Andur on elektrooniline seade, mida kasutatakse energia muutmiseks ühest vormist teise. Tavaliselt muudab muundur ühe energiasignaali vormi teise energiasignaali vormiks. Anduri näited on; mikrofonid, päikesepatareid, hõõglambid, elektrimootorid jne. Neid seadmeid kasutatakse sageli siis, kui elektrilised signaalid muudetakse muudeks füüsilisteks suurusteks nagu jõud, energia, valgus, pöördemoment, asend, liikumine jne. erinevat tüüpi muundurid nagu vool, rõhk, magnetväli, termopaar , piesoelektriline, deformatsioonimõõtur , vastastikune induktsioon ja elektromehaaniline muundur. Selles artiklis käsitletakse ülevaadet an elektromehaaniline muundur - rakendustega töötamine.
Mis on elektromehaaniline muundur?
Elektromehaaniline muundur on teatud tüüpi seade, mida kasutatakse kas elektrisignaali muundamiseks helilaineteks nagu valjuhääldis (või helilaine muundamiseks elektriliseks signaaliks nagu mikrofonis). Teisisõnu, seade, mis muudab mehaanilise liikumise elektrilisteks signaalideks, on teada elektromehaaniline muundur . Elektromehaaniliste muundurite näited on: valjuhääldi, piesoelektriline muundur, mikrofon ja püsimagnetinstrumendi mõõtemehhanism.
Elektromehaanilise muunduri tööpõhimõte
Elektromehaaniline muundur lihtsalt töötab, muutes mehaanilise liikumise voolu või pinge variatsioonideks ja vastupidi. Neid muundureid kasutatakse peamiselt aktiveerimismehhanismidena automaatjuhtimissüsteemides ja ka mehaanilise liikumise anduritena mõõtmis- ja automaatikatehnoloogias. Neid muundureid saab klassifitseerida muunduspõhimõtte alusel, mida kasutatakse elektromagnetiliste, takistuslike, magnetoelektriliste, elektrostaatilise tüübina ja ka o/p-signaali tüübi järgi, nagu analoog- ja digitaaltüüpi.
Seda tüüpi andureid hinnatakse nende staatiliste ja dünaamiliste omaduste, tundlikkuse E = Δy/Δx, staatilise signaali vea, o/p signaali töösagedusvahemiku ja staatilise teisendusvea alusel.
Elektromehaanilise anduri skeem
Kapnograafia tehnika rakendamiseks kasutatav elektromehaaniline muundur on näidatud allpool. Süsinikdioksiidi aegumise uurimist nimetatakse kapnomeetriaks. Järgmisel diagrammil kujutatud elektromehaanilisel muunduril on IR-valgusallikas, mis tekitab laia spektriga kiirgust vahemikus 2–16 µm. Kapnograafias kasutatavatel IR-kiirgusallikatel peaks olema ühtlane kiirgusvõime, kõrge kiirgustihedus, spektraalne ühtlus ja suur kiirgusala. Reaalsetest allikatest lähtuv kiirgus on alati madal, võrreldes ideaalse musta kehaga, millel on kõrgeim kiirgusvõime.
Kvarts-volframhalogeenlampide kuum hõõgniit tagab lihtsalt tugeva IR-väljundi. Ülaltoodud diagrammil läbib lairiba infrapunavalguskiirgus läbi IR-filtri, seejärel edastab see valgust CO2 maksimaalse neeldumislainepikkusega, näiteks 4,26 µm, ribalaiusega 0,07 µm. Madalatel sagedustel võetakse valguskiire proov läbi pöörleva hakkimisratta. Kui see ratas pöörleb, on nende asend kõikjal, kus infrapunavalgus levib kogu proovikambris ja kiirgus neeldub väljahingatavas õhus olevate CO2 molekulide kaudu.
Teises asendis läbib infrapunavalgus läbi kogu näidise ja võrdluskambrid. Siin on võrdluskamber suletud CO2-ga. Ülejäänud kohas ükski tuli ei ületa pöörlevat ratast. Kogu rattas leviv kiirgus ei neeldunud läbi CO2 molekulide ja selle kogub lihtsalt fotodetektor, tavaliselt GeAs. fotodiood .
Impulss-fotodioodi o/p voolusagedus on samaväärne diskreetimissagedusega ja selle amplituudi reguleeritakse edastatava kiirguse koguse kaudu. Võnkuva signaali intensiivsust töödeldakse, et otsustada CO2 kontsentratsiooni patsiendi hingeõhus. Seega saavad tervishoiutöötajad kapnograafiatehnikat kasutades reaalajas jälgida patsientide ventilatsiooni seisundit ja ka võimalikke hingamistüsistusi.
Elektromehaaniliste muundurite tüübid
Elektromehaanilisi muundureid on erinevat tüüpi, mida käsitletakse allpool.
Lineaarne muutuja diferentsiaaltrafo
LVDT on elektromehaaniline muundur, mida kasutatakse objekti sirgjoonelise liikumise muutmiseks, millega see on mehaaniliselt ühendatud, muutuva pinge, voolu või elektrisignaaliks. LVDT kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki.
Selle kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki LVDT .
Elastomeersed muundurid
Elastomeerne muundur on elektromehaaniline muundur, mida kasutatakse elektrienergia muutmiseks mehaaniliseks energiaks. Neid muundureid optimeerivad polümeersed struktuurid sõltuvad peamiselt dielektriku omadustest. Optimeeritud osad koosnevad silikoonist Q, polüdimetüülsiloksaan PDMS ja poolkristalliline polüuretaan PUR. Seega eelistatakse poolkristallilist polüuretaani peamiselt selle dielektrilise konstandi vahemikus 3 kuni 10 ja kõrge ioonjuhtivuse tõttu, eriti kõrgetel temperatuuridel. Polüdimetüülsiloksaani dielektrilise konstandi vahemik on suhteliselt madal, vahemikus 2,5 kuni 3, ja Silicone Q sarnaneb poolkristallilise polüuretaaniga, kuigi sellel on madal klaasistumistemperatuur.
Piesoelektriline nanogeneraator
Piesoelektriline nanogeneraator on ühte tüüpi elektromehaanilised muundurid, mida kasutatakse energia muutmiseks mehaanilisest elektriliseks, kasutades piesoelektrilisi ZnO nanojuhtmeid, mida saab aktiveerida väikeste füüsiliste liigutustega ja töötada tohutul hulgal sagedustel. Neid kasutatakse uuenduslikes tervishoiurakendustes nende lihtsa rakendamise, isetoitelise olemuse ja ülitõhusa energia muundamise (nt elektrilise stimulatsiooniteraapia) tõttu aktiivse tuvastamise ja inimese biomehaanilise energia kogumise ruumis kehaseadmete kohal olevaks vahevõimsuseks.
Dielektrilised elastomeerid
Dielektriline elastomeer (DE) on elektromehaaniline muundur, mida kasutatakse elektrienergia muutmiseks mehaaniliseks energiaks. Need elastomeerid töötavad kahes režiimis, nagu ajam ja üldine. Täiturmehhanismi režiimis muudab see energia elektrilisest mehaaniliseks, samas kui üldrežiimis muudab see energia mehaanilisest elektriliseks. Need on nutikad materjalisüsteemid, mis tekitavad suuri pingeid. Need kuuluvad elektroaktiivsete polümeeride rühma. Need on suure elastse energiatihedusega ja kerged.
Eelised ja miinused
The elektromehaaniliste muundurite eelised arutatakse allpool.
- Seda anduri väljundit saab hõlpsasti kasutada mõõtmise eesmärgil edastamise ja töötlemise teel.
- Elektrisüsteeme juhitakse äärmiselt väikese võimsusvahemikuga.
- Need muundurid vähendavad hõõrdumist ja muid mehaanilisi mittelineaarsusi.
- Integraallülituse tehnoloogia tõttu on paljud süsteemid kompaktsed, kaasaskantavad ja väiksema kaaluga.
- Mehaaniliste rikete tõenäosus puudub.
- Massiinertsi probleeme saab vähendada.
- Mehaaniline kulumine puudub.
The elektromehaaniliste muundurite puudused arutatakse allpool.
- See andur on kallis.
- Ahela projekteerimisel tuleks arvestada vananemismõjude ja aktiivsete komponentide parameetrite triivimisega. Seega muudab see disaini keeruliseks.
Rakendused
The elektromehaanilise muunduri rakendused arutatakse allpool.
- Elektromehaanilist muundurit kasutatakse elektrisignaali muutmiseks helilaineteks või helilainete elektriliseks signaaliks.
- See muundur muudab füüsilise liikumise o/p pingeks, amplituudi ja faasi, kus need on proportsionaalsed asendiga.
- See muundur võtab vastu laineid elektrisüsteemist ja edastab need mehaanilisele süsteemile.
- Neid kasutatakse vibratsiooni mõõtmiseks.
- Seda kasutatakse lineaarse väljundi saamiseks, mis on võrdeline nurknihke sisendiga.
- Elektromehaaniline andur nagu RVDT kasutatakse peamiselt nurknihke mõõtmiseks.
- See seade muudab signaali elektrilisest mehaaniliseks või füüsiliseks o/p-ks liikuvate osade kaudu.
- Seda tüüpi muundurid on mõeldud peamiselt pöördemomendi mootori asendamiseks fikseeritud otsiku klapi servokraani sees.
- RVDT elektromehaaniline muundur muudab objekti sirgjoonelise liikumise, millega see on mehaaniliselt ühendatud, samaväärseks elektrisignaaliks.
Mis vahe on elektromehaanilisel anduril ja elektrokeemilisel muunduril?
Elektromehaaniline muundur on seade, mis muudab elektrisignaali helilaineteks, vastasel juhul muudab helilaine elektriliseks signaaliks. Elektrokeemilist muundurit kasutatakse muutustest teatamiseks elektrilise signaali kujul, mis on otseselt proportsionaalne analüüdi kontsentratsiooniga.
Kuidas valida konkreetse rakenduse jaoks õige elektromehaaniline muundur?
Elektromehaanilise muunduri valimisel tuleb arvestada paljude parameetritega, nagu töövahemik, täpsus, tööpõhimõte, tundlikkus, laadimisefekt, keskkonnaga ühilduvus jne.
Kas elektromehaanilisi andureid saab kasutada ohtlikes keskkondades?
Kui elektromehaaniline muundur on elektriliselt ühendatud mis tahes seadmega ohtlikus keskkonnas, tuleks ühenduse kaudu kasutada järjestikku elektrilist kaitsetõket.
Kuidas kalibreerida elektromehaanilist andurit?
Mehaaniline andur peab olema kalibreeritud kogu selle kasutusaja jooksul, kuna selle anduri tundlikkus muutub olenevalt kasutamisest ja materjalidele, millest see on valmistatud, rakendatud pingetest. Seega kasutatakse elektromehaanilise muunduri kalibreerimiseks vastastikkuse meetodit, mis kirjeldab tehnika põhimõtet ja seejärel selle rakendusi elektromehaanilise muunduri kalibreerimisel.
Millised on elektromehaaniliste muundurite levinumad tõrkeotsingu näpunäited?
- Veaotsingut kasutatakse voltmeetriga, et kontrollida, kas andur töötab või mitte. Ühendage see andur voltmeetriga ja ergastage andur õige ergutuspinge kaudu. Pärast seda mõõtke anduri väljundpinget koormuseta.
- Veenduge, et koormus ja rõhk on püsivad või mitte.
- Kontrollige ergutustoiteallika stabiilsust.
- Kontrollige voltmeetri kaudu millivolti o/p.
- Kontrollige RFI- või EMI-häireid.
Seega on see ülevaade elektromehaanilisest muundur – töökorras põhimõte, tüübid, eelised, puudused ja rakendused. Andurit, mis võtab vastu elektrisüsteemist laineid ja edastab need mehaanilisele süsteemile, nimetatakse ka elektromagnetiliseks muunduriks. Siin on teile küsimus, mis on andur?
