Trasduttori sò i dispusitivi elettroni chì sò usati per cunvertisce l'energia da una forma à l'altru. Sò usati in una varietà di applicazioni, da l'automatizazione industriale à l'imaghjini medichi.
In questu articulu, avemu da furnisce una visione generale di ciò chì i transducers sò è cumu sò usati. Copreremu i diversi tippi di trasduttori, e so applicazioni, è cumu si sò usati:
Definizione di transducer
Un trasduttore hè un dispusitivu chì converte l'energia da una forma à l'altru. A maiò parte di i trasduttori cunvertisce energia acustica o meccanica (ie onde sonore o vibrazione) in signali elettrici o viceversa, ancu s'ellu ci sò ancu quelli chì ponu cunvertisce l'energia da a luce, a temperatura, a pressione, u campu magneticu è e variabili di pusizione in valori elettrici misurabili.
Esempii di trasduttori cumunimenti usati include:
- Micròfichi chì cunverte l'energia acustica in signali elettrici;
- altoparlanti chì cunverte i signali elettrici in onde acustiche;
- termistori chì cunverte i fluttuazioni di a temperatura in tensioni misurabili;
- cristalli piezoelectric chì pò generà signali elettrici in risposta à a deformazione meccanica;
- strain gauges per a rilevazione di picculi variazioni in u spostamentu fisicu cum'è forza o torque.
I trasduttori sò largamente usati in l'applicazioni di ogni ghjornu cum'è telefoni, imaging medicale è sistemi di diagnostichi di macchinari oltri sistemi di surviglianza spicializati cum'è sismografi è rete di trasmissione di signali in fibra ottica. I trasduttori permettenu a cattura di cambiamenti sottili in u cumpurtamentu fisicu di un sistema per l'usu di tecniche di misurazione quantitativa cum'è misurazione di u flussu è u monitoraghju di velocità / temperature operative etc.
Tipi di trasduttori
Trasduttori sò dispusitivi chì cunvertisce l'energia da una forma à l'altru. In u cuntestu di i sistemi acustici, i trasduttori sò cumunimenti usati per cunvertisce l'energia fisica in signali elettrici, o l'inversu - l'electricità in onde sonore. Mentre chì ci sò parechji tippi di transducers dispunibili nantu à u mercatu oghje, tutti operanu secondu uni pochi di principii simplici.
U tipu più basi di transducer hè a piezoelettricu transducer, cunnisciutu ancu com'è microfonu di cuntattu o piezo per cortu. I trasduttori piezoelettrici convertenu vibrazioni meccaniche in segnali elettrici usendu u effettu piezoelectric; una carica elettrica hè generata per compressione o vibrazione quandu certi materiali dielettrici (cum'è quartz) sò sottumessi à stress meccanicu. Questa carica elettrica pò esse amplificata è cunvertita in un sonu audible via parlanti o cuffie.
Un altru tipu populari di transducer hè u trasduttore di bobina elettromagnetica - qualchì volta chjamatu solu cum'è a mic. Quessi sò custituiti da un elettromagnete impannillatu cù una bobina di filu; quandu esposta à l'onda di u sonu, sta bobina creà a so propria corrente elettrica, chì pò esse amplificata è trasmessa per parlanti o cuffie. Siccomu tendenu à risponde cù più precisione in i intervalli di freccia cà i dispositi piezo-basati, i microfoni sò comunmente usati in studi di registrazione è spettaculi in diretta.
Infine, ci sò trasduttori digital converter box (DAC).; questi travaglianu trasfurmendu l'infurmazioni digitale è cunvertisce in signali analogichi (o vice versa). Sti dispusitivi sò indispensabili per trasmette segnali audio nantu à e rete digitale cum'è e cunnessione Bluetooth; in questu casu, un DAC seria utilizatu per filtrà e parte di u signale chì pò interferiscenu cù a riproduzione di l'audio di qualità prima di a trasmissione nantu à e cunnessione wireless.
principiu di u funziunamentu
Un trasduttore hè un dispusitivu usatu pi cunvertisce energia da una forma à un altru. Funziona pigghiannu energia input, cum'è elettricità o luce, è cunvertisce in muvimentu meccanicu o sonu.
L'applicazione più cumuna di i trasduttori hè in a cunversione di segnali elettrici in onde sonore. Stu tipu di transducer hè utilizatu in una varietà di applicazioni, cumprese sistemi audio, strumenti medichi è dispusitivi militari.
Avà andemu à scopre cumu funziona un trasduttore è i so diversi usi.
Cumu travaglianu i trasduttori
Un trasduttore hè un dispositivu elettricu cumunimenti utilizatu per cunvertisce un signalu elettricu in una quantità fisica cum'è u sonu, u calore o u muvimentu. Questa cunversione hè fatta cù un sensoru per pruduce un signalu analogicu o un signalu digitale. U signale analogicu hè allora cunvertitu in una forma leggibile di voltage o currente. Diversi tipi di trasduttori sò dispunibuli per detect diversi tipi di signali di energia cum'è vibrazioni meccaniche è pressione.
I trasduttori cuntenenu trè elementi chjave: una fonte (input), element intermediate (amplificatore) è detector (output). A fonte applicà l'energia in forma di pressione, onde sonore, corrente elettrica ecc., chì pò esse rilevata da l'elementu intermediu è amplificata cum'è necessariu prima di esse mandata per esse rilevata. Quandu l'elementu intermediu riceve l'energia di input, detecta ancu qualsiasi proprietà predeterminate cum'è frequenza è ampiezza. U detector detecta queste proprietà è poi li converte in una pruprietà fisica misurabile cum'è a tensione o corrente in u stadiu di output per un usu più.
In i prucessi d'automatizazione, i moduli di operazione cum'è i robot sò integrati lu putiri trasduttori in modu chì ponu detectà e forze esterne chì agiscenu nantu à u bracciu di u robot è assicurà chì u so muvimentu resta sicuru in i limiti operativi. I trasduttori di putenza sò ancu usati in sistemi di cuntrollu industriale induve i currenti è i tensioni anu da esse monitoratu accurately per stabilità à longu andà è precisione in i prucessi automatizati. In i sistemi d'automatizazione di a casa, i serrature di e porte generalmente utilizanu sensori per fà accende luci quandu qualchissia s'avvicina à una porta o apre i finestri quandu si sentenu movimenti in un ambiente di casa.
Tipi di signali transducer
Trasduttori sò i cumpunenti di un sistema usatu per cunvertisce una forma di energia in un altru. Misuranu, sentenu è trasmettenu diversi tipi di signali cum'è elettrici, meccanichi, termichi è ottichi. I segnali di trasduttori sò principalmente divisi in duie categorie principali: Analoggiu e digitale.
I trasduttori analoghi misuranu diverse informazioni fisiche da l'ambiente per generà signali analogichi chì rapprisentanu tali informazioni in un formatu elettricu. Dati cum'è a pressione, a temperatura, a velocità è l'accelerazione ponu esse cunvertiti in segnali analogichi cù trasduttori per scopi di misurazione o di cuntrollu. Esempii di trasduttori analogichi includenu microfoni chì cunverte l'onde sonore in tensione elettrica; accelerometri piezoelettrici chì cunverte a vibrazione meccanica in corrente elettrica; termocoppie chì rilevanu a temperatura; ecc
I trasduttori digitali cunverte un signalu da i paràmetri fisichi (cum'è a luce o u sonu) in rapprisintazioni digitale chì ponu esse generati solu dopu chì u processu hè cumpletu nantu à u processatore di signali digitale attaccatu à u transducer stessu. A cuntrariu di i segnali analogichi, i segnali digitali sò custituiti da livelli discreti cum'è 0s è 1s chì currispondenu à un statu predefinitu piuttostu cà un livellu continuu di tensione o currente in casu di quelli analogichi. U prucessu di signali digitale hè largamente utilizatu in sistemi di telecomunicazione cum'è telefoni cellulari, sensori cum'è luci LED, pannelli sulari etc., induve e dati digitali scorri à traversu e rete à velocità più altu cumparatu cù i so dati analoghi contraparti. Hè perchè u costu di furmà circuiti per a trasmissione di un bit hè assai menu di quellu assuciatu à a furmazione di circuiti per mandà una forma d'onda audio pezzo per pezzu à un intervallu di freccia particulari nantu à una distanza.
Travaux
Un trasduttore hè largamente usatu in una varietà di appiicazioni diffirenti, cum'è Dispositivi di imaging medicale, sensori di l'automobile, è sistemi di cuntrollu di prucessu industriale. Hè un dispositivu chì converte l'energia da una forma, analogica o digitale, à una altra forma. Inoltre, i trasduttori sò u fundamentu di qualsiasi sistema d'automatizazione mudernu postu chì sò usati per cunversione di signali è cundizzioni di signali.
Esplora e diverse applicazioni di i trasduttori:
Automobili
Trasduttori di l'automobile sò aduprati largamente in l'industria di l'automobile per una varietà di applicazioni per via di a so prestazione precisa, di piccula dimensione è di efficienza di costu. Sò arnesi estremamente impurtanti utilizati in i sistemi di surviglianza è di cuntrollu di i veiculi per misurà diversi parametri cum'è temperatura, pressione è pusizioni.
I trasduttori sò comunmente usati in i motori di l'automobile per misura vitezza, pusizioni di cumpunenti cum'è pistoni o alberi a camme, pressione di scarico o inquinanti, temperatura o flussu. I trasduttori ponu aiutà à identificà i prublemi imprevisti chì i metudi d'ispezione ordinali mancanu. Per esempiu, un trasduttore di velocità di rotazione pò esse usatu per misurà qualsiasi fluttuazioni in RPM di u mutore chì puderia indicà usu generale, combustione anormale o prublemi di misalignamentu.
In u sistema elettricu di u veiculu ponu esse aduprati per detectà i segnali elettronici è furnisce feedback nantu à s'ellu si trova in e specificazioni di u fabricatore è aiutanu à risolve i sistemi elettrici in a vittura. L'applicazioni tipiche includenu a misurazione livelli di corrente è tensione di a bateria (per gestisce i livelli di carica), sensazione di u livellu di carburante (per monitorà a precisione di u livellu) è ancu rilevazione di u tempu di ignizione in i motori di diesel è di benzina (per assicurà a combustione ottimale.) Sò ancu spessu impiegati in sistemi di ventilazione, cumpresu u cuntrollu di u scambiu di l'aria trà l'aria esterna è e cabine interne per u cuntrollu di cunfortu.
Inoltre, a tecnulugia di trasduttori hè sviluppata per l'usu in sistemi d'automatizazione di fabbrica induve i sensori sò implementati per stazioni di travagliu di linea di assemblea robotica automatizata è ancu per u cuntrollu di qualità di e parti prodotte da e macchine. Quì i dati da i trasduttori ponu esse catturati da roboti cuntrullati da computer chì realizanu micca solu cuntrolli di mantenimentu regularmente programati, ma ancu compiti cumplessi cum'è diagnosticà i prublemi di allineamentu o i difetti legati à l'arrestu in e linee di produzzione.
Industrial
Applicazioni industriali di i trasduttori sò tipicamente truvati in l'automatizazione di fabbrica, u cuntrollu di prucessu è a robotica. Sensori industriali cumuni sò accelerazione, muvimentu, vibrazione, pressione / forza, temperatura, spustamentu / distanza / pusizioni è toccu. Questi tipi d'applicazioni sò tipicamente sistemi di cumunicazione unidirezionale in quale u trasduttore converte i segnali di energia fisica in energia elettrica cum'è feedback à un processore di monitoraghju o cum'è input per cuntrullà i circuiti chì affettanu u prucessu fisicu via attuatori cum'è mutori o solenoidi.
A larga varietà di tippi di sensori permette à i trasduttori per esse utilizati per diversi prucessi industriali cum'è u taglio è a furmazione di metalli, i prucessi di perforazione è di raffinazione di giacimenti petroliferi (SPM), sistemi di saldatura è macchine di assemblea. Sicondu u tipu d'applicazione per quale u trasduttore hè utilizatu, pò esse necessariu di cunvertisce u signale di output elettricu da una forma di energia in una altra forma adatta (temperatura in pressione o spustamentu in velocità).
I trasduttori ponu ancu esse interconnessi in rete cumplesse cù linee di fibra ottica chì spessu cunnettanu punti "strategici" in grandi strutture di produzzione automatizata. I dispositi di output ponu esse cunnessi in modu simile da i processori per piglià l'azzioni nantu à i feedback da l'ambiente. L'applicazioni di trasduttori industriali varianu da rende e misurazioni accessibili per l'omu (display terminal di dati) per eseguisce calculi nantu à e dati di pusizioni relative à i prugrammi almacenati in quantu à i parametri accettabili (servo-sistemi di ciclu chjusu).
Centri
I trasduttori sò usati in a tecnulugia medica per una varietà di applicazioni. Una tale applicazione hè elettrocardiografia (ECG) chì misura l'impulsi elettrici di u core à u tempu è u mostra cum'è un graficu. In questu prucessu, l'elettrodi sò posti nantu à e zoni di u corpu, cum'è i membri o u pettu, è li porta à una macchina ECG. L'elettrodi rilevanu l'attività elettrica di u cori per valutà ogni battitu irregulare o qualsiasi altra cundizione detectable assuciata à l'attività cardiaca.
Un altru trasduttori di applicazione medica sò usati per hè imaging ultrasonicu è scanning. Questu implica l'usu di un dispositivu cunnisciutu cum'è una sonda ultrasound per emette onde sonore d'alta frequenza in certi parti di u corpu per creà imagine chì mostranu i tessuti molli è l'organi cum'è l'ossi, i musculi, i tendini, i ligamenti, i cartilagini è i vini sanguini. Queste imaghjini ponu esse aduprate per diagnosticà e malatie in u corpu, cum'è diagnosticà tumuri o altre malatie cum'è u cancer.
Inoltre, i trasduttori sò utilizati in strumenti di monitoraghju - dispusitivi chì furniscenu infurmazioni in tempu reale nantu à a cundizione di u paziente da un puntu à l'altru per un periudu di tempu - cumprese:
- Pulsossimetri chì misuranu i livelli di saturazione d'ossigenu in u sangue.
- monitors EKG chì misuranu a frequenza cardiaca coronaria o anormalità di u ritmu.
- Monitori per temperatura, ritmu di respirazione è altri segni vitali cum'è pressione di sangue è livelli di glucose.
Electronics société
L'elettronica di cunsumu sò trà i l'applicazioni più cumuni di i trasduttori. Questu hè chì i trasduttori sò capaci di cunvertisce l'energia elettrica in u sonu, chì ponu esse utilizati da i parlanti in diversi tipi di apparecchi audio. Inoltre, i trasduttori sò usati per cunvertisce l'energia da una forma à l'altru per migliurà u rapportu signale-à-rumore in televisione è radiu. Anu ancu un rolu in a cunversione di i segnali elettronici in onde acustiche in modu chì ponu esse amplificati.
Altri esempi includenu u so usu in telefoni è cuffie, induve aiutanu à amplificà u sonu è ancu riduce u rumore di fondo. I trasduttori sò ancu usati in l'equipaggiu di registrazione di video, cum'è camcorders è camere digitali, per cunvertisce i segnali ottici in quelli elettrici in modu chì ponu esse almacenati in digitale o manipulati cù un urdinatore. Infine, l'equipaggiu medicale spessu usa a tecnulugia di transducer ultrasound imaging è altri scopi.
Vantaghji è Svantaghji
Un trasduttore hè un dispusitivu chì pò cunvertisce una forma di energia in una altra forma di energia. Hè adupratu in una larga varietà di applicazioni cum'è a misurazione forza, temperatura, pusizioni, vitezza è altre variabili fisiche.
In questu articulu, discuteremu di i benefici è di l'inconvenienti di l'usu di trasduttori. Per capiscenu i vantaghji è i disadvantages di un transducer, pudete piglià una decisione infurmata nantu à u so usu in una varietà di applicazioni.
vantaghji
Un trasduttore hè un dispositivu chì cunverte l'energia da una forma à l'altru, spessu cù u scopu di misurà una quantità fisica. Ci sò parechji tippi di transducers, ognunu adattatu à un scopu particulare. I trasduttori offrenu numerosi vantaghji in quantu à a cunvenzione è a precisione, è sò diventati cumpunenti indispensabili in a tecnulugia muderna.
Vantaggi di i trasduttori include:
- Robustità: I trasduttori sò relativamente insensibili à e cundizioni ambientali è ponu esse aduprati in temperature estreme è altri cundizioni periculosi. Di solitu necessitanu pocu mantenimentu per a so vita.
- High Speed: Parechji sensori ponu furnisce letture in millisecondi, chì permettenu tempi di risposta veloci è cuntrollu di feedback se necessariu.
- Versatibilità: Una larga gamma di applicazioni sò pussibuli per via di e numerose capacità di sensazione di i trasduttori, da e misurazioni di cuntrollu di prucessu à diagnostichi medichi.
- pricisioni: U signale di output da un transducer hè di solitu assai precisu paragunatu à e misurazioni fatte a manu o altri mezi menu affidabili. L'errori di misurazione ponu esse assai più bassi di quelli di i metudi manuali.
- Efficacità di i costi: I costi di i trasduttori sò cascati dramaticamente in l'ultimi anni per via di l'avanzati in a tecnulugia, chì avà li facenu accessibili per a maiò parte di l'applicazioni.
Tu me
Trasduttori hannu sia vantaghji è svantaghji. Ancu s'ellu sò un modu còmuda, efficaci è costu-efficace per cunvertisce l'energia da una forma à l'altru, anu limitazioni.
U svantaghju più notu di i transducers hè a so suscettibilità à interferenza di u rumore. Questu hè soprattuttu veru quandu si misuranu letture à bassa frequenza. I trasduttori ponu esse affettati negativamente da altri signali elettrici chì risultatu in letture imprecisi è risultati imprecisi.
Un altru svantaghju di i trasduttori hè u so relativamente tempu di risposta lento paragunatu à altre forme di cunversione d'energia cum'è i dispositi meccanichi o l'algoritmi. In certi appiicazioni, per esempiu induve e decisioni veloci sò necessarie o quandu un altu livellu di precisione hè necessariu, i metudi tradiziunali ponu esse più adattati cà i sistemi di transducer.
I trasduttori necessitanu ancu cumpetenze specializate per stallà è uperà currettamente, chì li rende inadatti per parechje applicazioni induve u persunale senza qualificazione hè dispunibule o l'ambiente richiede implementazione rapida è operazione faciule per un rendiment ottimali.
cunchiusioni
In cunclusioni, trasduttori sò un elementu essenziale di parechje industrii è dispusitivi di stile di vita. Puderanu turnà l'energia elettrica in energia meccanica è vice versa, chì permette di piglià misure impurtanti chì ùn era micca pussibule prima. I trasduttori coprenu una larga gamma di spazii d'applicazione è ponu esse aduprati in cumminazione l'un cù l'altru per pruduce misure più precise.
I sfarenti tippi varienu in u disignu è l'usu; Trasduttori ultrasonici sò particularmente utili per testi non distruttivi per via di a so capacità di misurà u gruixu di materiale senza interferiscenu cù l'ughjettu in ogni modu. Trasduttori piezoelettrici cunvertisce a tensione meccanica in putenziali elettrici chì li facenu adattati per l'imaghjini medichi postu chì furniscenu imaghjini chjaru di l'organi interni. Infine, transduttori resistivi sò eccellenti per a misurazione di i cambiamenti di temperatura chì li rende adattati per l'usi di l'automobile cum'è u monitoraghju di a temperatura di u mutore.
In generale, i transducers servenu assai scopi grandi è chjuchi è hè impurtante per l'utilizatori per capiscenu cumu si travaglianu sti dispositi per pudè sceglie u tipu ghjustu per i so bisogni. Cume a tecnulugia avanza, ci saranu più opportunità per e persone per aduprà sensori rinfurzati chì si basanu nantu à a tecnulugia di trasduttori, per quessa, hè impurtante di stà educatu nantu à sta materia!
Sò Joost Nusselder, u fundatore di Neaera è un marketer di cuntenutu, babbu, è mi piace à pruvà novi equipaghji cù a chitarra à u core di a mo passione, è inseme à a mo squadra, aghju creatu articuli di blog approfonditi dapoi u 2020. per aiutà i lettori fideli cù cunsiglii di registrazione è chitarra.
