Transduktoreak Energia forma batetik bestera bihurtzeko erabiltzen diren gailu elektronikoak dira. Hainbat aplikaziotan erabiltzen dira, batetik automatizazio industriala irudi medikoetara.
Artikulu honetan, transduktoreak zer diren eta nola erabiltzen diren azalduko dugu. Desberdinak landuko ditugu transduktore motak, haien aplikazioak eta nola erabiltzen diren:
Transduktorearen definizioa
Transduktore bat Energia forma batetik bestera bihurtzen duen gailua da. Transduktore gehienak bihurtzen dira energia akustikoa edo mekanikoa (hots, soinu-uhinak edo bibrazioa) seinale elektrikoetan edo alderantziz, nahiz eta argi, tenperatura, presioa, eremu magnetiko eta posizio-aldagaien energia balio elektriko neurgarriak bihur ditzaketenak ere badira.
Erabili ohi diren transduktoreen adibideak hauek dira:
- mikrofonoak energia akustikoa seinale elektriko bihurtzen dutenak;
- megafonia seinale elektrikoak uhin akustiko bihurtzen dituztenak;
- termistoreak tenperatura gorabeherak tentsio neurgarri bihurtzen dituztenak;
- kristal piezoelektrikoak deformazio mekanikoari erantzunez seinale elektrikoak sor ditzakeena;
- tentsio neurgailuak desplazamendu fisikoaren aldakuntza txikiak detektatzeko, hala nola indarra edo momentua.
Transduktoreak asko erabiltzen dira eguneroko aplikazioetan, esaterako telefonoak, irudi medikoak eta makineria diagnostiko sistemak baita monitorizazio sistema espezializatuak bezalakoak ere sismografoak eta zuntz optikoko seinaleak transmititzeko sareak. Transduktoreek sistema baten portaera fisikoan aldaketa sotilak harrapatzeko aukera ematen dute neurketa kuantitatiboko teknikak erabiliz, esaterako. emaria neurtzea eta funtzionamendu-abiadura/tenperaturaren jarraipena eta abar.
Transduktore motak
Transduktoreak energia forma batetik bestera bihurtzen duten gailuak dira. Sistema akustikoen testuinguruan, transduktoreak erabili ohi dira energia fisikoa seinale elektriko bihurtzeko, edo alderantziz, elektrizitatea soinu-uhin bihurtzeko. Gaur egun merkatuan transduktore mota asko dauden arren, guztiek printzipio sinple batzuen arabera funtzionatzen dute.
Transduktore mota oinarrizkoena a da piezoelektrikoa transduktorea, kontaktu mikrofono gisa ere ezaguna edo piezoa laburrean. Piezo-transduktoreek bibrazio mekanikoak seinale elektriko bihurtzen dituzte efektu piezoelektrikoa; karga elektriko bat konpresio edo bibrazio bidez sortzen da zenbait material dielektriko (kuartzoa adibidez) tentsio mekanikoa jasaten dutenean. Karga elektriko hori anplifikatu eta soinu entzungarri batean bihur daiteke bozgorailu edo entzungailuen bidez.
Beste transduktore mota ezagun bat da bobina elektromagnetikoa transduktorea – Batzuetan, besterik gabe, a mic. Hauek alanbrezko bobina batekin bildutako elektroiman batez osatuta daude; soinu-uhinen eraginpean dagoenean, bobina honek bere korronte elektrikoa sortuko du, gero bozgorailu edo entzungailuen bidez anplifikatu eta transmititu ahal izateko. Piezo-oinarritutako gailuek baino zehaztasun handiagoarekin erantzuteko joera dutenez, mikrofonoak grabazio estudioetan eta zuzeneko emanaldietan erabiltzen dira.
Azkenean, badira Digital Converter Box (DAC) transduktoreak; hauek informazio digitala prozesatu eta seinale analogiko bihurtuz (edo alderantziz) funtzionatzen dute. Gailu hauek ezinbestekoak dira sare digitalen bidez audio seinaleak transmititzeko, hala nola Bluetooth konexioak; kasu honetan, DAC bat erabiliko litzateke kalitatezko audio-erreprodukzioa oztopatu dezaketen seinalearen zatiak iragazteko, hari gabeko konexioen bidez transmititu aurretik.
Lan printzipioa
Transduktore bat energia forma batetik bestera bihurtzeko erabiltzen den gailua da. Sarrerako energia hartuz funtzionatzen du, esaterako elektrizitatea edo argia, eta bihurtuz mugimendu mekanikoa edo soinua.
Transduktoreen aplikazio ohikoena seinale elektrikoak soinu-uhin bihurtzean da. Transduktore mota hau hainbat aplikaziotan erabiltzen da, besteak beste audio sistemak, tresna medikoak eta gailu militarrak.
Orain araka dezagun transduktore batek nola funtzionatzen duen eta bere erabilera desberdinak.
Transduktoreek nola funtzionatzen duten
Transduktore bat Seinale elektriko bat soinua, beroa edo mugimendua bezalako kantitate fisiko batean bihurtzeko erabili ohi den gailu elektrikoa da. Bihurketa hau sentsore bat erabiliz egiten da seinale analogikoa edo seinale digitala ekoizteko. Seinale analogikoa tentsio edo korronte modu irakurgarri batean bihurtzen da. Hainbat transduktore mota daude eskuragarri energia-seinale mota desberdinak detektatzeko bibrazio eta presio mekanikoak.
Transduktoreek hiru elementu nagusi dituzte: iturria (sarrera), tarteko elementua (anplifikadorea) eta detektagailua (irteera). Iturburuak energia aplikatzen du presio, soinu-uhin, korronte elektriko etab. moduan, tarteko elementuak detektatu eta anplifikatu ahal den detektatzeko bidali aurretik. Tarteko elementuak sarrerako energia jasotzen duenean aurrez zehaztutako propietateak ere detektatzen ditu, adibidez maiztasuna eta anplitudea. Detektagailuak propietate horiek detektatzen ditu eta, ondoren, propietate fisiko neurgarri batean bihurtzen ditu, hala nola irteerako fasean tentsioa edo korrontea, gehiago erabiltzeko.
Automatizazio prozesuetan, robotak bezalako eragiketa-moduluak integratzen dira potentzia transduktoreak, robotaren besoan eragiten duten kanpoko indarrak hauteman ahal izateko eta haren mugimendua funtzionamendu-mugetan seguru mantentzen dela ziurtatzeko. Potentzia-transduktoreak kontrol-sistem industrialetan ere erabiltzen dira korronteak eta tentsioak zehaztasunez kontrolatu behar dira prozesu automatizatuetan epe luzerako egonkortasuna eta zehaztasuna lortzeko. Domotikako sistemetan, ateen sarrailek sentsoreak erabiltzen dituzte normalean norbait ate batera hurbiltzen denean argiak piztu edo mugimenduak hautematen direnean leihoak ireki etxeko ingurune baten barruan.
Transduktore-seinale motak
Transduktoreak energia forma bat beste batean bihurtzeko erabiltzen diren sistema baten osagaiak dira. Seinale mota desberdinak neurtu, hautematen eta transmititzen dituzte, hala nola elektrikoak, mekanikoak, termikoak eta optikoak. Transduktoreen seinaleak bi kategoria nagusitan banatzen dira nagusiki: analogikoa digitala.
Transduktore analogikoek inguruneko hainbat informazio fisiko neurtzen dituzte informazio hori formatu elektrikoan adierazten duten seinale analogikoak sortzeko. Presioa, tenperatura, abiadura eta azelerazioa bezalako datuak seinale analogikoetan bihur daitezke neurketa edo kontrolerako transduktoreak erabiliz. Transduktore analogikoen adibideak dira soinu-uhinak tentsio elektriko bihurtzen dituzten mikrofonoak; Bibrazio mekanikoa korronte elektriko bihurtzen duten azelerometro piezoelektrikoak; tenperaturak hautematen dituzten termopareak; etc.
Transduktore digitalek parametro fisikoetatik (argia edo soinua, esaterako) seinale bat bihurtzen dute transduktoreari berari atxikitako seinale digitaleko prozesadorean prozesatzea amaitu ondoren soilik sor daitezkeen irudikapen digitaletan. Seinale analogikoak ez bezala, seinale digitalak maila diskretuez osatuta daude, hala nola, 0s eta 1s, aurrez zehaztutako egoera bati dagozkionak, tentsio edo korronte maila jarraitu bat baino, analogikoen kasuan. Seinale digitalaren prozesamendua asko erabiltzen da telekomunikazio sistemetan telefono mugikorrak, LED argiak bezalako sentsoreak, eguzki-panelak etab., non datu digitalak sareetan zehar abiadura handiagoz igarotzen diren bere kontrako datu analogikoekin alderatuta. Bit bakarreko transmisiorako zirkuituak eratzearen kostua distantzia batean maiztasun-tarte jakin batean audio-uhin bat piezaz pieza bidaltzeko zirkuituen eraketarekin lotutakoa baino askoz txikiagoa delako.
aplikazioak
Transduktore bat asko erabiltzen da hainbat aplikaziotan, esaterako irudi medikoen gailuak, automobilgintzako sentsoreak eta prozesu industrialak kontrolatzeko sistemak. Energia forma batetik, analogikoa edo digitala, beste forma batera bihurtzen duen gailua da. Gainera, transduktoreak edozein automatizazio sistema modernoren oinarria dira, horretarako erabiltzen direnez seinaleen bihurketa eta seinaleen baldintzapena.
Azter ditzagun transduktoreen aplikazio desberdinak:
Automotive
Automobilgintzako transduktoreak automobilgintzan asko erabiltzen dira hainbat aplikaziotarako, errendimendu zehatza, tamaina txikia eta kostu eraginkortasuna direla eta. Ibilgailuen monitorizazio eta kontrol sistemetan erabiltzen diren tresna oso garrantzitsuak dira, esaterako, hainbat parametro neurtzeko tenperatura, presioa eta posizioa.
Transduktoreak automobilgintzako motorretan erabili ohi dira neurtzeko abiadura, osagaien posizioa hala nola, pistoiak edo kam-ardatzak, ihes-presioa edo kutsatzaileak, tenperatura edo emaria. Transduktoreek ikuskapen-metodo arruntek galduko lituzketen ustekabeko arazoak identifikatzen lagun dezakete. Esate baterako, errotazio-abiadura-transduktore bat erabil daiteke motorraren RPM-ren gorabeherak neurtzeko, higadura orokorra, errekuntza anormala edo lerrokatze-arazoak adieraz ditzaketenak.
Ibilgailuaren sistema elektrikoan seinale elektronikoak detektatzeko eta fabrikatzailearen zehaztapenen barruan dagoen ala ez iritzia emateko eta autoaren sistema elektrikoen arazoak konpontzen laguntzeko erabil daitezke. Aplikazio tipikoen artean neurketak daude bateriaren korronte eta tentsio maila (karga-maila kudeatzeko), erregai-mailaren sentsazioa (mailaren zehaztasuna kontrolatzeko) baita pizte-denboraren detekzioa diesel zein gasolina motorretan (errekuntza optimoa bermatzeko). Aireztapen sistemetan ere maiz erabiltzen dira kanpoko airearen eta barruko kabinen arteko aire-truke-tasa kontrolatzeko, erosotasuna kontrolatzeko.
Horrez gain, transduktore-teknologia garatzen ari da fabrikako automatizazio sistemetan erabiltzeko, non sentsoreak garatzen diren robotikoen muntaketa-lerro automatikoko lan-estazioetarako, baita makinek ekoitzitako piezen kalitate-kontrolerako ere. Hemen transduktoreen datuak ordenagailuz kontrolatutako robotek atzeman ditzakete, ohiko mantentze-lanen egiaztapenak egiteaz gain, lan konplexuak ere egiten dituztenak. lerrokatze-arazoak edo itzaltzearekin lotutako matxurak diagnostikatzea ekoizpen-lerroen barruan.
Industria
Industria-aplikazioak transduktoreak normalean fabrikako automatizazioan, prozesuen kontrolan eta robotikan aurkitzen dira. Sentsore industrial arruntak dira azelerazioa, higidura, bibrazioa, presioa/indarra, tenperatura, desplazamendua/distantzia/posizioa eta ukitu. Aplikazio mota hauek normalean norabide bakarreko komunikazio-sistemak dira, non transduktoreak energia-seinale fisikoak elektriko bihurtzen ditu monitorizazio-prozesadore baterako feedback gisa edo prozesu fisikoari eragiten dion zirkuituak kontrolatzeko sarrera gisa, hala nola motor edo solenoideen bidez eragingailuen bidez.
Sentsore mota askotarikoei esker, transduktoreak hainbat industria-prozesutarako erabil daitezke, hala nola, metalak ebaketa eta konformaziorako, petrolio-hobiak zulatzeko eta fintzeko prozesuetarako (SPM), soldatzeko sistemak eta muntatzeko makinak. Transduktorea erabiltzen den aplikazio motaren arabera, irteerako seinale elektrikoa energia mota batetik beste forma egoki batera bihurtzea beharrezkoa izan daiteke (tenperatura presio bihurtu edo abiadurara desplazatzea).
Transduktoreak sare konplexuetan ere konekta daitezke zuntz optikoko lerroekin, sarritan, ekoizpen automatikoko instalazio handietan puntu "estrategikoak" konektatzen dituztenak. Irteerako gailuak era berean konekta daitezke prozesadoreetatik kanpora, inguruneko feedbackari buruzko neurriak hartzeko. Transduktore industrialaren aplikazioak neurketak gizakientzat eskuragarri bihurtzeraino (datu-terminalaren pantaila) gordetako programekiko posizio-datuei buruzko kalkuluak egiteko parametro onargarriei dagokienez (begizta itxiko serbo-sistemak).
Mediku
Transduktoreak teknologia medikoan erabiltzen dira hainbat aplikaziotarako. Horrelako aplikazio bat da elektrokardiografia (EKG) denboran zehar bihotzaren bulkada elektrikoak neurtzen dituena eta grafiko gisa erakusten du. Prozesu horretan, elektrodoak gorputzeko eremuetan jartzen dira, gorputz-adarretan edo bularrean adibidez, eta EKG makina batera eramaten dituzte. Elektrodoek bihotzaren jarduera elektrikoa detektatzen dute, taupadak irregularrak edo bihotz-jarduerarekin lotutako beste edozein egoera hautemateko ebaluatzeko.
Beste aplikazio medikoko transduktoreak erabiltzen dira ultrasoinu-irudiak eta eskaneatzea. Honek ultrasoinu-zunda gisa ezagutzen den gailu bat erabiltzea dakar gorputzeko zenbait ataletan maiztasun handiko soinu-uhinak igortzeko, ehun bigunak eta hezurrak, muskuluak, tendoiak, lotailuak, kartilagoak eta odol-hodiak bezalako organoak erakusten dituzten irudiak sortzeko. Irudi hauek gorputzeko gaixotasunak diagnostikatzeko erabil daitezke, hala nola, tumoreak edo minbizia bezalako beste gaixotasun batzuk diagnostikatzeko.
Gainera, transduktoreak erabiltzen dira jarraipen-tresnak – Denbora errealean pazientearen egoerari buruzko informazioa denbora-tarte batean denbora errealean ematen duten gailuak – besteak beste:
- Pulsioximetroak odoleko oxigeno saturazio maila neurtzen dutenak.
- EKG monitoreak bihotz-maiztasun koronarioa edo erritmo anomaliak neurtzen dituztenak.
- Monitoreak tenperatura, arnasketa-tasa eta antzeko beste bizi-seinale batzuk odol-presioa eta glukosa-maila.
Consumer Electronics
Kontsumoko elektronika artean daude transduktoreen aplikazio ohikoenak. Hau da, transduktoreek energia elektrikoa soinu bihurtzeko gai direlako, eta, ondoren, bozgorailuek audio-gailu mota desberdinetan erabil dezakete. Gainera, transduktoreak energia forma batetik bestera bihurtzeko erabiltzen dira, telebista eta irratietako seinale-zarata erlazioa hobetzeko. Seinale elektronikoak uhin akustiko bihurtzeko ere parte hartzen dute, anplifikatu ahal izateko.
Beste adibide batzuk telefonoetan eta entzungailuetan erabiltzea da, non soinua areagotzen laguntzen duten eta baita ere murrizteko hondoko zarata. Transduktoreak bideoak grabatzeko ekipoetan ere erabiltzen dira, bideokameretan eta kamera digitaletan adibidez, seinale optikoak elektriko bihurtzeko, gero digitalki gordetzeko edo ordenagailu batekin manipulatzeko. Azkenik, ekipamendu medikoek transduktore teknologia erabiltzen dute askotan ultrasoinu irudiak eta beste helburu batzuk.
Abantailak eta desabantailak
Transduktore bat energia forma bat beste energia forma batean bihur dezakeen gailua da. Hainbat aplikaziotan erabiltzen da neurketan, esaterako indarra, tenperatura, posizioa, abiadura eta beste aldagai fisiko batzuk.
Artikulu honetan, transduktoreak erabiltzearen onurak eta eragozpenak eztabaidatuko ditugu. Transduktore baten abantailak eta desabantailak ulertuta, hainbat aplikaziotan erabilerari buruzko erabaki informatua har dezakezu.
Abantailak
Transduktore bat Energia forma batetik bestera bihurtzen duen gailua da, askotan kantitate fisiko bat neurtzeko helburuarekin. Transduktore mota asko daude, bakoitza helburu jakin baterako egokitzen dena. Transduktoreek abantaila ugari eskaintzen dituzte erosotasunari eta zehaztasunari dagokionez, eta ezinbesteko osagai bihurtu dira teknologia modernoan.
Transduktoreen abantailak hauek dira:
- sendotasuna: Transduktoreak nahiko ez dira ingurumen-baldintzekiko eta muturreko tenperaturetan eta beste baldintza arriskutsu batzuetan erabil daitezke. Normalean mantentze-lan gutxi behar dute beren bizitzan zehar.
- Abiadura Handiko: Sentsore askok irakurketak eman ditzakete milisegundoren barruan, erantzun denbora azkarrak eta feedback kontrola behar izanez gero.
- Aldakortasuna: Aplikazio-sorta zabala posible da transduktoreen sentsazio-ahalmen ugariengatik, prozesuen kontroleko neurketetatik hasi eta diagnostiko medikoetaraino.
- Zehaztasun: Transduktore baten irteerako seinalea oso zehatza izan ohi da eskuz edo ez hain fidagarriak diren beste bitarteko batzuekin egindako neurketekin alderatuta. Neurketa-erroreak eskuzko metodoetakoak baino askoz txikiagoak izan daitezke.
- Kostu-eraginkortasuna: Transduktoreen kostuak ikaragarri jaitsi dira azken urteotan, teknologiaren aurrerapenen ondorioz, gaur egun aplikazio gehienetarako erabilgarri bihurtzen baitira.
Desabantailak
Transduktoreak abantailak eta desabantailak dituzte. Energia forma batetik bestera bihurtzeko modu eroso, eraginkor eta errentagarria izan arren, mugak dituzte.
Transduktoreen desabantaila nabarmenena haien suszeptibilitatea da zarata interferentzia. Hau bereziki egia da maiztasun baxuko irakurketak neurtzean. Transduktoreek beste seinale elektriko batzuek eragin ditzakete, irakurketa okerrak eta emaitza okerrak eragiten dituztenak.
Transduktoreen beste desabantaila erlatiboa da erantzun denbora motela energia bihurtzeko beste forma batzuekin alderatuta, hala nola gailu mekanikoekin edo algoritmoekin. Zenbait aplikaziotan, adibidez, erabaki azkarrak behar direnean edo zehaztasun-maila handiak behar direnean, metodo tradizionalak transduktore-sistemak baino egokiagoak izan daitezke.
Transduktoreek ere eskatzen dute trebetasun espezializatuak behar bezala instalatu eta funtzionatzeko, eta horrek desegokiak bihurtzen ditu aplikazio askotarako, non trebatu gabeko langileak eskuragarri dauden edo inguruneak behar duen hedapen azkarra eta funtzionamendu erraza errendimendu optimoa lortzeko.
Ondorioa
Ospakizuna, transduktoreak industria eta bizimodu gailu askoren funtsezko elementua dira. Energia elektrikoa energia mekaniko bihur dezakete eta alderantziz, lehen posible ez ziren neurketa garrantzitsuak egiteko aukera emanez. Transduktoreek aplikazio-eremu ugari hartzen dituzte eta elkarren artean konbinatuta erabil daitezke neurketa zehatzagoak egiteko.
Mota desberdinak diseinuan eta erabileran aldatzen dira; Ultrasoinu-transduktoreak bereziki erabilgarriak dira saiakuntza ez-suntsitzaileak materialaren lodiera neurtzeko duten gaitasunagatik, objektuari inola ere oztopatu gabe. Transduktore piezoelektrikoak tentsio mekanikoa potentzial elektriko bihurtzea eta horrek irudi medikoetarako egokiak bihurtzen ditu barne-organoen irudi argiak ematen baitituzte. Azkenik, transdukzio erresistiboak bikainak dira tenperatura-aldaketak neurtzeko eta horrek automoziorako erabileretarako egokiak dira, hala nola motorraren tenperatura kontrolatzeko.
Orokorrean, transduktoreek helburu asko dituzte, bai handi zein txikietan, eta garrantzitsua da erabiltzaileek gailu hauek nola funtzionatzen duten ulertzea, beren beharretarako mota egokia aukeratzeko gai izan daitezen. Teknologiak aurrera egin ahala, transduktoreen teknologian oinarritzen diren sentsore hobetuak erabiltzeko aukera gehiago izango ditu jendeak, beraz, garrantzitsua da gai honi buruz hezita egotea!
Joost Nusselder naiz, Neaeraren sortzailea eta edukien merkaturatzailea, aita, eta nire pasioaren muinean gitarra duten ekipamendu berriak probatzea maite dut, eta nire taldearekin batera, 2020tik blogeko artikulu sakonak sortzen ari naiz. irakurle leialei grabazio eta gitarra aholkuekin laguntzeko.
