Electromechanical Transducer : Gumagana, Mga Uri at Mga Aplikasyon Nito

Ang transduser ay isang elektronikong aparato na ginagamit upang baguhin ang enerhiya mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Sa pangkalahatan, binabago ng isang transduser ang isang anyo ng signal ng enerhiya sa isa pang anyo ng signal ng enerhiya. Ang mga halimbawa ng isang transduser ay; mikropono, solar cell, bombilya na maliwanag na maliwanag, de-koryenteng motor, atbp. Ang mga device na ito ay madalas na ginagamit kung saan ang mga signal ng kuryente ay pinapalitan sa iba pang pisikal na dami tulad ng puwersa, enerhiya, ilaw, metalikang kuwintas, posisyon, paggalaw, atbp. Mayroong iba't ibang uri ng transduser tulad ng kasalukuyang, presyon, magnetic field, thermocouple , piezoelectric, strain gauge , mutual induction, at electromechanical transducer. Tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng isang electromechanical transducer – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.

Ano ang Electromechanical Transducer?

Ang electromechanical transducer ay isang uri ng device na ginagamit upang i-convert ang alinman sa electrical signal sa sound wave tulad ng sa loudspeaker (o) convert ang sound wave sa electrical signal tulad ng sa mikropono. Sa madaling salita, ang aparato na nagko-convert ng mekanikal na paggalaw sa mga electric signal ay kilala electromechanical transducer . Ang mga halimbawa ng electromechanical transducer ay; loudspeaker, piezoelectric transducer, mikropono, at mekanismo ng pagsukat ng permanenteng magnet na instrumento.

Prinsipyo sa Paggawa ng Electromechanical Transducer

Gumagana lang ang isang electromechanical transducer sa pamamagitan ng pagpapalit ng mekanikal na paggalaw sa mga variation ng kasalukuyang o boltahe at kabaliktaran. Ang mga transduser na ito ay pangunahing ginagamit bilang mga mekanismo ng pag-activate sa loob ng mga awtomatikong control system at bilang mga sensor din ng mekanikal na paggalaw sa loob ng teknolohiya ng pagsukat at automation. Ang pag-uuri ng mga transduser na ito ay maaaring gawin batay sa prinsipyo ng conversion na ginagamit bilang electromagnetic, resistive, magnetoelectric, electrostatic na mga uri at pati na rin ang uri ng o/p signal tulad ng analog at digital na mga uri.

Ang mga uri ng transduser na ito ay tinatantya nang may kinalaman sa kanilang mga static at dynamic na katangian, ang sensitivity E = Δy/Δx, ang static na error sa signal, ang operating frequency range ng o/p signal at ang static na conversion error.

Electromechanical Transducer Diagram

Ang electromechanical transducer na ginagamit upang ipatupad ang Capnography technique ay ipinapakita sa ibaba. Ang pag-aaral ng carbon dioxide expiration ay tinatawag na capnometry. Ang electromechanical transducer sa sumusunod na diagram ay may IR light source na gumagawa ng malawak na spectrum radiation sa hanay na 2 hanggang 16 µm. Ang IR radiation source na ginagamit sa capnography ay dapat magkaroon ng pare-parehong emissivity, mataas na irradiance, spectral uniformity at malaking radiant area. Mula sa mga tunay na mapagkukunan, ang radiation ay palaging mababa kumpara sa isang perpektong blackbody, na may pinakamataas na emissivity.

Ang quartz tungsten halogen lamp na mainit na filament ay nagbibigay lamang ng malakas na malapit sa IR output. Sa diagram sa itaas, ang broadband infrared light ray ay dumadaan sa isang IR filter pagkatapos ay nagpapadala ito ng liwanag sa maximum na wavelength ng pagsipsip ng CO2 tulad ng 4.26 µm na may 0.07 μm ng bandwidth. Sa mababang frequency, ang liwanag na sinag ay na-sample sa pamamagitan ng umiikot na chopper wheel. Kapag umikot na ang gulong na ito, ang kanilang re ay isang posisyon kung saan man nagpapadala ang infrared na ilaw sa buong sample chamber at ang radiation ay nasisipsip sa pamamagitan ng mga available na CO2 molecule sa loob ng exhaled air.

Sa pangalawang posisyon, ang infrared na ilaw ay nagpapadala sa buong sample at sa mga reference chamber. Dito, ang Reference chamber ay selyadong may CO2. Sa natitirang lokasyon, walang ilaw na tumatawid sa rotary wheel. Ang radiation na nagpapadala sa buong gulong ay hindi na-absorb sa pamamagitan ng CO2 molecules at naipon lamang ng photodetector, sa pangkalahatan ay isang GeAs photodiode .

Ang pulsed photodiode o/p current frequency ay katumbas ng sampling at ang amplitude nito ay inaayos sa pamamagitan ng dami ng transmitted radiation. Ang oscillating signal intensity ay pinoproseso upang matukoy ang konsentrasyon ng CO2 sa hininga ng pasyente. Kaya sa pamamagitan ng paggamit ng capnography technique sa real-time, ang katayuan ng bentilasyon ng mga pasyente at gayundin ang mga potensyal na komplikasyon sa paghinga ay masusubaybayan ng mga provider ng pangangalagang pangkalusugan.

Mga Uri ng Electromechanical Transducer

Mayroong iba't ibang uri ng mga electromechanical transducer na tinatalakay sa ibaba.

Linear Variable Differential Transformer

Ang LVDT ay isang electromechanical transducer, na ginagamit upang baguhin ang rectilinear motion ng bagay kung saan ito ay konektado sa mekanikal sa isang variable na boltahe, kasalukuyang o electrical signal. Mangyaring sumangguni sa link na ito upang malaman ang higit pa tungkol sa LVDT.

Mangyaring sumangguni sa link na ito upang malaman ang higit pa tungkol sa LVDT .

Mga Elastomeric Transducers

Ang elastomeric transducer ay isang electromechanical transducer na ginagamit upang baguhin ang elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Ang mga polymeric na istruktura na nag-optimize sa mga transduser na ito ay higit sa lahat ay nakasalalay sa mga katangian ng dielectric. Ang mga na-optimize na miyembro ay binubuo ng silicone Q, polydimethylsiloxane PDMS at semirystalline polyurethane PUR. Kaya, ang semicrystalline polyurethane ay higit na ginusto dahil sa kanyang dielectric constant range mula 3 hanggang 10 at mataas na ionic conductivity, lalo na sa mataas na temperatura. Ang polydimethylsiloxane dielectric constant range ay medyo mababa mula 2.5 hanggang 3 at ang Silicone Q ay katulad ng semicrystalline polyurethane bagama't mayroon itong mababang glass transition temperature.

Piezoelectric Nanogenerator

Ang piezoelectric nanogenerator ay isang uri ng electromechanical transducer na ginagamit upang baguhin ang enerhiya mula sa mekanikal tungo sa elektrikal gamit ang piezoelectric ZnO nanowires na maaaring i-activate sa pamamagitan ng maliliit na pisikal na paggalaw at gumagana sa isang malaking hanay ng mga frequency. Ginagamit ang mga ito sa mga makabagong aplikasyon sa pangangalagang pangkalusugan dahil sa kanilang simpleng pagpapatupad, likas na nagpapagana sa sarili, at napakahusay na conversion ng enerhiya tulad ng electrical stimulation therapy, sa espasyo ng aktibong pag-detect at pag-ani ng biomechanical na enerhiya ng tao sa intermediary power sa itaas ng mga device ng katawan.

Dielectric Elastomer

Ang dielectric elastomer (DEs) ay isang electromechanical transducer, na ginagamit upang baguhin ang elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya. Gumagana ang mga elastomer na ito sa dalawang mode tulad ng actuator at general. Sa actuator mode, binabago nito ang enerhiya mula sa elektrikal patungo sa mekanikal samantalang, sa pangkalahatang mode, binago nito ang enerhiya mula sa mekanikal patungo sa elektrikal. Ito ay mga matalinong sistema ng materyal na bumubuo ng malalaking strain. Ang mga ito ay kabilang sa pangkat ng electroactive polymers. Ang mga ito ay may mataas na elastic energy density at magaan ang timbang.

Mga Kalamangan at Kahinaan

Ang mga pakinabang ng mga electromechanical transducers ay tinatalakay sa ibaba.

• Ang output ng transduser na ito ay madaling magamit sa pamamagitan ng pagpapadala at pagproseso para sa mga layunin ng pagsukat.
• Ang mga de-koryenteng sistema ay kinokontrol na may napakaliit na hanay ng kapangyarihan.
• Ang mga transduser na ito ay magbabawas sa mga epekto ng friction pati na rin ang iba pang mga mekanikal na non-linearity.
• Dahil sa integrated circuit technology, maraming mga system ang compact, portable at mas kaunting timbang.
• Walang pagkakataon ng mga mekanikal na pagkabigo.
• Ang mga problema sa mass inertia ay maaaring mabawasan.
• Walang mekanikal na pagkasira.

Ang disadvantages ng electromechanical transducers ay tinatalakay sa ibaba.

• Mahal ang transducer na ito.
• Habang nagdidisenyo ng circuit, dapat isaalang-alang ang pag-iipon ng mga epekto at aktibong bahagi ng pag-anod ng mga parameter. Kaya, gagawin nitong kumplikado ang disenyo.

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng isang Electromechanical Transducer ay tinatalakay sa ibaba.

• Ang electromechanical transducer ay ginagamit upang baguhin ang isang electrical signal sa sound wave o sound wave sa isang electrical signal.
• Binabago ng transduser na ito ang pisikal na paggalaw sa isang boltahe ng o/p, ang amplitude at yugto kung saan ang mga ito ay proporsyonal sa posisyon.
• Ang transducer na ito ay tumatanggap ng mga alon mula sa isang electric system at inihahatid ang mga ito sa isang mekanikal na sistema.
• Ginagamit ang mga ito para sa pagsukat ng vibration.
• Ito ay ginagamit upang magbigay ng linear na output na proporsyonal sa input ng angular displacement.
• Isang electromechanical transducer tulad ng RVDT ay pangunahing ginagamit para sa pagsukat ng angular displacement.
• Binabago ng device na ito ang signal mula sa elektrikal patungo sa mekanikal o pisikal na o/p sa pamamagitan ng mga gumagalaw na bahagi.
• Ang ganitong uri ng transducer ay pangunahing idinisenyo para sa pagpapalit ng torque motor sa loob ng fixed nozzle flapper servo tap.
• Kino-convert ng RVDT electromechanical transducer ang rectilinear motion ng isang bagay kung saan ito ay mekanikal na konektado sa isang katumbas na electrical signal.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng isang electromechanical transducer at isang electrochemical transducer?

Ang electromechanical transducer ay isang device na nagpapalit ng electrical signal sa sound wave kung hindi ay nagpapalit ng sound wave sa electrical signal. Ang electrochemical transducer ay ginagamit upang mag-ulat ng mga pagbabago sa anyo ng isang de-koryenteng signal na direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng analyte.

Paano mo pipiliin ang tamang electromechanical transducer para sa isang partikular na aplikasyon?

Maraming parameter ang kailangang isaalang-alang habang pumipili ng electromechanical transducer tulad ng operating range, katumpakan, operating principle, sensitivity, loading effect, environment compatibility, atbp.

Maaari bang gamitin ang mga electromechanical transducer sa mga mapanganib na kapaligiran?

Kapag ang isang electromechanical transducer ay konektado sa kuryente sa anumang kagamitan sa isang mapanganib na kapaligiran kung gayon ang isang electrical safety barrier ay dapat gamitin sa loob ng serye sa pamamagitan ng koneksyon.

Paano mo i-calibrate ang isang electromechanical transducer?

Ang mekanikal na transduser ay dapat na i-calibrate sa buong panahon ng serbisyo nito dahil ang sensitivity ng transduser na ito ay nagbabago batay sa paggamit at mga stress na inilapat sa mga materyales kung saan sila ginawa. Kaya, ang isang paraan ng katumbasan ay ginagamit upang i-calibrate ang isang electromechanical transducer na nagbibigay ng isang paglalarawan ng prinsipyo ng pamamaraan at pagkatapos nito ang mga aplikasyon nito habang nag-calibrate ng isang electromechanical transducer.

Ano ang ilang karaniwang tip sa pag-troubleshoot para sa mga electromechanical transducer?

• Ang pag-troubleshoot ay ginagamit upang suriin kung gumagana ang isang transduser o hindi gamit ang isang voltmeter. Ikonekta ang transduser na ito sa voltmeter at pukawin ang transduser sa pamamagitan ng wastong boltahe ng paggulo. Pagkatapos na sukatin ang output boltahe ng transduser nang walang load.
• Siguraduhin kung ang load at pressure ay pare-pareho o hindi.
• I-verify ang katatagan ng excitation power supply.
• Suriin ang millivolt o/p sa pamamagitan ng voltmeter.
• Tiyakin para sa RFI o EMI interference.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng electromechanical transduser – gumagana prinsipyo, uri, pakinabang, disadvantages at aplikasyon. Ang transducer na tumatanggap ng mga wave mula sa isang electric system at nagpapadala ng mga ito sa isang mekanikal na sistema ay kilala rin bilang isang electromagnetic transducer. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang transducer?