Transduserlər enerjini bir formadan digərinə çevirmək üçün istifadə olunan elektron cihazlardır. Onlardan müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur tibbi görüntüləmə üçün sənaye avtomatlaşdırılması.
Bu yazıda biz çeviricilərin nə olduğunu və onların necə istifadə edildiyini nəzərdən keçirəcəyik. Fərqliləri əhatə edəcəyik çeviricilərin növləri, onların tətbiqləri və necə istifadə olunduğu:
Transduserin tərifi
Transduser enerjini bir formadan digərinə çevirən cihazdır. Transduserlərin əksəriyyəti çevirir akustik və ya mexaniki enerji (yəni səs dalğaları və ya vibrasiya) elektrik siqnallarına və ya əksinə, işıqdan, temperaturdan, təzyiqdən, maqnit sahəsindən və mövqe dəyişənlərindən enerjini ölçülə bilən elektrik dəyərlərinə çevirə bilənlər də var.
Tez-tez istifadə olunan çeviricilərə nümunələr bunlardır:
- mikrofonlar akustik enerjini elektrik siqnallarına çevirən;
- dinamiklər elektrik siqnallarını akustik dalğalara çevirən;
- termistorlar temperaturun dəyişməsini ölçülə bilən gərginliyə çevirən;
- piezoelektrik kristallar mexaniki deformasiyaya cavab olaraq elektrik siqnalları yarada bilən;
- süzgəc cihazları güc və ya fırlanma momenti kimi fiziki yerdəyişmədə kiçik dəyişiklikləri aşkar etmək üçün.
Transduserlər kimi gündəlik tətbiqlərdə geniş istifadə olunur telefonlar, tibbi görüntüləmə və maşın diaqnostika sistemləri kimi ixtisaslaşmış monitorinq sistemləri kimi seysmoqraflar və fiber-optik siqnal ötürmə şəbəkələri. Transduserlər kəmiyyət ölçmə üsullarından istifadə etməklə sistemin fiziki davranışındakı incə dəyişiklikləri tutmağa imkan verir. axının ölçülməsi və əməliyyat sürətlərinin/temperaturlarının monitorinqi s.
Transduserlərin növləri
Transduserlər enerjini bir formadan digərinə çevirən cihazlardır. Akustik sistemlər kontekstində, fiziki enerjini elektrik siqnallarına və ya əksinə - elektrik enerjisini səs dalğalarına çevirmək üçün çeviricilər ümumiyyətlə istifadə olunur. Bu gün bazarda bir çox çevirici növləri mövcud olsa da, onların hamısı bir neçə sadə prinsip əsasında işləyir.
Transduserin ən əsas növü a piezoelektrik transducer, həmçinin kontakt mikrofonu və ya kimi tanınır piezo qısaca. Piezo çeviriciləri istifadə edərək mexaniki vibrasiyaları elektrik siqnallarına çevirir piezoelektrik effekt; müəyyən dielektrik materiallar (kvars kimi) mexaniki gərginliyə məruz qaldıqda sıxılma və ya vibrasiya yolu ilə elektrik yükü yaranır. Bu elektrik yükü daha sonra dinamiklər və ya qulaqlıqlar vasitəsilə gücləndirilə və eşidilən səsə çevrilə bilər.
Başqa bir məşhur çevirici növüdür elektromaqnit bobin çeviricisi - bəzən sadəcə olaraq adlandırılır mic. Bunlar bir tel sarğı ilə bükülmüş elektromaqnitdən ibarətdir; səs dalğalarına məruz qaldıqda, bu bobin öz elektrik cərəyanını yaradacaq, sonra gücləndirilə və dinamiklər və ya qulaqlıqlar vasitəsilə ötürülə bilər. Tezlik diapazonlarında piezo əsaslı cihazlardan daha dəqiq cavab verməyə meylli olduqları üçün mikrofonlar səsyazma studiyalarında və canlı ifalarda çox istifadə olunur.
Nəhayət, var rəqəmsal çevirici qutusu (DAC) çeviriciləri; bunlar rəqəmsal informasiyanı emal edərək onu analoq siqnallara çevirməklə işləyir (və ya əksinə). Bu cihazlar Bluetooth əlaqələri kimi rəqəmsal şəbəkələr üzərindən audio siqnalların ötürülməsi üçün vacibdir; bu halda simsiz bağlantılar üzərindən ötürülməzdən əvvəl keyfiyyətli səsin səsləndirilməsinə mane ola biləcək siqnal hissələrini süzgəcdən keçirmək üçün DAC istifadə olunacaq.
İş prinsipi
Transduser enerjini bir formadan digərinə çevirmək üçün istifadə olunan cihazdır. kimi giriş enerjisini alaraq işləyir elektrik və ya işıq, və onu çevirmək mexaniki hərəkət və ya səs.
Transduserlərin ən geniş tətbiqi elektrik siqnallarının səs dalğalarına çevrilməsindədir. Bu tip çeviricilər, o cümlədən müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur audio sistemləri, tibbi alətlər və hərbi cihazlar.
İndi araşdıraq çevirici necə işləyir və onun müxtəlif istifadələri.
Transduserlər necə işləyir
Transduser elektrik siqnalını səs, istilik və ya hərəkət kimi fiziki kəmiyyətə çevirmək üçün ümumi istifadə olunan elektrik cihazıdır. Bu çevrilmə analoq siqnal və ya rəqəmsal siqnal yaratmaq üçün sensordan istifadə etməklə həyata keçirilir. Analoq siqnal daha sonra gərginliyin və ya cərəyanın oxuna bilən formasına çevrilir. kimi müxtəlif növ enerji siqnallarını aşkar etmək üçün müxtəlif növ çeviricilər mövcuddur mexaniki vibrasiya və təzyiq.
Transduserlər üç əsas elementdən ibarətdir: mənbə (giriş), ara element (gücləndirici) və detektor (çıxış). Mənbə enerjini təzyiq, səs dalğaları, elektrik cərəyanı və s. şəklində tətbiq edir ki, bu da ara element tərəfindən aşkar edilə bilər və aşkarlanmaq üçün göndərilməzdən əvvəl lazım olduqda gücləndirilir. Aralıq element giriş enerjisini qəbul edərkən, o, həmçinin əvvəlcədən müəyyən edilmiş hər hansı xassələri aşkar edir, məsələn tezlik və amplituda. Detektor bu xassələri aşkar edir və sonra onları sonrakı istifadə üçün çıxış mərhələsində gərginlik və ya cərəyan kimi ölçülə bilən fiziki xüsusiyyətə çevirir.
Avtomatlaşdırma proseslərində robotlar kimi əməliyyat modulları ilə inteqrasiya olunur güc çeviricilər robot qoluna təsir edən xarici qüvvələri aşkar edə və onun hərəkətinin əməliyyat məhdudiyyətləri daxilində təhlükəsiz qalmasını təmin edə bilsinlər. Güc çeviriciləri sənaye idarəetmə sistemlərində də istifadə olunur cərəyanları və gərginlikləri dəqiq izləmək lazımdır avtomatlaşdırılmış proseslərdə uzunmüddətli sabitlik və dəqiqlik üçün. Ev avtomatlaşdırma sistemlərində qapı kilidləri adətən sensorlardan istifadə edir kimsə qapıya yaxınlaşdıqda işıqları yandırın və ya hərəkətlər hiss edildikdə pəncərələri açın ev mühitində.
Transduser siqnallarının növləri
Transduserlər bir enerji formasını digərinə çevirmək üçün istifadə olunan sistemin komponentləridir. Onlar elektrik, mexaniki, istilik və optik kimi müxtəlif növ siqnalları ölçür, hiss edir və ötürürlər. Transduser siqnalları əsasən iki əsas kateqoriyaya bölünür: analog və rəqəmli.
Analoq çeviricilər bu cür məlumatları elektrik formatında təmsil edən analoq siqnallar yaratmaq üçün ətraf mühitdən müxtəlif fiziki məlumatları ölçürlər. Təzyiq, temperatur, sürət və sürətlənmə kimi məlumatlar ölçmə və ya nəzarət məqsədləri üçün çeviricilərdən istifadə edərək analoq siqnallara çevrilə bilər. Analoq çeviricilərə nümunələr daxildir səs dalğalarını elektrik gərginliyinə çevirən mikrofonlar; mexaniki vibrasiyanı elektrik cərəyanına çevirən piezoelektrik akselerometrlər; temperaturu təyin edən termocütlər; və s.
Rəqəmsal çeviricilər siqnalı fiziki parametrlərdən (məsələn, işıq və ya səs) rəqəmsal təsvirlərə çevirir ki, onlar yalnız çeviricinin özünə qoşulmuş rəqəmsal siqnal prosessorunda emal tamamlandıqdan sonra yaradıla bilər. Analoq siqnallardan fərqli olaraq, rəqəmsal siqnallar, analoqlar olduqda davamlı gərginlik və ya cərəyan səviyyəsindən deyil, əvvəlcədən müəyyən edilmiş vəziyyətə uyğun gələn 0 və 1 kimi diskret səviyyələrdən ibarətdir. Rəqəmsal siqnal emalı telekommunikasiya sistemlərində geniş istifadə olunur mobil telefonlar, LED işıqlar kimi sensorlar, günəş panelləri Rəqəmsal verilənlərin analoq-analoq məlumatları ilə müqayisədə daha yüksək sürətlə şəbəkələr arasında axdığı və s. Bunun səbəbi, tək bit ötürülməsi üçün sxemlərin yaradılması dəyəri, müəyyən bir tezlik diapazonunda bir məsafədə səs dalğa formasını parça-parça göndərmək üçün sxemlərin yaradılması ilə əlaqəli olandan çox azdır.
Applications
Transduser kimi müxtəlif tətbiqlərdə geniş istifadə olunur tibbi görüntüləmə cihazları, avtomobil sensorları və sənaye prosesinə nəzarət sistemləri. Enerjini bir formadan, analoq və ya rəqəmsaldan başqa bir forma çevirən bir cihazdır. Bundan əlavə, çeviricilər hər hansı müasir avtomatlaşdırma sisteminin əsasını təşkil edir, çünki onlar üçün istifadə olunur siqnalın çevrilməsi və siqnalın kondisionerləşdirilməsi.
Transduserlərin müxtəlif tətbiqlərini araşdıraq:
Automotive
Avtomobil çeviriciləri dəqiq performansı, kiçik ölçüsü və səmərəliliyi səbəbindən avtomobil sənayesində müxtəlif tətbiqlər üçün geniş şəkildə istifadə olunur. kimi müxtəlif parametrləri ölçmək üçün nəqliyyat vasitələrinin monitorinq və idarəetmə sistemlərində istifadə edilən son dərəcə əhəmiyyətli alətlərdir temperatur, təzyiq və mövqe.
Transduserlər adətən avtomobil mühərriklərində ölçmək üçün istifadə olunur sürət, komponentlərin mövqeyi pistonlar və ya eksantrik mili kimi, egzoz təzyiqi və ya çirkləndiricilər, temperatur və ya axın sürəti. Transduserlər adi yoxlama üsullarının qaçıracağı gözlənilməz problemləri müəyyən etməyə kömək edə bilər. Məsələn, fırlanma sürəti çeviricisi ümumi aşınma, anormal yanma və ya yanlış hizalanma problemlərini göstərə bilən mühərrik RPM-də hər hansı dalğalanmaları ölçmək üçün istifadə edilə bilər.
Avtomobilin elektrik sistemində onlar elektron siqnalları aşkar etmək və istehsalçının spesifikasiyalarına uyğun olub-olmaması barədə rəy bildirmək və avtomobilin elektrik sistemlərində nasazlıqların aradan qaldırılmasına kömək etmək üçün istifadə edilə bilər. Tipik tətbiqlərə ölçmə daxildir batareyanın cərəyanı və gərginlik səviyyəsi (doldurma səviyyələrini idarə etmək üçün), yanacaq səviyyəsinin təyini (səviyyənin dəqiqliyinə nəzarət etmək üçün) həmçinin alovlanma vaxtının aşkarlanması həm dizel, həm də benzin mühərriklərində (optimal yanmağı təmin etmək üçün.) Onlar həmçinin rahatlığa nəzarət məqsədilə xarici hava və daxili kabinlər arasında hava mübadiləsi sürətinə nəzarət də daxil olmaqla, tez-tez ventilyasiya sistemlərində istifadə olunur.
Bundan əlavə, sensorların avtomatlaşdırılmış robot montaj xətti iş stansiyaları üçün yerləşdirildiyi fabrik avtomatlaşdırma sistemlərində, həmçinin maşınlar tərəfindən istehsal olunan hissələrin keyfiyyətinə nəzarət üçün ötürücü texnologiyası hazırlanır. Burada çeviricilərdən alınan məlumatlar yalnız müntəzəm planlaşdırılmış texniki yoxlamaları deyil, həm də kimi mürəkkəb tapşırıqları yerinə yetirən kompüter tərəfindən idarə olunan robotlar tərəfindən tutula bilər. hizalama problemlərinin və ya bağlanma ilə bağlı nasazlıqların diaqnostikası istehsal xətləri daxilində.
Sənaye
Sənaye tətbiqləri Transducerlərin sayı adətən fabrik avtomatlaşdırmasında, prosesə nəzarətdə və robot texnikasında tapılır. Ümumi sənaye sensorlarıdır sürətlənmə, hərəkət, vibrasiya, təzyiq/qüvvə, temperatur, yerdəyişmə/məsafə/vəzifə və toxun. Bu tip tətbiqlər adətən birtərəfli rabitə sistemləridir ki, burada çevirici fiziki elektrik enerjisi siqnallarını monitorinq prosessoruna əks əlaqə kimi və ya mühərriklər və ya solenoidlər kimi aktuatorlar vasitəsilə fiziki prosesə təsir göstərən idarəetmə dövrəsinə giriş kimi çevirir.
Sensor növlərinin geniş çeşidi transduserlərdən metal kəsmə və formalaşdırma, neft mədənlərində qazma və emalı prosesləri (SPM), qaynaq sistemləri və montaj maşınları kimi müxtəlif sənaye prosesləri üçün istifadə etməyə imkan verir. Transduserin istifadə olunduğu proqram növündən asılı olaraq, elektrik çıxış siqnalını bir enerji formasından digər uyğun formaya çevirmək lazım ola bilər (temperaturun təzyiqə və ya yerdəyişmənin sürətə çevrilməsi).
Transduserlər hətta iri avtomatlaşdırılmış istehsal müəssisələrinin “strateji” nöqtələrini birləşdirən fiber-optik xətləri olan mürəkkəb şəbəkələrdə belə birləşdirilə bilər. Çıxış cihazları, ətraf mühitdən gələn rəyə görə hərəkət etmək üçün eyni şəkildə prosessorlardan geri birləşdirilə bilər. Sənaye çevirici tətbiqləri ölçmələri insanlar üçün əlçatan etməkdən ibarətdir (məlumat terminalı ekranı) məqbul parametrlərlə bağlı saxlanılan proqramlara nisbətən mövqe məlumatları üzrə hesablamaların aparılması (qapalı dövrəli servo sistemlər).
Tibbi
Transduserlər tibbi texnologiyada bir sıra tətbiqlər üçün istifadə olunur. Belə tətbiqlərdən biri elektrokardioqrafiya (EKQ) zamanla ürəyin elektrik impulslarını ölçür və onu qrafik kimi göstərir. Bu prosesdə elektrodlar bədənin əzalar və ya sinə kimi nahiyələrinə yerləşdirilir və onları EKQ aparatına aparır. Elektrodlar hər hansı bir nizamsız döyüntüləri və ya ürək fəaliyyəti ilə əlaqəli hər hansı digər aşkar edilə bilən vəziyyəti qiymətləndirmək üçün ürəyin elektrik fəaliyyətini aşkar edir.
Digər tibbi tətbiq üçün istifadə edilən çeviricilərdir ultrasəs görüntüləmə və tarama. Bu, sümüklər, əzələlər, tendonlar, bağlar, qığırdaqlar və qan damarları kimi yumşaq toxuma və orqanları göstərən şəkillər yaratmaq üçün bədənin müəyyən hissələrinə yüksək tezlikli səs dalğaları yaymaq üçün ultrasəs zondu kimi tanınan bir cihazdan istifadə etməyi əhatə edir. Bu şəkillər bədəndəki xəstəliklərin, məsələn, şişlərin və ya xərçəng kimi digər xəstəliklərin diaqnozu üçün istifadə edilə bilər.
Bundan əlavə, çeviricilərdən istifadə olunur monitorinq alətləri – müəyyən vaxt ərzində bir nöqtədən digərinə xəstənin vəziyyəti haqqında real vaxt rejimində məlumat verən cihazlar – o cümlədən:
- Pulse oksimetrləri qanda oksigenlə doyma səviyyələrini ölçən.
- EKQ monitorları koronar ürək dərəcəsini və ya ritm anormalliklərini ölçən.
- Üçün monitorlar temperatur, tənəffüs dərəcəsi və digər həyati əlamətlər qan təzyiqi və qlükoza səviyyəsi.
İstehlak Electronics
Məişət elektronikası da bunlar arasındadır çeviricilərin ən çox yayılmış tətbiqləri. Bunun səbəbi, çeviricilərin elektrik enerjisini səsə çevirə bilməsi, daha sonra müxtəlif növ audio cihazlarında dinamiklər tərəfindən istifadə edilə bilər. Bundan əlavə, televiziya və radio qurğularında siqnalın səs-küy nisbətini yaxşılaşdırmaq üçün enerjini bir formadan digərinə çevirmək üçün çeviricilərdən istifadə olunur. Onlar həmçinin elektron siqnalların gücləndirilə bilməsi üçün akustik dalğalara çevrilməsində rol oynayırlar.
Digər nümunələrə onların telefon və qulaqlıqlarda istifadəsi daxildir, burada onlar səsi gücləndirməyə kömək edir və həmçinin fon səs-küyünü azaltmaq. Transduserlər həmçinin optik siqnalları elektrik siqnallarına çevirmək üçün videokameralar və rəqəmsal kameralar kimi video qeyd avadanlıqlarında istifadə olunur ki, onlar rəqəmsal olaraq saxlanıla və ya kompüterlə idarə oluna bilsinlər. Nəhayət, tibbi avadanlıq tez-tez transduser texnologiyasından istifadə edir ultrasəs görüntüləmə və digər məqsədlər.
Yaxşı və pis tərəfləri
Transduser bir enerji formasını digər enerji formasına çevirə bilən cihazdır. Ölçmə kimi müxtəlif tətbiqlərdə istifadə olunur güc, temperatur, mövqe, sürət və digər fiziki dəyişənlər.
Bu yazıda biz çeviricilərdən istifadənin üstünlükləri və çatışmazlıqlarını müzakirə edəcəyik. Transduserin üstünlüklərini və çatışmazlıqlarını başa düşərək, onun müxtəlif tətbiqlərdə istifadəsi barədə məlumatlı qərar verə bilərsiniz.
Üstünlüklər
Transduser tez-tez fiziki kəmiyyəti ölçmək məqsədi ilə enerjini bir formadan digərinə çevirən cihazdır. Hər biri müəyyən bir məqsəd üçün uyğun olan bir çox müxtəlif növ çeviricilər var. Transduserlər rahatlıq və dəqiqlik baxımından çoxsaylı üstünlüklər təklif edir və müasir texnologiyanın əvəzsiz komponentlərinə çevrilib.
Transduserlərin üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:
- qoluzorluluq: Transduserlər ətraf mühit şəraitinə nisbətən həssasdır və onlar həddindən artıq temperaturda və digər təhlükəli şəraitdə istifadə edilə bilər. Onlar adətən ömrü boyu az baxım tələb edirlər.
- High Speed: Bir çox sensorlar millisaniyələr ərzində oxunuşları təmin edə bilər ki, bu da lazım olduqda sürətli cavab vaxtlarına və əks əlaqəyə nəzarət etməyə imkan verir.
- Versatility: Prosesə nəzarət ölçmələrindən tutmuş tibbi diaqnostikaya qədər transduserlərin çoxlu hissetmə imkanları sayəsində geniş çeşiddə tətbiqlər mümkündür.
- Dəqiqlik: Transduserdən gələn çıxış siqnalı adətən əllə və ya daha az etibarlı vasitələrlə edilən ölçmələrlə müqayisədə çox dəqiq olur. Ölçmə səhvləri əl üsullarından daha az ola bilər.
- Xərclərin səmərəliliyi: Transduserlərin qiymətləri texnologiyanın inkişafı səbəbindən son illərdə kəskin şəkildə aşağı düşüb və bu, indi onları əksər proqramlar üçün əlçatan edir.
Dezavantajları
Transduserlər həm üstünlükləri, həm də mənfi cəhətləri var. Onlar enerjini bir formadan digərinə çevirmək üçün əlverişli, səmərəli və sərfəli üsul olsalar da, onların məhdudiyyətləri var.
Transduserlərin ən diqqətəlayiq çatışmazlığı onların həssaslığıdır səs-küy müdaxiləsi. Bu, xüsusilə aşağı tezlikli oxunuşları ölçərkən doğrudur. Transduserlər qeyri-dəqiq oxunuşlara və qeyri-dəqiq nəticələrə səbəb olan digər elektrik siqnallarından mənfi təsir göstərə bilər.
Transduserlərin başqa bir çatışmazlığı onların nisbətən olmasıdır yavaş cavab müddəti mexaniki cihazlar və ya alqoritmlər kimi digər enerji çevrilmə formaları ilə müqayisədə. Müəyyən tətbiqlərdə, məsələn, sürətli qərarlar tələb olunduqda və ya yüksək səviyyəli dəqiqlik tələb olunduqda, ənənəvi üsullar çevirici sistemlərdən daha uyğun ola bilər.
Transduserlər də tələb edir xüsusi bacarıqlar onları düzgün quraşdırmaq və idarə etmək, bu da onları bacarıqsız kadrların mövcud olduğu və ya ətraf mühitin tələb etdiyi bir çox proqramlar üçün yararsız edir. sürətli yerləşdirmə və asan əməliyyat optimal performans üçün.
Nəticə
Sonda çeviricilər bir çox sənaye və həyat tərzi cihazlarının vacib elementidir. Onlar elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə və əksinə çevirə bilər, bu da əvvəllər mümkün olmayan mühüm ölçmələrin aparılmasına imkan verir. Transduserlər geniş tətbiq sahələrini əhatə edir və daha dəqiq ölçmələr əldə etmək üçün bir-biri ilə birlikdə istifadə edilə bilər.
Müxtəlif növlər dizayn və istifadə baxımından fərqlənir; Ultrasonik çeviricilər üçün xüsusilə faydalıdır dağıdıcı olmayan test obyektə heç bir şəkildə müdaxilə etmədən materialın qalınlığını ölçmək qabiliyyətinə görə. Piezoelektrik çeviricilər mexaniki gərginliyi elektrik potensialına çevirərək, daxili orqanların aydın görünüşünü təmin etdikləri üçün onları tibbi görüntüləmə üçün uyğun edir. Nəhayət, rezistiv ötürücülər temperatur dəyişikliklərini ölçmək üçün əladır, bu da onları mühərrik temperaturlarının monitorinqi kimi avtomobil istifadəsi üçün uyğun edir.
Ümumilikdə, çeviricilər həm böyük, həm də kiçik bir çox məqsədə xidmət edir və istifadəçilərin bu cihazların necə işlədiyini başa düşmələri vacibdir ki, ehtiyacları üçün düzgün növü seçə bilsinlər. Texnologiya inkişaf etdikcə, insanların transduser texnologiyasına əsaslanan təkmil sensorlardan istifadə etmək imkanları daha çox olacaq, ona görə də bu mövzuda maariflənmək vacibdir!
Mən Joost Nusselder, Neaera-nın qurucusu və məzmun marketoloqu, atam və ehtirasımın mərkəzində gitara ilə yeni avadanlıq sınamağı sevirəm və komandamla birlikdə 2020-ci ildən bəri dərin blog məqalələri yaradıram. səsyazma və gitara məsləhətləri ilə sadiq oxuculara kömək etmək.
