givare är elektroniska enheter som används för att omvandla energi från en form till en annan. De används i en mängd olika applikationer, från industriell automation till medicinsk bildbehandling.
I den här artikeln kommer vi att ge en översikt över vad givare är och hur de används. Vi kommer att täcka de olika typer av givare, deras applikationer och hur de används:
Definition av givare
En givare är en anordning som omvandlar energi från en form till en annan. Majoriteten av givare konverterar akustisk eller mekanisk energi (dvs ljudvågor eller vibrationer) till elektriska signaler eller vice versa, men det finns också sådana som kan omvandla energi från ljus, temperatur, tryck, magnetfält och positionsvariabler till mätbara elektriska värden.
Exempel på vanliga givare inkluderar:
- mikrofoner som omvandlar akustisk energi till elektriska signaler;
- högtalare som omvandlar elektriska signaler till akustiska vågor;
- termistorer som omvandlar temperaturfluktuationer till mätbara spänningar;
- piezoelektriska kristaller som kan generera elektriska signaler som svar på mekanisk deformation;
- ansträngningsmätare för att detektera små variationer i fysisk förskjutning såsom kraft eller vridmoment.
Givare används flitigt i vardagliga applikationer som t.ex telefoner, medicinsk bildbehandling och maskindiagnossystem samt specialiserade övervakningssystem som seismografer och fiberoptiska signalöverföringsnät. Givare tillåter fångst av subtila förändringar i fysiskt beteende hos ett system genom användning av kvantitativa mättekniker som t.ex. flödesmätning och övervakning av drifthastigheter/temperaturer och så vidare
Typer av givare
givare är enheter som omvandlar energi från en form till en annan. I samband med akustiska system används givare vanligtvis för att omvandla fysisk energi till elektriska signaler, eller tvärtom – elektricitet till ljudvågor. Även om det finns många typer av givare på marknaden idag, fungerar de alla enligt några enkla principer.
Den mest grundläggande typen av givare är en piezoelektriska transduktor, även känd som en kontaktmikrofon eller piezo för korta. Piezogivare omvandlar mekaniska vibrationer till elektriska signaler med hjälp av piezoelektrisk effekt; en elektrisk laddning genereras via kompression eller vibration när vissa dielektriska material (som kvarts) utsätts för mekanisk påfrestning. Denna elektriska laddning kan sedan förstärkas och omvandlas till ett hörbart ljud via högtalare eller hörlurar.
En annan populär typ av givare är elektromagnetisk spolegivare – ibland bara kallad en MIC. Dessa består av en elektromagnet lindad med en spole av tråd; när den utsätts för ljudvågor kommer denna spole att skapa sin egen elektriska ström, som sedan kan förstärkas och sändas via högtalare eller hörlurar. Eftersom de tenderar att svara med mer noggrannhet över frekvensområdena än piezobaserade enheter gör, används mikrofoner ofta i både inspelningsstudior och liveframträdanden.
Äntligen finns det digital converter box (DAC) givare; dessa fungerar genom att bearbeta digital information och omvandla den till analoga signaler (eller vice versa). Dessa enheter är viktiga för att överföra ljudsignaler över digitala nätverk som Bluetooth-anslutningar; i det här fallet skulle en DAC användas för att filtrera bort delar av signalen som kan störa kvalitetsljuduppspelning innan överföring via trådlösa anslutningar.
arbets~~POS=TRUNC
En givare är en anordning som används för att omvandla energi från en form till en annan. Det fungerar genom att ta in energi, som t.ex el eller ljus, och omvandla den till mekanisk rörelse eller ljud.
Den vanligaste tillämpningen av givare är omvandling av elektriska signaler till ljudvågor. Denna typ av givare används i en mängd olika applikationer, inklusive ljudsystem, medicinska instrument och militära apparater.
Låt oss nu utforska hur en givare fungerar och dess olika användningsområden.
Hur givare fungerar
En givare är en elektrisk enhet som vanligtvis används för att omvandla en elektrisk signal till en fysisk storhet som ljud, värme eller rörelse. Denna omvandling görs genom att använda en sensor för att producera en analog signal eller digital signal. Den analoga signalen omvandlas sedan till en läsbar form av antingen spänning eller ström. Olika typer av givare finns tillgängliga för att detektera olika typer av energisignaler som t.ex mekaniska vibrationer och tryck.
Givare innehåller tre nyckelelement: en källa (ingång), mellanelement (förstärkare) och detektor (utgång). Källan tillför energi i form av tryck, ljudvågor, elektrisk ström etc. som kan detekteras av mellanelementet och förstärkas vid behov innan den skickas vidare för att detekteras. När det mellanliggande elementet tar emot den ingående energin detekterar det även eventuella förutbestämda egenskaper som t.ex frekvens och amplitud. Detektorn detekterar dessa egenskaper och omvandlar dem sedan tillbaka till en mätbar fysisk egenskap såsom spänning eller ström vid slutsteget för vidare användning.
I automationsprocesser integreras driftmoduler som robotar med kraft givare så att de kan upptäcka yttre krafter som verkar på robotarmen och säkerställa att dess rörelse förblir säker inom driftsgränserna. Effektgivare används också i industriella styrsystem där strömmar och spänningar måste övervakas noggrant för långsiktig stabilitet och precision i automatiserade processer. I hemautomationssystem använder dörrlås vanligtvis sensorer för att tända ljus när någon närmar sig en dörr eller öppna fönster när rörelser känns av i en hemmiljö.
Typer av givarsignaler
givare är komponenterna i ett system som används för att omvandla en form av energi till en annan. De mäter, känner av och sänder olika typer av signaler såsom elektriska, mekaniska, termiska och optiska. Givarsignaler är huvudsakligen indelade i två huvudkategorier: analoga och digital.
Analoga givare mäter olika fysisk information från omgivningen för att generera analoga signaler som representerar sådan information i ett elektriskt format. Data som tryck, temperatur, hastighet och acceleration kan omvandlas till analoga signaler med hjälp av givare för mät- eller kontrolländamål. Exempel på analoga givare inkluderar mikrofoner som omvandlar ljudvågor till elektrisk spänning; piezoelektriska accelerometrar som omvandlar mekanisk vibration till elektrisk ström; termoelement som känner av temperaturer; etc.
Digitala givare omvandlar en signal från fysiska parametrar (som ljus eller ljud) till digitala representationer som kan genereras först efter att bearbetningen är klar på den digitala signalprocessorn som är ansluten till själva givaren. Till skillnad från analoga signaler består digitala signaler av diskreta nivåer som 0s och 1s som motsvarar något fördefinierat tillstånd snarare än en kontinuerlig spänning eller strömnivå i fallet med analoga. Digital signalbehandling används flitigt i telekommunikationssystem som mobiltelefoner, sensorer som LED-lampor, solpaneler etc., där digital data flödar över nätverk med högre hastigheter jämfört med dess motsvarighetsanaloga data. Det beror på att kostnaden för att bilda kretsar för enbitsöverföring är mycket mindre än vad som är förknippad med bildandet av kretsar för att skicka en ljudvågform bit för bit vid ett visst frekvensområde över ett avstånd.
Applikationer
En givare används flitigt i en mängd olika applikationer, som t.ex medicinska bilder, sensorer för fordon och industriella processkontrollsystem. Det är en enhet som omvandlar energi från en form, analog eller digital, till en annan form. Dessutom är givare grunden för alla moderna automationssystem eftersom de används för signalomvandling och signalkonditionering.
Låt oss utforska de olika tillämpningarna av givare:
Bil
Fordonsgivare används flitigt inom bilindustrin för en mängd olika applikationer på grund av deras exakta prestanda, ringa storlek och kostnadseffektivitet. De är oerhört viktiga verktyg som används i fordonens övervaknings- och styrsystem för att mäta olika parametrar som t.ex temperatur, tryck och läge.
Givare används ofta i bilmotorer för att mäta hastighet, komponenters position såsom kolvar eller kamaxlar, avgastryck eller föroreningar, temperatur eller flödeshastighet. Givare kan hjälpa till att identifiera oförutsedda problem som vanliga inspektionsmetoder skulle missa. Till exempel kan en rotationshastighetsgivare användas för att mäta alla fluktuationer i motorns varvtal som kan indikera allmänt slitage, onormal förbränning eller felinställningsproblem.
I fordonets elsystem kan de användas för att upptäcka elektroniska signaler och ge feedback om det ligger inom tillverkarens specifikationer och hjälpa till med felsökning av elsystem i bilen. Typiska tillämpningar inkluderar mätning batteriström och spänningsnivåer (för att hantera laddningsnivåer), bränslenivåavkänning (för att övervaka nivånoggrannheten) samt detektering av tändningstid på både diesel- och bensinmotorer (för att säkerställa optimal förbränning.) De används också ofta i ventilationssystem, inklusive styrning av luftväxlingshastigheten mellan utomhusluft och inre hytter för komfortkontroll.
Dessutom utvecklas givarteknik för användning i fabriksautomationssystem där sensorer används för automatiserade robotarbetsstationer för löpande band samt kvalitetskontroll av delar som produceras av maskiner. Här kan data från givare fångas in av datorstyrda robotar som inte bara utför regelbundna schemalagda underhållskontroller utan även komplexa uppgifter som diagnostisera inriktningsproblem eller avstängningsrelaterade fel inom produktionslinjer.
Industri
Industriella tillämpningar av givare finns vanligtvis inom fabriksautomation, processtyrning och robotik. Vanliga industriella sensorer är acceleration, rörelse, vibration, tryck/kraft, temperatur, förskjutning/avstånd/position och röra. Dessa typer av applikationer är vanligtvis envägskommunikationssystem där givaren omvandlar fysiska till elektriska energisignaler som återkoppling till en övervakningsprocessor eller som en ingång till styrkretsar som påverkar den fysiska processen via ställdon som motorer eller solenoider.
Det stora utbudet av sensortyper gör att givare kan användas för olika industriella processer såsom skärning och formning av metall, oljefältsborrning och raffineringsprocesser (SPM), svetssystem och monteringsmaskiner. Beroende på vilken typ av applikation givaren används för kan det vara nödvändigt att omvandla den elektriska utsignalen från en energiform till en annan lämplig form (temperatur till tryck eller förskjutning till hastighet).
Givare kan till och med kopplas samman i komplexa nätverk med fiberoptiska linjer som ofta förbinder "strategiska" punkter i stora automatiserade produktionsanläggningar. Utdataenheter kan på liknande sätt kopplas tillbaka ut från processorer för att vidta åtgärder på feedback från omgivningen. Industriella transduktortillämpningar sträcker sig från att göra mätningar tillgängliga för människor (dataterminaldisplay) att utföra beräkningar på positionsdata i förhållande till lagrade program avseende acceptabla parametrar (slutna servosystem).
Sjukvård
Givare används inom medicinsk teknik för en rad applikationer. En sådan applikation är elektrokardiografi (EKG) som mäter hjärtats elektriska impulser över tid och visar det som en graf. I denna process placeras elektroder på delar av kroppen, såsom armar och ben eller bröst, och leder dem till en EKG-maskin. Elektroderna detekterar hjärtats elektriska aktivitet för att bedöma eventuella oregelbundna slag eller något annat detekterbart tillstånd som är förknippat med hjärtaktivitet.
En annan medicinsk tillämpning givare används för är ultraljudsavbildning och skanning. Detta innebär att man använder en anordning som kallas en ultraljudssond för att avge högfrekventa ljudvågor vid vissa delar av kroppen för att skapa bilder som visar mjukvävnad och organ som ben, muskler, senor, ligament, brosk och blodkärl. Dessa bilder kan användas för att diagnostisera sjukdomar i kroppen, såsom att diagnostisera tumörer eller andra sjukdomar som cancer.
Dessutom används givare i övervakningsinstrument – enheter som ger realtidsinformation om patientens tillstånd från en tidpunkt till en annan över en tidsperiod – inklusive:
- Pulsoximetrar som mäter syremättnadsnivåer i blodet.
- EKG-skärmar som mäter koronar hjärtfrekvens eller rytmavvikelser.
- Övervakar för temperatur, andningsfrekvens och andra vitala tecken som blodtryck och glukosnivåer.
Hemelektronik
Konsumentelektronik är bland de vanligaste tillämpningarna av givare. Detta beror på att givare kan omvandla elektrisk energi till ljud, som sedan kan användas av högtalare i olika typer av ljudenheter. Dessutom används givare för att omvandla energi från en form till en annan för att förbättra signal-brusförhållandet i TV- och radioapparater. De spelar också en roll för att omvandla elektroniska signaler till akustiska vågor så att de kan förstärkas.
Andra exempel är deras användning i telefoner och headset, där de hjälper till att förstärka ljud och även minska bakgrundsljud. Givare används också i videoinspelningsutrustning, såsom videokameror och digitalkameror, för att omvandla optiska signaler till elektriska så att de sedan kan lagras digitalt eller manipuleras med en dator. Slutligen, medicinsk utrustning använder ofta givare teknologi för ultraljudsundersökning och andra syften.
Fördelar och nackdelar
En givare är en anordning som kan omvandla en form av energi till en annan form av energi. Det används i en mängd olika applikationer som mätning kraft, temperatur, position, hastighet och andra fysiska variabler.
I den här artikeln kommer vi att diskutera fördelarna och nackdelarna med att använda givare. Genom att förstå fördelarna och nackdelarna med en givare kan du fatta ett välgrundat beslut om dess användning i en mängd olika applikationer.
Fördelar
En givare är en enhet som omvandlar energi från en form till en annan, ofta med målet att mäta en fysisk storhet. Det finns många olika typer av givare, var och en lämpad för ett visst ändamål. Givare erbjuder många fördelar när det gäller bekvämlighet och noggrannhet och har blivit oumbärliga komponenter i modern teknik.
Fördelarna med givare inkluderar:
- Robusthet: Givare är relativt okänsliga för miljöförhållanden och de kan användas i extrema temperaturer och andra farliga förhållanden. De kräver vanligtvis lite underhåll under sin livslängd.
- High Speed: Många sensorer kan ge avläsningar inom millisekunder, vilket möjliggör snabba svarstider och återkopplingskontroll vid behov.
- Mångsidighet: Ett brett utbud av applikationer är möjliga tack vare de många avkänningsmöjligheterna hos givare, från processkontrollmätningar till medicinsk diagnostik.
- Precision: Utsignalen från en givare är vanligtvis mycket exakt jämfört med mätningar gjorda för hand eller andra mindre tillförlitliga medel. Mätfel kan vara mycket lägre än de från manuella metoder.
- Kostnadseffektivitet: Transduktorkostnaderna har sjunkit dramatiskt under de senaste åren på grund av framsteg inom teknik, som nu gör dem tillgängliga för de flesta applikationer.
Nackdelar
givare har både fördelar och nackdelar. Även om de är ett bekvämt, effektivt och kostnadseffektivt sätt att omvandla energi från en form till en annan, har de begränsningar.
Den mest anmärkningsvärda nackdelen med givare är deras mottaglighet för brusstörningar. Detta gäller särskilt vid mätning av lågfrekventa avläsningar. Givare kan påverkas negativt av andra elektriska signaler som resulterar i felaktiga avläsningar och felaktiga resultat.
En annan nackdel med givare är deras relativt långsam svarstid jämfört med andra former av energiomvandling som mekaniska enheter eller algoritmer. I vissa applikationer, till exempel där snabba beslut krävs eller när höga precisionsnivåer är nödvändiga, kan traditionella metoder vara mer lämpliga än transduktorsystem.
Givare kräver också specialiserade färdigheter att installera och använda dem korrekt, vilket gör dem olämpliga för många applikationer där okvalificerad personal finns tillgänglig eller miljön kräver snabb driftsättning och enkel användning för optimal prestanda.
Slutsats
Sammanfattningsvis transduktorer är en viktig del av många industrier och livsstilsprodukter. De kan förvandla elektrisk energi till mekanisk energi och vice versa, vilket gör att viktiga mätningar kan göras som tidigare inte var möjliga. Givare täcker ett brett spektrum av användningsområden och kan användas i kombination med varandra för att producera mer exakta mätningar.
De olika typerna varierar i design och användning; Ultraljudsgivare är särskilt användbara för icke-förstörande provning på grund av deras förmåga att mäta tjockleken på material utan att störa föremålet på något sätt. Piezoelektriska givare omvandlar mekanisk belastning till elektriska potentialer som gör dem lämpliga för medicinsk bildbehandling eftersom de ger tydliga bilder av inre organ. Slutligen, resistiva givare är utmärkta för att mäta temperaturförändringar vilket gör dem lämpliga för användning i fordon som övervakning av motortemperaturer.
Sammantaget tjänar givare många syften, både stora och små och det är viktigt för användare att förstå hur dessa enheter fungerar så att de kan välja rätt typ för deras behov. I takt med att tekniken utvecklas kommer det att finnas fler möjligheter för människor att använda sig av förbättrade sensorer som förlitar sig på transduktorteknologi, så det är viktigt att hålla sig utbildad i denna fråga!
Jag är Joost Nusselder, grundaren av Neaera och en innehållsmarknadsförare, pappa och älskar att testa ny utrustning med gitarr i hjärtat av min passion, och tillsammans med mitt team har jag skapat djupgående bloggartiklar sedan 2020 för att hjälpa trogna läsare med inspelningar och gitarrtips.
