트랜스 듀서 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 데 사용되는 전자 장치입니다. 그들은 다양한 응용 프로그램에서 사용됩니다. 의료 이미징에 대한 산업 자동화.
이 기사에서는 트랜스듀서가 무엇이고 어떻게 사용되는지에 대한 개요를 제공합니다. 우리는 다른 것을 다룰 것입니다 변환기 유형, 응용 프로그램 및 사용 방법:
변환기의 정의
변환기 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 장치입니다. 변환기의 대다수는 변환 음향 또는 기계적 에너지 (예: 음파 또는 진동) 전기 신호로 또는 그 반대로, 빛, 온도, 압력, 자기장 및 위치 변수의 에너지를 측정 가능한 전기 값으로 변환할 수 있는 신호도 있습니다.
일반적으로 사용되는 변환기의 예는 다음과 같습니다.
- 마이크 음향 에너지를 전기 신호로 변환합니다.
- 스피커 전기 신호를 음파로 변환합니다.
- 서미스터 온도 변동을 측정 가능한 전압으로 변환합니다.
- 압전 크리스탈 기계적 변형에 반응하여 전기 신호를 생성할 수 있는 것;
- 스트레인 게이지 힘이나 토크와 같은 물리적 변위의 작은 변화를 감지합니다.
변환기는 다음과 같은 일상적인 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 전화, 의료 영상 및 기계 진단 시스템 같은 특수 모니터링 시스템뿐만 아니라 지진계 및 광섬유 신호 전송 네트워크. 트랜스듀서는 다음과 같은 정량적 측정 기술을 사용하여 시스템의 물리적 동작의 미묘한 변화를 캡처할 수 있습니다. 유량 측정 및 작동 속도/온도 모니터링 등
변환기 유형
트랜스 듀서 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 장치입니다. 음향 시스템의 맥락에서 트랜스듀서는 일반적으로 물리적 에너지를 전기 신호로 변환하거나 역으로 전기를 음파로 변환하는 데 사용됩니다. 오늘날 시장에는 다양한 유형의 변환기가 있지만 모두 몇 가지 간단한 원칙에 따라 작동합니다.
가장 기본적인 형태의 변환기는 압전 변환기, 접촉 마이크 또는 피에조 짧게. 피에조 변환기는 기계적 진동을 전기 신호로 변환합니다. 압전 효과; 특정 유전체(예: 석영)에 기계적 응력이 가해지면 압축 또는 진동을 통해 전하가 생성됩니다. 이 전하는 증폭되어 스피커나 헤드폰을 통해 들을 수 있는 소리로 변환될 수 있습니다.
또 다른 대중적인 유형의 변환기는 다음과 같습니다. 전자기 코일 변형기 – 때로는 간단히 a라고 합니다. 마이크. 이들은 와이어 코일로 감싼 전자석으로 구성됩니다. 음파에 노출되면 이 코일은 자체 전류를 생성하여 스피커나 헤드폰을 통해 증폭 및 전송할 수 있습니다. 피에조 기반 장치보다 주파수 범위에서 더 정확하게 응답하는 경향이 있기 때문에 마이크는 일반적으로 녹음 스튜디오와 라이브 공연 모두에서 사용됩니다.
마지막으로 디지털 컨버터 박스(DAC) 변환기; 이들은 디지털 정보를 처리하고 이를 아날로그 신호로 변환(또는 그 반대로)하여 작동합니다. 이러한 장치는 Bluetooth 연결과 같은 디지털 네트워크를 통해 오디오 신호를 전송하는 데 필수적입니다. 이 경우 DAC는 무선 연결을 통해 전송하기 전에 고품질 오디오 재생을 방해할 수 있는 신호 부분을 필터링하는 데 사용됩니다.
작동 원리
변환기 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 데 사용되는 장치입니다. 그것은 다음과 같은 입력 에너지를 취함으로써 작동합니다. 전기 또는 빛, 그리고 그것을로 변환 기계적 움직임 또는 소리.
변환기의 가장 일반적인 응용 분야는 전기 신호를 음파로 변환하는 것입니다. 이 유형의 변환기는 다음을 포함하여 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 오디오 시스템, 의료 기기 및 군용 기기.
이제 탐색하자 변환기 작동 방식 그리고 그것의 다양한 용도.
변환기 작동 방식
변환기 전기 신호를 소리, 열 또는 운동과 같은 물리량으로 변환하는 데 일반적으로 사용되는 전기 장치입니다. 이 변환은 센서를 사용하여 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 생성함으로써 수행됩니다. 그런 다음 아날로그 신호는 읽을 수 있는 전압 또는 전류 형식으로 변환됩니다. 다양한 유형의 변환기를 사용하여 다음과 같은 다양한 유형의 에너지 신호를 감지할 수 있습니다. 기계적 진동 및 압력.
변환기에는 소스(입력), 중간 요소(증폭기) 및 감지기(출력)의 세 가지 핵심 요소가 포함됩니다. 소스는 압력, 음파, 전류 등의 형태로 에너지를 적용하며, 이는 중간 요소에 의해 감지될 수 있고 감지되도록 전송되기 전에 필요에 따라 증폭됩니다. 중간 요소가 입력 에너지를 받으면 다음과 같은 미리 결정된 속성도 감지합니다. 주파수 및 진폭. 검출기는 이러한 속성을 감지한 다음 추가 사용을 위해 출력 단계에서 전압 또는 전류와 같은 측정 가능한 물리적 속성으로 다시 변환합니다.
자동화 프로세스에서 로봇과 같은 작동 모듈은 다음과 통합됩니다. 힘 로봇 암에 작용하는 외부 힘을 감지하고 로봇 팔의 동작이 작동 한계 내에서 안전하게 유지되도록 합니다. 전력 변환기는 산업 제어 시스템에서도 사용됩니다. 전류 및 전압을 정확하게 모니터링해야 합니다. 자동화된 프로세스의 장기적인 안정성과 정밀성을 위해. 홈 오토메이션 시스템에서 도어록은 일반적으로 센서를 사용하여 누군가가 문에 접근하면 조명을 켜거나 움직임이 감지되면 창문을 엽니다. 가정 환경 내부.
변환기 신호의 유형
트랜스 듀서 한 형태의 에너지를 다른 형태로 변환하는 데 사용되는 시스템의 구성 요소입니다. 전기, 기계, 열 및 광학과 같은 다양한 유형의 신호를 측정, 감지 및 전송합니다. 변환기 신호는 주로 두 가지 주요 범주로 나뉩니다. 아날로그 와 디지털.
아날로그 변환기는 환경의 다양한 물리적 정보를 측정하여 이러한 정보를 전기적 형식으로 나타내는 아날로그 신호를 생성합니다. 압력, 온도, 속도 및 가속도와 같은 데이터는 측정 또는 제어 목적으로 변환기를 사용하여 아날로그 신호로 변환할 수 있습니다. 아날로그 변환기의 예는 다음과 같습니다. 음파를 전압으로 변환하는 마이크; 기계적 진동을 전류로 변환하는 압전 가속도계; 온도를 감지하는 열전쌍; 기타
디지털 트랜스듀서는 물리적 매개변수(예: 빛 또는 소리)의 신호를 트랜스듀서 자체에 부착된 디지털 신호 프로세서에서 처리가 완료된 후에만 생성될 수 있는 디지털 표현으로 변환합니다. 아날로그 신호와 달리 디지털 신호는 아날로그 신호의 경우 연속적인 전압이나 전류 레벨이 아닌 사전 정의된 상태에 해당하는 0과 1과 같은 이산 레벨로 구성됩니다. 디지털 신호 처리는 다음과 같은 통신 시스템에서 광범위하게 사용됩니다. 핸드폰, LED 조명과 같은 센서, 태양 전지 패널 디지털 데이터가 아날로그 데이터에 비해 더 빠른 속도로 네트워크를 통해 흐르는 경우 등. 단일 비트 전송을 위한 회로를 형성하는 비용이 멀리 떨어진 특정 주파수 범위에서 오디오 파형을 한 조각씩 보내는 회로를 형성하는 것과 관련된 비용보다 훨씬 적기 때문입니다.
어플리케이션
변환기 와 같은 다양한 응용 프로그램에서 널리 사용됩니다. 의료 영상 장치, 자동차 센서 및 산업 공정 제어 시스템. 아날로그 또는 디지털의 한 형태에서 다른 형태로 에너지를 변환하는 장치입니다. 또한 트랜스듀서는 다음 용도로 사용되기 때문에 모든 최신 자동화 시스템의 기초입니다. 신호 변환 및 신호 컨디셔닝.
변환기의 다양한 응용 분야를 살펴보겠습니다.
자동차
자동차 변환기 정확한 성능, 작은 크기 및 비용 효율성으로 인해 자동차 산업에서 다양한 응용 분야에 광범위하게 사용됩니다. 그들은 다음과 같은 다양한 매개 변수를 측정하기 위해 차량의 모니터링 및 제어 시스템에 사용되는 매우 중요한 도구입니다. 온도, 압력 및 위치.
트랜스듀서는 측정을 위해 자동차 엔진에 일반적으로 사용됩니다. 속도, 부품의 위치 피스톤이나 캠축과 같은 배기 압력 또는 오염 물질, 온도 또는 유량. 트랜스듀서는 일반적인 검사 방법으로는 놓칠 수 있는 예상치 못한 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 회전 속도 변환기를 사용하여 일반적인 마모, 비정상적인 연소 또는 오정렬 문제를 나타낼 수 있는 엔진 RPM의 변동을 측정할 수 있습니다.
차량의 전기 시스템에서 전자 신호를 감지하고 제조업체의 사양 내에 있는지 여부에 대한 피드백을 제공하고 차량 내 전기 시스템의 문제 해결을 지원하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적인 응용 분야에는 측정이 포함됩니다. 배터리 전류 및 전압 레벨 (충전 수준을 관리하기 위해), 연료량 감지 (레벨 정확도를 모니터링하기 위해) 뿐만 아니라 점화 타이밍 감지 디젤 엔진과 가솔린 엔진 모두에서(최적의 연소를 보장하기 위해) 쾌적함을 제어하기 위해 외부 공기와 내부 캐빈 사이의 공기 교환 비율을 제어하는 것을 포함하여 환기 시스템에도 자주 사용됩니다.
또한 자동화된 로봇 조립 라인 워크스테이션과 기계로 생산되는 부품의 품질 관리를 위해 센서가 배치되는 공장 자동화 시스템에서 사용하기 위해 트랜스듀서 기술이 개발되고 있습니다. 여기에서 트랜스듀서의 데이터는 정기적으로 예정된 유지 보수 점검뿐만 아니라 다음과 같은 복잡한 작업을 수행하는 컴퓨터 제어 로봇에 의해 캡처될 수 있습니다. 정렬 문제 또는 종료 관련 오류 진단 생산 라인 내에서.
산업(공업)
산업 응용 트랜스듀서는 일반적으로 공장 자동화, 프로세스 제어 및 로봇 공학에서 사용됩니다. 일반적인 산업용 센서는 가속, 운동, 진동, 압력/힘, 온도, 변위/거리/위치 그리고 만지다. 이러한 유형의 애플리케이션은 일반적으로 트랜스듀서가 모니터링 프로세서에 대한 피드백 또는 모터 또는 솔레노이드와 같은 액추에이터를 통해 물리적 프로세스에 영향을 미치는 제어 회로에 대한 입력으로 물리적 에너지 신호를 전기 에너지 신호로 변환하는 단방향 통신 시스템입니다.
다양한 센서 유형을 통해 금속 절단 및 성형, 유전 시추 및 정제 공정(SPM), 용접 시스템 및 조립 기계와 같은 다양한 산업 공정에 변환기를 사용할 수 있습니다. 변환기가 사용되는 애플리케이션의 유형에 따라 전기 출력 신호를 한 형태의 에너지에서 다른 적절한 형태로 변환해야 할 수도 있습니다(온도를 압력으로 또는 변위를 속도로).
트랜스듀서는 종종 대규모 자동화 생산 시설의 '전략적' 지점을 연결하는 광섬유 라인이 있는 복잡한 네트워크에서 상호 연결될 수도 있습니다. 출력 장치는 환경의 피드백에 대해 조치를 취하기 위해 프로세서에서 다시 연결될 수 있습니다. 산업용 트랜스듀서 응용 분야는 인간이 측정에 접근할 수 있도록 하는 것부터 다양합니다.데이터 터미널 디스플레이) 허용 가능한 매개변수와 관련하여 저장된 프로그램과 관련된 위치 데이터에 대한 계산 수행(폐쇄 루프 서보 시스템).
의료
트랜스듀서는 다양한 응용 분야의 의료 기술에 사용됩니다. 그러한 응용 프로그램 중 하나는 심전도(ECG) 시간 경과에 따른 심장의 전기 자극을 측정하여 그래프로 표시합니다. 이 과정에서 팔다리 또는 가슴과 같은 신체 부위에 전극을 배치하고 ECG 기계로 연결합니다. 전극은 불규칙한 박동 또는 심장 활동과 관련된 기타 감지 가능한 상태를 평가하기 위해 심장의 전기적 활동을 감지합니다.
또 다른 의료 응용 변환기는 다음 용도로 사용됩니다. 초음파 이미징 및 스캐닝. 여기에는 초음파 프로브로 알려진 장치를 사용하여 신체의 특정 부분에서 고주파 음파를 방출하여 뼈, 근육, 힘줄, 인대, 연골 및 혈관과 같은 연조직 및 기관을 보여주는 이미지를 생성합니다. 이러한 이미지는 종양이나 암과 같은 다른 질병을 진단하는 것과 같이 신체 내의 질병을 진단하는 데 사용할 수 있습니다.
또한 변환기는 모니터링 장비 – 일정 기간 동안 한 시점에서 다른 시점으로 환자의 상태에 대한 실시간 정보를 제공하는 장치 – 다음을 포함합니다.
- 맥박 산소 측정기 혈액의 산소 포화도를 측정하는 것입니다.
- EKG 모니터 관상 동맥 심박수 또는 리듬 이상을 측정합니다.
- 모니터 체온, 호흡수 및 다음과 같은 기타 활력 징후 혈압과 포도당 수치.
가전제품
가전제품은 그 중 변환기의 가장 일반적인 응용. 이것은 변환기가 전기 에너지를 소리로 변환할 수 있기 때문에 다양한 유형의 오디오 장치에 있는 스피커에서 사용할 수 있습니다. 또한 변환기는 텔레비전 및 라디오 세트에서 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 한 형태에서 다른 형태로 에너지를 변환하는 데 사용됩니다. 또한 전자 신호를 증폭할 수 있도록 음파로 변환하는 역할을 합니다.
다른 예로는 전화기와 헤드셋에 사용되는 것이 있습니다. 배경 소음 감소. 변환기는 또한 캠코더 및 디지털 카메라와 같은 비디오 녹화 장비에 사용되어 광학 신호를 전기 신호로 변환하여 디지털 방식으로 저장하거나 컴퓨터로 조작할 수 있습니다. 마지막으로, 의료 장비는 종종 트랜스듀서 기술을 사용하여 초음파 영상 및 기타 목적.
장점과 단점
변환기 한 형태의 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환할 수 있는 장치입니다. 측정과 같은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 힘, 온도, 위치, 속도 및 기타 물리적 변수.
이 기사에서는 트랜스듀서 사용의 이점과 단점에 대해 설명합니다. 트랜스듀서의 장단점을 이해함으로써 다양한 응용 분야에서의 사용법에 대해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
장점
변환기 종종 물리량을 측정할 목적으로 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 장치입니다. 다양한 유형의 변환기가 있으며 각각 특정 목적에 적합합니다. 트랜스듀서는 편의성과 정확성 측면에서 많은 이점을 제공하며 현대 기술에서 없어서는 안 될 구성 요소가 되었습니다.
트랜스듀서의 장점은 다음과 같습니다.
- 견고성: 트랜스듀서는 환경 조건에 비교적 민감하지 않으며 극한의 온도 및 기타 위험한 조건에서 사용할 수 있습니다. 일반적으로 수명 기간 동안 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다.
- 고속: 많은 센서가 밀리초 이내에 판독값을 제공할 수 있으므로 필요한 경우 빠른 응답 시간과 피드백 제어가 가능합니다.
- 다재: 트랜스듀서의 다양한 감지 기능으로 인해 공정 제어 측정에서 의료 진단에 이르기까지 광범위한 응용이 가능합니다.
- Precision: 트랜스듀서의 출력 신호는 일반적으로 손으로 측정하거나 다른 덜 신뢰할 수 있는 수단에 비해 매우 정확합니다. 측정 오류는 수동 방법보다 훨씬 낮을 수 있습니다.
- 비용 효율성: 트랜스듀서 비용은 기술 발전으로 인해 최근 몇 년 동안 극적으로 감소했으며 이제 대부분의 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.
단점
트랜스 듀서 장점과 단점을 모두 가지고 있습니다. 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 편리하고 효율적이며 비용 효율적인 방법이지만 한계가 있습니다.
트랜스듀서의 가장 눈에 띄는 단점은 노이즈 간섭. 저주파 판독값을 측정할 때 특히 그렇습니다. 트랜스듀서는 부정확한 판독값과 부정확한 결과를 초래하는 다른 전기 신호에 의해 악영향을 받을 수 있습니다.
트랜스듀서의 또 다른 단점은 상대적으로 느린 응답 시간 기계 장치 또는 알고리즘과 같은 다른 형태의 에너지 변환과 비교됩니다. 예를 들어 빠른 결정이 필요하거나 높은 수준의 정밀도가 필요한 특정 응용 분야에서는 기존 방법이 변환기 시스템보다 더 적합할 수 있습니다.
트랜스듀서도 필요합니다. 전문 기술 올바르게 설치하고 작동하기 때문에 미숙련 인력이 있거나 환경이 요구하는 많은 응용 분야에 부적합합니다. 빠른 배포 및 쉬운 작동 최적의 성능을 위해.
결론
결론적으로, 트랜스 듀서 많은 산업 및 라이프 스타일 장치의 필수 요소입니다. 전기 에너지를 기계 에너지로 또는 그 반대로 변환할 수 있어 이전에는 불가능했던 중요한 측정을 수행할 수 있습니다. 변환기는 광범위한 응용 분야를 포괄하며 보다 정확한 측정을 위해 서로 조합하여 사용할 수 있습니다.
다른 유형은 디자인과 용도가 다릅니다. 초음파 변환기 에 특히 유용합니다 비파괴 검사 어떤 식으로든 물체를 방해하지 않고 재료의 두께를 측정할 수 있기 때문입니다. 압전 변환기 기계적 변형을 전위로 변환하여 내부 장기의 선명한 이미지를 제공하므로 의료 영상에 적합합니다. 마지막으로 저항성 변환기 엔진 온도 모니터링과 같은 자동차 용도에 적합한 온도 변화 측정에 탁월합니다.
전반적으로 트랜스듀서는 크고 작은 다양한 용도로 사용되며 사용자가 필요에 맞는 올바른 유형을 선택할 수 있도록 이러한 장치의 작동 방식을 이해하는 것이 중요합니다. 기술이 발전함에 따라 사람들이 트랜스듀서 기술에 의존하는 향상된 센서를 사용할 기회가 더 많아질 것이므로 이 문제에 대해 교육을 받는 것이 중요합니다!
저는 Neaera의 설립자이자 콘텐츠 마케터이자 아빠이자 열정을 다해 새로운 장비에 도전하는 것을 좋아하는 Joost Nusselder입니다. 저희 팀과 함께 2020년부터 심도 있는 블로그 글을 작성해 오고 있습니다. 녹음 및 기타 팁으로 충성도 높은 독자를 돕습니다.
