandur nagu pöördemomendi toru
• Rõhuandur nagu Bourdon Gauge
• Nihkeandur nagu lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo (LVDT)
• Jõuandur nagu dünamomeeter

Energiaallikas

Muundurit saab energiaallika järgi klassifitseerida kahte tüüpi, mis hõlmavad järgmist.

• Aktiivsed andurid
• Passiivsed andurid

Aktiivsed andurid

Seda tüüpi muundurites saab sisendenergiat kasutada kontrollsignaalina, edastades samal ajal energiat toiteallika abil proportsionaalse väljundi suunas.

Näiteks aktiivses muunduris, nagu tüvemõõtur, saab tüve muuta takistuseks. Kuid kuna pingutatud elemendi energiat on vähem, siis saab energiat väljundiks anda välise toiteallika kaudu.

Passiivsed andurid

Selles muunduris saab sisendenergia muundada otse väljundiks. Näiteks võib passiivmuundurit nagu termopaar muuta kõikjal, kus sisendist saab soojusenergiat absorbeerida, pinge- või elektrisignaalideks.

Transduktsiooni põhimõte

Anduri klassifitseerimise saab teha transduktsiooni keskmise alusel. Siin võib meedium olla muundamismeetodi põhjal mahtuvuslik, takistuslik või induktiivne, mis näitab, kuidas sisendmuundur muudab sisendsignaali vastavalt takistuseks, induktiivsuseks ja mahtuvuseks.

Esmane ja sekundaarne muundur

Primaarandur sisaldab elektrilisi ja mehaanilisi seadmeid. Mehaanilisi seadmeid nimetatakse ka primaarseteks muunduriteks, mida kasutatakse füüsilise i / p koguse muutmiseks mehaaniliseks signaaliks. Teise muunduri põhifunktsiooni kasutatakse signaali muutmiseks mehaanilisest elektriliseks. O / p signaali suurus sõltub peamiselt i / p mehaanilisest signaalist.

Näide

Parim näide primaarsest ja sekundaarsest muundurist on Bourdoni toru, sest nii töötab toru nagu primaarmuundur, et nii jõudu märgata kui ka muuta see lahtisest otsast nihkeks. Lahtiste otste nihutamine liigutab LVDT keskpunkti. Keskliikumine võib esile kutsuda väljundpinge, mis on otseselt seotud toru avatud otsa nihkega.

Seetõttu toimub torus kaks transduktsiooni tüüpi. Esiteks saab jõu muuta dislokatsiooniks ja pärast seda muudetakse see LVDT abil pingeks. Bourdoni toru on peamine andur, samas kui LVDT on sekundaarne andur.

Analoog ja digitaalne muundur

Muundurit saab klassifitseerida nende väljundsignaalide põhjal, mis on muidu pidevad pidevad.

Analoogmuunduri peamine ülesanne on muuta sisendi kogus püsivaks funktsiooniks. Parimad analoogmuunduri näited on LVDT, termopaar, pingemõõtur ja termistor. Digitaalmuundureid kasutatakse sisendi hulga muutmiseks digitaalsignaaliks, mis töötab madala või suure võimsusega.

Digitaalset muundurit kasutatakse füüsiliste suuruste mõõtmiseks andmete edastamiseks nagu kodeeritud digitaalsed signaalid, mitte nagu pidevalt muutuvad pinged või voolud. Digitaalsete muundurite tüübid on võlli kodeerijad, digitaalsed eraldusvõimalused, digitaalsed tahhomeetrid, halli efektiandurid ja piirilülitid

Andurid ja pöördmuundurid

Andur - Seadet, mis muundab mitteelektrilise suuruse elektriliseks suuruseks, nimetatakse anduriks.

Pöördmuundur - Andur, mis teisendab elektrilise suuruse füüsikaliseks suuruseks, on sellist tüüpi muundurid tuntud kui pöördmuundurid. Anduril on suur elektriline sisend ja madal mitteelektriline väljund.

Tüvemõõturi andur

Pingutusmõõturi muunduri peamine ülesanne on füüsikaliste suuruste teisendamine elektriliselt. Need toimivad muutes füüsikalised suurused mehaaniliseks rõhuks komponendina, mida tuntakse sensori elemendina, ja seejärel muundavad pinge pingemõõdiku abil elektriliselt.

Tüvemõõtja

Sensorelemendi struktuur ja ka pingutusmõõtur on loodud optimaalselt, et anda käsitsemisele ja ülitäpsetele toodetele. Need muundurid klassifitseeritakse üldjuhul nende rakendamise põhjal ehituse või tsiviilehituse tüüpide või üldiste tüüpide järgi. Mõnda üldtüüpi muundurit kasutatakse ehitus- või tsiviilehitusvaldkonnas. Tüvemõõturite muundurite tüübid on traadi deformatsioonimõõtur, fooliumi tüvemõõtur ja pooljuhi tüvemõõtur.

Induktiivandur

Induktiivmuundur töötab induktiivsuse muutmise põhimõttel, kuna mõõdetavas koguses on märgatav teisendus. Näiteks on LVDT tüüpi induktiivmuundur, mida kasutatakse nihke mõõtmiseks nagu pinge erinevused kahe sekundaarpinge vahel. Need pinged on induktsiooni tulemus, kuna sekundaarses mähises toimub rauariba nihkumise tõttu voolu muutus. Induktiivmuunduri tüübid on lihtne induktiivsus ja kahe pooliga vastastikune induktiivsus.

Induktiivandur

Anduri tüübi omadused

Allpool on toodud anduri omadused, mis määratakse kindlaks muunduri o / p reaktsiooni uurimisel mitmesugustele i / p signaalidele. Katsetingimused loovad võimalikult täpsed töötingimused. Katseandmetele saab rakendada arvutus- ja standardstatistika meetodeid.

Muunduri omadused mängivad võtmerolli sobiva muunduri valimisel, eriti konkreetse disaini jaoks. Nii et selle omaduste tundmine on sobiva valiku jaoks hädavajalik. Seega on muunduri omadused jagatud kahte tüüpi, nagu staatiline ja dünaamiline.

• Täpsus
• Resolutsioon
• Tundlikkus
• Triiv
• Lineaarsus
• Vastavus
• Span
• Hüstererees
• Moonutamine
• Müra
• Lineaarsus
• Tundlikkus
• Resolutsioon
• Lävi
• Laius ja ulatus
• Täpsus
• Stabiilsus
• Triiv
• Korratavus
• Reageerimisvõime
• Lävi
• Sisendi ja väljundtakistused

Staatilised omadused

Anduri staatilised karakteristikud on kogum tegevuskriteeriume, mida tunnustatakse kogu staatilise kalibreerimise ajal, mis tähendab mõõteväärtuse selgitamist, säilitades arvutatud suurused põhimõtteliselt, kuna konstantsed väärtused muutuvad väga aeglaselt.

Instrumentide jaoks saab määratleda kriteeriumide kogumi, et arvutada aja jooksul järk-järgult muutuvad kogused, muidu enamasti konstantsed, mis ajas ei erine, tuntud kui staatilised omadused. Tunnused hõlmavad järgmist.

Dünaamilised omadused

Anduri dünaamilised omadused edastavad oma jõudluse, kui mõõdetud võimsus on aja funktsioon, mis aja suhtes kiiresti muutub. Kui need omadused sõltuvad muunduri toimivusest, on mõõdetud kogus põhimõtteliselt stabiilne.

Seega toetuvad need omadused dünaamilistele sisenditele, kuna need sõltuvad nende enda parameetritest ja sisendsignaali iseloomust. Anduri dünaamilised omadused hõlmavad järgmist.

• Truudus
• Reageerimise kiirus
• Ribalaius
• Dünaamiline viga

Üldiselt kontrollivad muunduri mõlemad omadused, nagu staatiline ja dünaamiline, selle toimivust ja täpsustavad, kui tõhusalt suudab ta ära tunda eelistatud sisendsignaale ning keelduda tarbetutest sisenditest.

Anduri tüübid Rakendused

Andurite tüüpe rakendatakse allpool.

• Andurite tüüpe kasutatakse elektromagnetilistes rakendustes, näiteks antennides, magnetikassettides, halli efekti andurites, ketta lugemis- ja kirjutamispeades.
• Andurite tüüpe kasutatakse elektromehaanilistes rakendustes nagu kiirendusmõõturid, LVDT, galvanomeetrid, rõhuandurid, koormusandurid, MEMS, potentsiomeetrid, õhuvooluandurid, lineaarsed ja pöördmootorid.
• Andurite tüüpe kasutatakse elektrokeemilistes rakendustes, näiteks hapnikuandurid, vesinikuandurid, pH-meetrid,
• Andurite tüüpe kasutatakse elektroakustilistes rakendustes nagu kõlarid, piesoelektrilised kristallid, mikrofonid, ultraheli-transiiverid, kajalood jne.
• Andurite tüüpe kasutatakse fotoelektrilistes rakendustes nagu LED, fotodioodid, laserdioodid, fotoelektrilised elemendid, LDR-id, luminofoorlamp, hõõglamp ja fototransistor
• Anduritüüpe kasutatakse termoelektrilistes rakendustes nagu termistorid, termopaarid, takistustemperatuuri detektorid (RTD)
• Andurite tüüpe kasutatakse raadioakustilistes rakendustes, nagu näiteks Geiger-Mulleri toru, raadiosaatjad ja vastuvõtjad

Seega on see kõik erinevat tüüpi muundurid kasutatakse mitmes elektri- ja elektroonikaprojektid . Kas olete lummatudprojektide rakendamine muundurite abil? Seejärel esitage palun oma ettepanekud, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on muunduri peamine funktsioon?