Un transductor es un dispositivo electrónico que se utiliza para cambiar la energía de una forma a otra. Generalmente, un transductor cambia una forma de señal de energía a otra forma de señal de energía. Los ejemplos de un transductor son; micrófonos, celdas solares, bombillas incandescentes, motores eléctricos, etc. Estos dispositivos se utilizan con frecuencia cuando las señales eléctricas se cambian a otras cantidades físicas como fuerza, energía, luz, torsión, posición, movimiento, etc. Hay diferentes tipos de transductores como la corriente, la presión, el campo magnético, par termoeléctrico , piezoeléctrico, medidor de tensión , inducción mutua y transductor electromecánico. Este artículo analiza una descripción general de un transductor electromecánico – trabajar con aplicaciones.
¿Qué es el transductor electromecánico?
Un transductor electromecánico es un tipo de dispositivo que se utiliza para convertir una señal eléctrica en ondas de sonido como en un altavoz o convierte una onda de sonido en una señal eléctrica como en un micrófono. En otras palabras, el dispositivo que convierte el movimiento mecánico en señales eléctricas se conoce transductor electromecánico . Los ejemplos de transductores electromecánicos son; un altavoz, un transductor piezoeléctrico, un micrófono y un mecanismo de medición del instrumento de imán permanente.
Principio de funcionamiento del transductor electromecánico
Un transductor electromecánico simplemente funciona cambiando el movimiento mecánico en variaciones de corriente o voltaje y viceversa. Estos transductores se utilizan principalmente como mecanismos de activación dentro de los sistemas de control automático y también como sensores de movimiento mecánico dentro de la tecnología de medición y automatización. La clasificación de estos transductores se puede hacer en base al principio de conversión utilizado como tipo electromagnético, resistivo, magnetoeléctrico, electrostático y también el tipo de señal o/p como tipo analógico y digital.
Estos tipos de transductores se estiman con respecto a sus características estáticas y dinámicas, la sensibilidad E = Δy/Δx, el error de señal estática, el rango de frecuencia de operación de la señal o/p y el error de conversión estática.
Diagrama de transductor electromecánico
A continuación se muestra el transductor electromecánico que se utiliza para implementar la técnica de Capnografía. El estudio de la expiración del dióxido de carbono se llama capnometría. El transductor electromecánico del siguiente diagrama tiene una fuente de luz IR que produce radiación de amplio espectro en el rango de 2 a 16 µm. Las fuentes de radiación IR que se utilizan en la capnografía deben tener una emisividad uniforme, alta irradiancia, uniformidad espectral y un área radiante grande. De fuentes reales, la radiación siempre es baja en comparación con un cuerpo negro ideal, que tiene la emisividad más alta.
El filamento caliente de las lámparas halógenas de tungsteno de cuarzo simplemente proporciona una fuerte salida de IR cercano. En el diagrama anterior, el rayo de luz infrarroja de banda ancha pasa a través de un filtro IR y luego transmite luz en la longitud de onda de máxima absorción del CO2, como 4,26 µm con 0,07 µm de ancho de banda. A bajas frecuencias, el rayo de luz se muestrea a través de una rueda de corte giratoria. Una vez que esta rueda gira, su fuego es una posición donde la luz infrarroja se transmite a través de la cámara de muestra y la radiación se absorbe a través de las moléculas de CO2 disponibles en el aire exhalado.
En una segunda posición, la luz infrarroja se transmite por toda la muestra y las cámaras de referencia. Aquí, la cámara de referencia está sellada con CO2. En la ubicación restante, ninguna luz cruza la rueda giratoria. La radiación que se transmite a través de la rueda no fue absorbida por las moléculas de CO2 y simplemente es captada por el fotodetector, generalmente un GeAs. fotodiodo .
La frecuencia de corriente o/p del fotodiodo pulsado es equivalente al muestreo y su amplitud se ajusta a través de la cantidad de radiación transmitida. La intensidad de la señal oscilante se procesa para decidir la concentración de CO2 en la respiración del paciente. Entonces, al usar la técnica de capnografía en tiempo real, los proveedores de atención médica pueden monitorear el estado de ventilación de los pacientes y también las posibles complicaciones respiratorias.
Tipos de transductores electromecánicos
Existen diferentes tipos de transductores electromecánicos que se analizan a continuación.
Transformador diferencial variable lineal
LVDT es un transductor electromecánico, que se utiliza para cambiar el movimiento rectilíneo del objeto al que está conectado mecánicamente en un voltaje variable, corriente o señal eléctrica. Consulte este enlace para obtener más información sobre LVDT.
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Transductores elastoméricos
El transductor elastomérico es un transductor electromecánico que se utiliza para cambiar la energía eléctrica en energía mecánica. Las estructuras poliméricas que optimizan estos transductores dependen principalmente de las propiedades del dieléctrico. Los miembros optimizados consisten en silicona Q, polidimetilsiloxano PDMS y poliuretano semicristalino PUR. Por lo tanto, se prefiere principalmente el poliuretano semicristalino debido a su rango de constante dieléctrica de 3 a 10 y alta conductividad iónica, particularmente a temperaturas elevadas. El rango de la constante dieléctrica del polidimetilsiloxano es comparativamente bajo, de 2,5 a 3, y Silicone Q es similar al poliuretano semicristalino, aunque tiene una temperatura de transición vítrea baja.
Nanogenerador piezoeléctrico
El nanogenerador piezoeléctrico es un tipo de transductor electromecánico que se utiliza para cambiar la energía de mecánica a eléctrica utilizando nanocables piezoeléctricos de ZnO que pueden activarse a través de pequeños movimientos físicos y trabajar en una amplia gama de frecuencias. Estos se utilizan en aplicaciones de atención médica innovadoras debido a su implementación simple, naturaleza autoalimentada y conversión de energía altamente eficiente como la terapia de estimulación eléctrica, en el espacio de detección activa y recolección de energía biomecánica humana para dispositivos intermedios por encima del cuerpo.
Elastómeros dieléctricos
El elastómero dieléctrico (DE) es un transductor electromecánico que se utiliza para cambiar la energía eléctrica en energía mecánica. Estos elastómeros funcionan en dos modos como actuador y general. En modo actuador, cambia la energía de eléctrica a mecánica mientras que, en modo general, convierte la energía de mecánica a eléctrica. Estos son sistemas de materiales inteligentes que generan grandes deformaciones. Estos pertenecen al grupo de los polímeros electroactivos. Estos tienen una alta densidad de energía elástica y son livianos.
Ventajas y desventajas
El ventajas de los transductores electromecánicos se discuten a continuación.
- Esta salida del transductor se puede utilizar fácilmente mediante la transmisión y el procesamiento con fines de medición.
- Los sistemas eléctricos se controlan con un rango de potencia extremadamente pequeño.
- Estos transductores reducirán los efectos de fricción así como otras no linealidades mecánicas.
- Debido a la tecnología de circuitos integrados, muchos sistemas son compactos, portátiles y de menor peso.
- No hay posibilidad de fallas mecánicas.
- Los problemas de inercia de masa pueden reducirse.
- Sin desgaste mecánico.
El desventajas de los transductores electromecanicos se discuten a continuación.
- Este transductor es caro.
- Durante el diseño del circuito, se deben considerar los efectos del envejecimiento y la desviación de los parámetros de los componentes activos. Entonces, esto hará que el diseño sea complejo.
Aplicaciones
El aplicaciones de un transductor electromecánico se discuten a continuación.
- El transductor electromecánico se utiliza para convertir una señal eléctrica en ondas sonoras o ondas sonoras en una señal eléctrica.
- Este transductor cambia el movimiento físico en un voltaje o/p, la amplitud y la fase son proporcionales a la posición.
- Este transductor recibe ondas de un sistema eléctrico y las transmite a un sistema mecánico.
- Estos se utilizan para medir la vibración.
- Esto se utiliza para proporcionar la salida lineal que es proporcional a la entrada de desplazamiento angular.
- Un transductor electromecánico como RVDT se utiliza principalmente para medir el desplazamiento angular.
- Este dispositivo cambia la señal de eléctrica a mecánica o física o/p a través de partes móviles.
- Este tipo de transductor está diseñado principalmente para reemplazar el motor de torque dentro del servo grifo de aleta de boquilla fija.
- El transductor electromecánico RVDT convierte el movimiento rectilíneo de un objeto al que está conectado mecánicamente en una señal eléctrica equivalente.
¿Cuál es la diferencia entre un transductor electromecánico y un transductor electroquímico?
El transductor electromecánico es un dispositivo que cambia una señal eléctrica en ondas de sonido o cambia una onda de sonido en una señal eléctrica. El transductor electroquímico se usa para informar cambios en forma de una señal eléctrica que es directamente proporcional a la concentración del analito.
¿Cómo se selecciona el transductor electromecánico adecuado para una aplicación en particular?
Hay muchos parámetros que deben tenerse en cuenta al seleccionar un transductor electromecánico, como rango operativo, precisión, principio operativo, sensibilidad, efecto de carga, compatibilidad ambiental, etc.
¿Se pueden utilizar transductores electromecánicos en entornos peligrosos?
Cuando un transductor electromecánico se conecta eléctricamente a cualquier equipo en un entorno peligroso, se debe utilizar una barrera de seguridad eléctrica en serie para la conexión.
¿Cómo se calibra un transductor electromecánico?
El transductor mecánico debe calibrarse durante todo su período de servicio porque la sensibilidad de este transductor cambia según el uso y las tensiones aplicadas sobre los materiales de los que están hechos. Entonces, se usa un método de reciprocidad para calibrar un transductor electromecánico que proporciona una descripción del principio de la técnica y luego sus aplicaciones al calibrar un transductor electromecánico.
¿Cuáles son algunos consejos comunes para la resolución de problemas de transductores electromecánicos?
- La resolución de problemas se utiliza para comprobar si un transductor funciona o no con un voltímetro. Conecte este transductor al voltímetro y excite el transductor a través del voltaje de excitación adecuado. Después de eso, mida el voltaje de salida del transductor sin carga.
- Asegúrese de que la carga y la presión sean constantes o no.
- Verifique la estabilidad de la fuente de alimentación de excitación.
- Verifique los milivoltios o/p a través del voltímetro.
- Asegúrese de interferencia RFI o EMI.
Por lo tanto, esta es una descripción general de la electromecánica. transductor - trabajando principio, tipos, ventajas, desventajas y aplicaciones. Un transductor que recibe ondas de un sistema eléctrico y las transmite a un sistema mecánico también se conoce como transductor electromagnético. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es un transductor?
