Transducers הם מרכיבים בסיסיים במערכות מדידה ובקרה מודרניות, המרת צורה אחת של אנרגיה לתוך אחר - כמעט לעתים קרובות להמיר כמות פיזית לתוך אות חשמלי. מאוטומציה תעשייתית לאדיקטים רפואיים, טרנסדוקטורים מאפשרים חישה מדויקת ורכישת נתונים. הם מסווגים באופן רחב לשתי קטגוריות: transducers פעיל ו transducersives.הבנת ההבחנה בין שני סוגים אלה היא קריטית עבור הנכון עבור חיישן, כולל תכונות מעגל, כולל תכונות פעילות, כולל, כולל תכונות, כולל תכונות מורכבות, כולל, כולל, כולל תכונות פעילות, כולל, כולל, תכונות מורכבות, איכות פעילות, כולל, כולל, כולל, כולל, כולל תכונות מורכבות, תכונות מורכבות, כולל, כולל, תכונות מעגל קריטי, כולל תכונות מורכבות, כולל, כולל.

מה הם טרנסג'נדרים פעילים?

טרנסנפצים פעילים מייצרים אות חשמלי ישירות מהתנודות הפיזיות מבלי לדרוש מקור חשמל חיצוני.הם פועלים על בסיס תופעות המרת אנרגיה טבועות, כגון אפקט אדזואלקטרי, אפקט תרמואלקטרי או אפקט פוטו-וולטאטי. כי הם מייצרים את הפלט החשמלי שלהם, טרנסנפצים פעילים מתוארים לעתים קרובות כחיישנים שיוצרים את עצמם.

עבודה עקרון

הליבה של טרנסדור פעיל הוא חומר או מבנה שממיר אנרגיה לא חשמלית (mechanical, תרמית, קורננט) לאנרגיה חשמלית.לדוגמה, גבישי אדזואלקטרי יוצר מתח כאשר מחוצה לה באופן מכני, thermocouple מייצר מתח פרופורציה לטמפרטורה בין שתי מתכות שונות.

דוגמאות נפוצות

  • (FLT:0)Piezoelectric accelerometer:cioFLT:1) משתמש גביש אדזואלקטרי להמיר רטט או האצה למטענים חשמליים.רחבי בשימוש ניטור בריאות מבני, אבחון מכונות ובדיקת התרסקות רכב.
  • (FLT:0) Thermocouple: A Junction של שתי מתכות שונות המייצרות מתח (אפקט שלSeebeck) ביחס לטמפרטורה.פופולרי בתהליכים תעשייתיים בעלי טמפרטורה גבוהה ומדידות מעבדה.
  • (FLT:0) תא פוטו-וולטאי (תא מפואר): אנדרל 1 (PutLT:1) ממיר אנרגיה קלה ישירות לאנרגיה חשמלית באמצעות אפקט פוטו-וולטאי.
  • (FLT:0)Tachogenigture: 1FLT 1 גנרטור DC קטן שמייצר מתח פרופורציונלי למהירות סיבוב.

מאפיינים מרכזיים

  • [ה]לא נדרש כוח חיצוני: [ה]: [העבר] הוא פועל כמקור כוח, אשר יכול להיות יתרון ביישומים מרוחקים או מופעלים על ידי סוללות.
  • (FLT:0) תפוקה גבוהה אימפולס: 1FLT:1 , הרבה טרנסנפורמטים פעילים, במיוחד סוגים אדזואלקטריים, יש מאוד אימפולס פנימי, הדורש התניה זהירה (למשל, מגבר) כדי למנוע השפעות טעינה.
  • (FLT:0) טווח ליניארי: FLT:1, חלק מהטרנפורים פעילים מפגינים התנהגות לא ליניארית על פני טווח רחב.
  • (FLT:0Sרגישות לגורמים סביבתיים:FLT:1rea שינויים בטמפרטורות יכולים להשפיע על הפלט של thermocouples, וחיישנים אדזואלקטריים רגישים לחות וטעימים סטטיים.

יתרונות

  • כוונון במקרים מסוימים (ללא קווי חשמל חיצוניים).
  • לעתים קרובות לספק רגישות גבוהה באופן טבעי לשינויים קטנים בכמות נמדדת.
  • ניתן להשתמש בסביבה מסוכנת שבה כוח חיצוני עשוי להיות דאגה בטיחותית.

חסרונות

  • אותות Output יכולים להיות קטנים מאוד (מיקרו וולט או picoCoulombs), הדורשים אלקטרוניקה מדידה רגישה.
  • רבים מהטרנפורים הפעילים אינם יכולים למדוד כמויות סטטיות (למשל, האצה מתמדת) כי אותות שנוצרו מתקלקלים עקב שבילי דליפה.
  • עלויות גבוהות יותר עקב חומרים מיוחדים ותהליכי ייצור.

מה הם Transducers?

טרנספורמטיביים אינם מייצרים אות חשמלי משלהם.במקום, הם משנים קצת רכוש חשמלי - התנגדות, קיבול, או אינדוקציה - בתגובה לגירוי הפיזי.כדי לייצר פלטה מדידה, אלה transducers חייב להיות מופעל עם מקור חיצוני, כגון מתח קבוע או זרם.

עבודה עקרון

טרנספורמטיביים מסתמכים על שינוי פרמטר חשמלי: גלאי טמפרטורה התנגדות (RTD) משנה התנגדות עם טמפרטורה; חיישן לחות קיבולי משנה את קיבולת עם תוכן לחות; משתנה משתנה משתנה ליניארי משתנה שונה שונה (LVDT) משנה אינדוקציה הדדית עם עקירה. מעגל חיצוני מודד את ומתרגם אותו לאות חשמלי.

דוגמאות נפוצות

  • גלאי טמפרטורה (RTD): ראטאלף 1 (Tine חוט פלטינה אשר ההתנגדות שלו עולה בחיזוי עם טמפרטורה.
  • (ב) ,0) מדד אימון: 1:1 , חסימה מתכתית אשר שינויים ההתנגדות שלהם כאשר מתוח או דחוס בשימוש עבור כוח, לחץ, מדידה טורק.
  • (FLT:0) חיישן לחות קפטיבי: 1FLT:1 חומר דיאלקטרי סופג מים פנוי, שינוי הכניעה.
  • (FLT:0)Linear משתנה משנה משנה משנה משנה (LVDTib): FLT:1 An inductive transducer אשר מייצרת תפוקת AC שונה לעקירה הליבה.
  • (FLT:0) Thermistor:FLT:1 חומר סמילקטור עם יעילות טמפרטורה חזקה של התנגדות.

מאפיינים מרכזיים

  • (FLT:0) דרישה חיצונית: FLT:1, מתח הציטוט או זרם חייב להיות יציב ונקי כדי להימנע מהצגת שגיאות.
  • (FLT:0) תפוקה של לואוור: FLT:1 ; גלגולים פסיביים רבים (למשל, RTD, זנים) ניתן לממשק בקלות עם מגברים סטנדרטיים ללא התאמה מיוחדת.
  • (FLT:0) יכול למדוד כמויות סטטיות: FLT:1 כי הנכס החשמלי נשאר קבוע כל עוד גירוי הוא קבוע, טרנסדוקטורים פסיביים מתאימים היטב למדידות סטטיות או לאט.
  • (FLT:0) קבלת יכולת להוביל התנגדות: ראטאל:1 ; חוטים ארוכים המחברים את הטרנסנפורמטי לחוג המדידה יכולים להציג התנגדות נוספת, במיוחד בחיישנים מנוגדים. 3-wire או ארבע הגדרות אלחוטיות משמשים לעתים קרובות לפצות.

יתרונות

  • עלות נמוכה בהשוואה לטרנפורים פעילים רבים, במיוחד עבור יישומים בעלי שם גבוה כמו RTDs ו- Thermistors.
  • מבחר רחב של חומרים ותצורה מאפשר אופטימיזציה עבור מגוון מסוים וסביבות.
  • יציבות מעולה ויציבות חוזרת, במיוחד כאשר נבנות ממתכות אציליות (למשל, פלטינה).
  • יכול למדוד כמויות סטטיות ומפוארות, אשר לעתים קרובות לא ניתן לבצע שינויים פעילים.

חסרונות

  • דורש כוח חיצוני ועיגולים קשורים, הגדלת מורכבות המערכת וצריכת החשמל.
  • חימום עצמי יכול להיות בעיה: הזרם המצוטט דרך חיישן התנגדות יוצר חום שיכול לעוות את המדידה, במיוחד בחיישנים טמפרטורה.
  • לעתים קרובות פחות רגיש מאשר טרנסנפצים פעילים לשינויים קטנים; עשויים לדרוש יותר מגבר מתוחכם והפחתה של רעש.
  • הצורך בפיצוי חוטי עופרת זהירים ומאזן הגשר יכול להגביר את מאמצי העיצוב.

הבדלים מרכזיים בין אקטיביים ופסיביים

בעוד שני הסוגים משמשים להמיר תופעות פיזיות לסימנים חשמליים, עקרונות התפעול שלהם מובילים לאדריכלות מערכת שונה באופן יסודי.הסעיפים הבאים משווים אותם במספר ממדים קריטיים.

כוח דורש

ההבחנה הברורה ביותר היא אם חשמל חיצוני נחוץ.מעברים פעילים מייצרים את האנרגיה שלהם פלט מן measurand עצמו.לדוגמה, חיישן לחץ אדזואלקטרי מייצר דמיון ללחצים - אין צורך בסוללה.עברים פסיביים חייב להיות מונע על ידי מקור חיצוני: RTD צריך זרם כדי ליצור מתח, ו- LVDT דורש ציון AC.

תגית: Nature

טרנסנפורים פעילים מספקים מתח, נוכחי או מטען הקשורים ישירות לקלט.הפלט הוא לעתים קרובות קטן (מתתרמיות לייצר מיקרו וולט) ויכול להיות מושפע על ידי טעינה.עברים פסיביים, בניגוד, לשנות פרמטר חשמלי; המעגל המדידה חייב להמיר את הפרמטר הזה שינוי לתוך מתח או זרם.

רגישות והחלטה

טרנספורים פעילים יכולים להשיג רגישות גבוהה מאוד. a ⁇ electric accelerometer יכול לזהות תנודות דקות על סדר של micro-g's. Passive transducers כמו זנים דורשים עיצוב גשר זהיר כדי לפתור שינויים התנגדות קטנים (חלקים למיליון) עם זאת, טרנספורים פסיביים לעתים קרובות יש יציבות בסיסית טובה יותר ורעש נמוך יותר אם הציטוט הוא מסונן היטב.

טווח מדידה וקווירליות

רבים טרנסנפצים פעילים יש טווח דינמי לינארי מוגבל. ⁇ ⁇ הם טמאים AC-קומפודל, כלומר הם לא יכולים למדוד כוחות קבועים.הם גם מפגינים דליפה על תדרים נמוכים מאוד. transducers, במיוחד סוגים מנוגדים ו אינדוקטיביים, יכולים לכסות טווח ליניארי רחב מ DC למאות הרץ.

המונחים: environmental Robustness

טרנספורמטיבי נוטה להיות חזק יותר בסביבות קשות.מד סטרין יכול לפעול בטמפרטורות Cryogenic ולחץ גבוה. RTDs לשרוד חשיפה כימית עם היתות נאותה. אקטיבי transducers כמו thermocouples גם לעמוד בטמפרטורות גבוהות, אבל גבישים אדזואלקטריים יכולים לדעו בטמפרטורות גבוהות, לאבד את הרגישות שלהם. באופן כללי, טרנסדוקטרינטים פסיביים מציעים גמישות רבה יותר עבור מצבים קיצוניים - למרות ששני הסוגים דורשים אריזות מתאימות.

עלויות ומורכבות

טרנספורים פעילים הם לעתים קרובות יקרים יותר ליחידה כי הם מעסיקים חומרים מיוחדים (למשל, גבישי quartz, ⁇ מתכת מיוחדים) את התניה אות עבור טרנסנפצים פעילים - כגון מגברי מטען עבור חיישנים אדזואלקטריים - יכול גם להוסיף עלות.עברים פסיביים עצמם הם זולים יחסית (למשל, עלויות מעונות פשוטות), אבל העלות הכוללת עשויה להיות גבוהה יותר של מחזורי, כאשר הם כוללים עלויות גבוהות יותר, כגון אינדקס בעלות.

יישומים טיפוסיים

  • (FLT:0) טרנסג'נדרים: ניטור ויברציה 1 (Virbration ניטור), מנוע דופק זיהוי, הדמיה אולטרסאונד, pyrometry, חישה אור (פוטודות), קציר אנרגיה.
  • (FLT:0) עוברים מניתוחי טרנספורמטיביים: FLT:1ure Measure Measure (RTD, thermistor), לחץ על חישה (מדד אימון), מיקום רגיש (מעגל, LVDT), לחות תחושה (capacitive), מדידה ברמת הנוזל.

כיצד לבחור בין אקטיבי ו- Passive Transducers

יש צורך לנסח את הבחירה על ידי מגבלות ספציפיות של משימת המדידה:

  • (FLT:0)Power זמינות: VisFLT:1 אם החיישן חייב לפעול במיקום מרוחק ללא מקור חשמל מחווט, עובר פעיל (או אדם פסיבי עם קציר אנרגיה) עדיף על כך עבור מכשירים ניידים מופעלים סוללות, האופי שיוצר את עצמו של טרנסנפצים פעילים יכול להאריך את חיי הסוללה.
  • (FLT:0) טבע המכירוורד: ההרחבה 1 (Feloph:1) לאירועים דינמיים, גבוהים, טרנסנפצים פעילים כגון מדממים אגזואלקטריים מתאימים היטב.עבור פרמטרים סטטיים או לאט משתנים, טרנסים פסיביים כמו RTDs או LVDTs הם הכרחיים.
  • (FLT:0) תנאי חירום:FLT:1 טמפרטורות קיצוניות, אטמוספירה קורוזית, או קרינה גבוהה עשויים לטובת סוג אחד על השני.פלטינו RTDs לבצע היטב עד 850 מעלות צלזיוס, בעוד thermocouples יכול לעלות על 2000 מעלות צלזיוס. חיישנים Piezoelectric degrade מעל טמפרטורת קארי שלהם.
  • (FLT:0) דיוקנות ודיוק: כאשר הדיוק המוחלט הוא רב-חשיבות, טרנספורים פסיביים כמו פלטינה RTDs מספקים יציבות רבה ועקביות לסטנדרטים.
  • (FLT:0)Budget:FLT:1 עבור פרויקטים רגישים בעלות עם צרכים מדויקים בינוניים, טרנסדוקנטים פסיביים (שותפים, מדדי זנים) הם לעתים קרובות הבחירה הכלכלית. טרנסג'נדרים פעילים נוטים להיות שמורים למדידות מיוחדות שבו היכולות הייחודיות שלהם מצדיקות את ההוצאות.

שיקולים אמיתיים: שינוי אותות ואינטראקציה

לא פועל טרנסדוקר בבידוד.שני הסוגים הפעילים והפסיביים דורשים הצצה זהה עם אלקטרוניקה הזרם.עבור טרנסנפורמטיביים פעילים, האימפולס הגבוה של המקור קורא למגבר עם תנופה גבוהה מאוד וזרם הטיה נמוך.מגברי טעינה הם סטנדרטיים עבור חיישנים אדזואלקטריים.עבור טרנסנפצים פסיביים, המקור לצטט חייב להיות יציב - כל אחד באספקת או לתרגם ישירות לשגיאות מעגליות אלה הם לעתים קרובות למניעים.

מסקנה

טרנספורמטיבי Active andפאסיבי מייצגים שתי גישות משלימות למדידה פיזית. Active Transducers עצמית ליצור אות חשמלי מן measurand, המציע פשטות בחלוקת כוח ורגישות גבוהה לאירועים דינמיים. transive Transducers לשנות נכס חשמלי ודורשים צבירה חיצונית, מתן טמפרטורות חזקות ויציבות של כמויות סטטיות על פני טווחים.הבחירה בין אלה תלויה במסחר מעורב כוח, רגישות, טווח סביבתי, ודרישות ספציפיות של תהליכים אופטיים, כדי לענות על פני השטח, בזהירות, על ידי אבחון, על ידי אבחון, על ידי אבחון, על ידי אבחון יעיל יותר, על ידי אבחון חומרים מדויקים וספקת, על ידי אופטימיזציה של כל הגורמים המדויק של חומרים מאובטח של חומרים מאובטחים של חומרים מדויקים וספקת, על פני טווח יעיל יותר ויותר יציב של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של אמצעים מדויקים וספקית, על פני טווח יעיל יותר ויותר יציב של חומרים מאובטחים של אמצעים מדויקים וספקת של חומרים מאובטחים של אמצעים מדויקים וספקת של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטחים של אמצעים מדויקים וספקת של אמצעים סטנדרטיים של חומרים מאובטחים של חומרים מאובטח

(ב) לקריאה נוספת על יסודות טרנסנפורמטיביים ויישומים, מומלץ להתייעץ עם משאבים מ-FLT:0) מכשירים לאומיים על יסודות החיישן 1, FLT:2mga Engineering's thermocouple Guide from LT 3:0, ו-FLT:4Brüel & Kjær ההסבר של platzoelectrics acceleraleraleraleralthalthalthalthalthalthalalthalthalthalthalthalalalalal:5:5:5:5:5:555 .