Sadržaj
- Primjeri pretvornika
- Objašnjen piezoelektrični učinak
- Piezoelektrični pretvarač u odnosu na razlike senzora
- Ostale skupine primjera pretvornika
- Primjena dijafragmičkih pretvarača
- Fizika i primjene pretvarača tlaka
Od mikrofona na koncertima do pH sondi koji testiraju kemikalije na kiselost, naći ćete pretvarače u širokom spektru primjena. Ime transduktor odnosi se na bilo koji uređaj koji mehaničke pojave pretvara u električne pojave ili obrnuto. Zbog toga se pojavljuju na mnogim područjima života, od radiotelefona do slušalica.
Primjeri pretvornika
Mnogo je načina za opisivanje različitih primjena pretvornika jer postoji toliko načina kategorizacije. Jedna općenita metoda koja pokazuje kako se međusobno razlikuju je usporedba načina na koji pretvarači pretvaraju energiju i grupiraju ih prema ovome.
Primjer primjene pretvorbe pretvornika je temperaturni pretvarač koji pretvara temperaturu u električni potencijal. Ova metoda kategorizacije korisna vam je kad vam kažem za koju se vrstu pretvornika koristi.
Pretvarači mogu biti fotonaponski, piezoelektrični, kemijski, bazirani na međusobnoj indukciji, elektromagnetski, fotokondukterski ili Hall-ov efekt. fotonaponski pretvornik pretvara svjetlost u električnu energiju. Piezoelektrični pretvarači koristite piezoelektrični učinak za pretvaranje mehaničkog naprezanja u električnu energiju. Kemijski pretvarači pretvaraju kemijsku energiju u druge oblike energije.
Pretvarači koji koriste uzajamna indukcija izmjerite količinu kao što su moment, sila, brzina, linearni pomak, tlak, ubrzanje ili neko drugo svojstvo i reagirajte s promjenom u induktanca, sposobnost vodiča da se suprotstavi električnoj struji primijenjenoj kroz njega.
Elektromagnetski pretvarači pretvoriti promjene u magnetskom polju u električnu energiju. Fotoprevodnički pretvarači pretvara sunčevu svjetlost u električnu energiju. Pretvarači koji se oslanjaju na Hall efekt (proizvodnja razlike napona preko električnog vodiča) pretvaraju promjene u magnetskom polju u električnu energiju.
Neke od ovih vrsta pretvarača imaju svoju primjenu u svakodnevnim uređajima, poput kako se piezoelektrični pretvarači koriste u električnim upaljačima za cigarete u kojima, kad pritisnete njegov gumb, čekićem s oprugom udara piezoelektrični kristal koji stvara napon preko iskričavog razmaka do zapaliti plin.
Ostali se koriste u velikim projektima poput najvećeg pretvarača zakretnog momenta na svijetu, težine 4,6 tona i mjerenja zakretnog momenta do 10MNm, objavio je Date Electronics.
Objašnjen piezoelektrični učinak
Piezoelektrični učinak možete pronaći u mnogim materijalima, ali važno je razlikovati ih od senzora, jedne od njihovih primjena u pretvaračima. Piezoelektrični pretvarači postavljaju materijal između dvije metalne ploče. Postavljanje stvara piezoelektričnost kada se materijal gura zajedno. To pretvara mehaničku silu pritiska u električnu energiju.
O piezoelektričnom materijalu koji se pritisne zajedno možete razmišljati kao bateriju s pozitivnim i negativnim krajem. Struja teče ako spojite dva lica baterije u električnom krugu.
I obrnuto je moguće. Ako biste potaknuli električnu struju preko materijala, ona bi se podvrgnula mehaničkom naprezanju, koje se zbija zajedno, poznato kao obrnuti piezoelektrični učinak, a u piezoelektričnim senzorima koriste se i naprijed i natrag mehanizmi.
Piezoelektrični pretvarač u odnosu na razlike senzora
Piezoelektrični senzori razlikuju se od pretvarača po tome što imaju specifičan primjer piezoelektričnog pretvarača koji koristi određenu vrstu sile pretvorene u električnu energiju koja ukazuje da se dogodilo neka vrsta opažanja. Kad promatrate piezoelektrični učinak u prirodi, poput prirodnih izvora šećera od trske, Berlinita i kvarca, oni mogu djelovati kao senzori biološke sile koji vam mogu reći je li izvršena određena kemijska reakcija kao rezultat piezoelektričnog učinka.
Slično tome, piezoelektrični senzori koje inženjeri stvaraju mogu otkriti razlike u tlaku u zvuku za upotrebu u mikrofonima, pickupima za električnu gitaru, medicinskim slikama i industrijskim nedestruktivnim ispitivanjima. U kontrastu, piezoelektrični pokretači koristite obrnuti piezoelektrični učinak da inducirate mehanički napon kao odgovor na primijenjenu električnu struju.
Električni dipolni momenti (odvajanje pozitivnih i negativnih naboja u materijalu) od kristalnih rešetkastih struktura u materijalima uzrokuju pojavu piezoelektričnog učinka. Kako se materijali zajedno savijaju, dipoli se postavljaju na takav način da električni naboj može teći.
Poliranje, postupak u kojem se za poravnavanje regija dipola koristi veliko električno polje, može se provesti na nekim piezoelektričnim materijalima kako bi se povećala njihova učinkovitost. Ovi piezoelektrični materijali ne bi trebali imati središte simetrije jer bi se, ako bi se to dogodilo, neto naboj otkazao do nule i struja ne bi mogla teći.
Ostale skupine primjera pretvornika
Kako su pretvarači toliko široki s mnogim aplikacijama, možete ih grupirati i po drugim metodama. Pretvarači se mogu sortirati u vrstu veličine koju mjere. Postoje pretvarači koji mjere temperaturu, tlak, pomak, silu, protok i induktivnost.
Termoparovi mjere temperaturu i na njoj daju određeni električni napon. Dijafragmatski pretvaračs pretvoriti promjene tlaka u male promjene pomaka dijafragme. Oni koriste materijal s mikroskopskim otvorima koji omogućuju transport vode i hidroksilnih iona ili plinova između anode i katode električne ćelije.
Primjena dijafragmičkih pretvarača
Naprezanje, uređaji koji otkrivaju minutne promjene električne otpornosti kada se na njih primjenjuje mehanička sila, sjajan su primjer primjene dijafragmskih pretvarača. Koriste se u vagama kao precizne metode mjerenja mase predmeta ili materijala koji su na njih postavljeni. Naprezači otkrivaju male promjene veličine mjerača kao odgovor na otpor inducirane električne struje.
Konačni mjerači izrađeni su cik-cak uzorkom na podlozi koja otkriva promjene u otporu. Faktor mjerenja predstavlja ovu osjetljivost na promjene i može se izračunati kao promjena otpora podijeljena s vrijednošću naprezanja kao δR / δS.
Žica je nominalno kružnog presjeka. Kako se na mjerač primjenjuje naprezanje, oblik poprečnog presjeka žice otpornosti iskrivljava, mijenjajući područje poprečnog presjeka. Kako je otpor žice po jediničnoj duljini obrnuto proporcionalan površini poprečnog presjeka, dolazi do posljedične promjene u otporu.
Odnos ulaza i izlaza naponskog kalibra izražava se kalibracijskim faktorom, koji je definiran kao promjena otpora δR za zadanu vrijednost naprezanja δS, odnosno faktor mjera = δR / δS. Mehanizmi koji stoje iza mjerača naprezanja, iako su slični onima piezoelektričnog učinka, pokazuju koliko su široke primjene u fizici i inženjerstvu za pretvornike.
Iako obojica pretvaraju mehaničku energiju u električnu, piezoelektrični učinak uglavnom se oslanja na kemijski sastav materijala, dok naponski mjerač upotrebljava otpor u električnom krugu.
Fizika i primjene pretvarača tlaka
pretvarač pritiska je još jedan primjer mjernog pretvarača. Pretvarač tlaka koristi mjerač naprezanja od silicija za izračunavanje struje koja ima odgovarajući tlak i pomak razine vode. Za ove vrste pretvarača, 9,8 kPa tlaka je u korelaciji s 1 m visine vode.
Pretvarač pritiska obično koristi ventilirane kablove za smanjenje utjecaja atmosferskih promjena tlaka zajedno s digitalnim logerom podataka za kontinuirani izlaz podataka koji znanstvenik ili inženjer može lako analizirati.
Opći pretvarač tlaka također može pretrpjeti začepljenje kao rezultat željeznog hidroksida i drugih materijala koji nastaju kao talog, oštećenja od kiselih okoliša ili korozije zbog plina za njihovu upotrebu u rudarskim uvjetima.