Um transdutor é um dispositivo eletrônico usado para mudar a energia de uma forma para outra. Geralmente, um transdutor muda uma forma de sinal de energia para outra forma de sinal de energia. Exemplos de um transdutor são; microfones, células solares, lâmpadas incandescentes, motores elétricos, etc. Esses dispositivos são freqüentemente usados onde os sinais elétricos são alterados para outras grandezas físicas como força, energia, luz, torque, posição, movimento, etc. diferentes tipos de transdutores como corrente, pressão, campo magnético, par termoelétrico , piezelétrico, medidor de tensão , indução mútua e transdutor eletromecânico. Este artigo discute uma visão geral de um transdutor eletromecânico – trabalhando com aplicativos.
O que é Transdutor Eletromecânico?
Um transdutor eletromecânico é um tipo de dispositivo usado para converter um sinal elétrico em ondas sonoras como em um alto-falante (ou) converte uma onda sonora em um sinal elétrico como em um microfone. Em outras palavras, o dispositivo que converte movimento mecânico em sinais elétricos é conhecido transdutor eletromecânico . Os exemplos de transdutores eletromecânicos são; um alto-falante, um transdutor piezoelétrico, um microfone e um mecanismo de medição de instrumento de ímã permanente.
Princípio de Funcionamento do Transdutor Eletromecânico
Um transdutor eletromecânico simplesmente funciona alterando o movimento mecânico em variações de uma corrente ou tensão e vice-versa. Esses transdutores são usados principalmente como mecanismos de ativação em sistemas de controle automático e também como sensores de movimento mecânico em tecnologia de medição e automação. A classificação desses transdutores pode ser feita com base no princípio de conversão utilizado como tipos eletromagnéticos, resistivos, magnetoelétricos, eletrostáticos e também o tipo de sinal o/p como tipos analógicos e digitais.
Esses tipos de transdutores são estimados em relação às suas características estáticas e dinâmicas, a sensibilidade E = Δy/Δx, o erro de sinal estático, a faixa de frequência operacional do sinal o/p e o erro de conversão estática.
Diagrama do Transdutor Eletromecânico
O transdutor eletromecânico que é usado para implementar a técnica de Capnografia é mostrado abaixo. O estudo da expiração do dióxido de carbono é chamado de capnometria. O transdutor eletromecânico no diagrama a seguir possui uma fonte de luz IV que produz radiação de amplo espectro na faixa de 2 a 16 µm. Fontes de radiação IR que são utilizadas em capnografia devem ter emissividade uniforme, alta irradiância, uniformidade espectral e grande área radiante. De fontes reais, a radiação é sempre baixa em comparação com um corpo negro ideal, que possui a maior emissividade.
O filamento quente das lâmpadas de halogênio de tungstênio de quartzo simplesmente fornece uma forte saída de infravermelho próximo. No diagrama acima, o raio de luz infravermelha de banda larga passa por um filtro IR e então transmite luz no comprimento de onda máximo de absorção do CO2 como 4,26 µm com 0,07 µm de largura de banda. Em baixas frequências, o raio de luz é amostrado por meio de uma roda giratória. Uma vez que esta roda gira, então seu re é uma posição onde a luz infravermelha transmite através da câmara de amostra e a radiação é absorvida através de moléculas de CO2 disponíveis no ar exalado.
Em uma segunda posição, a luz infravermelha é transmitida por toda a amostra e pelas câmaras de referência. Aqui, a câmara de referência é selada com CO2. No local restante, nenhuma luz atravessa a roda rotativa. A radiação que se transmite ao longo da roda não é absorvida pelas moléculas de CO2 e é simplesmente captada pelo fotodetector, geralmente um GeAs foto-diodo .
A frequência da corrente o/p do fotodiodo pulsado é equivalente à amostragem e sua amplitude é ajustada pela quantidade de radiação transmitida. A intensidade do sinal oscilante é processada para decidir a concentração de CO2 na respiração do paciente. Assim, usando a técnica de capnografia em tempo real, o estado ventilatório dos pacientes e também possíveis complicações respiratórias podem ser monitorados pelos profissionais de saúde.
Tipos de Transdutores Eletromecânicos
Existem diferentes tipos de transdutores eletromecânicos que são discutidos abaixo.
Transformador Diferencial Variável Linear
O LVDT é um transdutor eletromecânico, usado para transformar mecanicamente o movimento retilíneo do objeto ao qual está conectado em uma tensão, corrente ou sinal elétrico variável. Consulte este link para saber mais sobre o LVDT.
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Transdutores elastoméricos
O transdutor elastomérico é um transdutor eletromecânico usado para transformar energia elétrica em energia mecânica. As estruturas poliméricas que otimizam esses transdutores dependem principalmente das propriedades do dielétrico. Os membros otimizados consistem em silicone Q, polidimetilsiloxano PDMS e poliuretano semicristalino PUR. Assim, o poliuretano semicristalino é principalmente preferido devido à sua faixa de constante dielétrica de 3 a 10 e alta condutividade iônica, particularmente em temperaturas elevadas. A faixa da constante dielétrica do polidimetilsiloxano é comparativamente baixa, variando de 2,5 a 3 e o Silicone Q é semelhante ao poliuretano semicristalino, embora tenha uma baixa temperatura de transição vítrea.
Nanogerador Piezoelétrico
O nanogerador piezoelétrico é um tipo de transdutor eletromecânico usado para mudar a energia de mecânica para elétrica usando nanofios piezoelétricos de ZnO que podem ser ativados por meio de pequenos movimentos físicos e funcionam em uma grande variedade de frequências. Eles são usados em aplicações inovadoras de saúde devido à sua implementação simples, natureza autoalimentada e conversão de energia altamente eficiente, como terapia de estimulação elétrica, no espaço de detecção ativa e coleta de energia biomecânica humana para energia intermediária acima dos dispositivos corporais.
Elastômeros Dielétricos
O elastômero dielétrico (DEs) é um transdutor eletromecânico, usado para transformar energia elétrica em energia mecânica. Esses elastômeros funcionam em dois modos, como atuador e geral. No modo atuador, ele muda a energia de elétrica para mecânica enquanto, no modo geral, converte a energia de mecânica para elétrica. Estes são sistemas de materiais inteligentes que geram grandes deformações. Estes pertencem ao grupo dos polímeros eletroativos. Estes têm uma alta densidade de energia elástica e são leves.
Vantagens e desvantagens
O vantagens dos transdutores eletromecânicos são discutidos abaixo.
- Esta saída do transdutor pode ser usada facilmente transmitindo e processando para fins de medição.
- Os sistemas elétricos são controlados com uma faixa extremamente pequena de potência.
- Esses transdutores reduzirão os efeitos de fricção, bem como outras não linearidades mecânicas.
- Devido à tecnologia de circuito integrado, muitos sistemas são compactos, portáteis e leves.
- Não há chance de falhas mecânicas.
- Os problemas de inércia da massa podem ser reduzidos.
- Sem desgaste mecânico.
O Desvantagens dos transdutores eletromecânicos são discutidos abaixo.
- Este transdutor é caro.
- Durante o projeto do circuito, os efeitos do envelhecimento e o desvio dos parâmetros dos componentes ativos devem ser considerados. Então, isso tornará o design complexo.
Formulários
O aplicações de um transdutor eletromecânico são discutidos abaixo.
- O transdutor eletromecânico é usado para transformar um sinal elétrico em ondas sonoras ou ondas sonoras em um sinal elétrico.
- Este transdutor transforma o movimento físico em uma tensão o/p, a amplitude e a fase em que são proporcionais à posição.
- Este transdutor recebe ondas de um sistema elétrico e as transmite a um sistema mecânico.
- Estes são usados para medir a vibração.
- Isso é usado para fornecer a saída linear que é proporcional à entrada do deslocamento angular.
- Um transdutor eletromecânico como RVDT é usado principalmente para medir o deslocamento angular.
- Este dispositivo muda o sinal de elétrico para mecânico ou físico o/p através de partes móveis.
- Este tipo de transdutor é projetado principalmente para substituir o motor de torque dentro da torneira servo da palheta de bocal fixo.
- O transdutor eletromecânico RVDT converte o movimento retilíneo de um objeto ao qual está conectado mecanicamente em um sinal elétrico equivalente.
Qual é a diferença entre um transdutor eletromecânico e um transdutor eletroquímico?
O transdutor eletromecânico é um dispositivo que transforma um sinal elétrico em ondas sonoras ou transforma uma onda sonora em um sinal elétrico. O transdutor eletroquímico é usado para relatar mudanças na forma de um sinal elétrico que é diretamente proporcional à concentração do analito.
Como você seleciona o transdutor eletromecânico certo para uma aplicação específica?
Existem muitos parâmetros que precisam ser considerados ao selecionar um transdutor eletromecânico, como faixa operacional, precisão, princípio operacional, sensibilidade, efeito de carga, compatibilidade com o ambiente, etc.
Transdutores eletromecânicos podem ser usados em ambientes perigosos?
Quando um transdutor eletromecânico é conectado eletricamente a qualquer equipamento em um ambiente perigoso, uma barreira elétrica de segurança deve ser usada em série pela conexão.
Como você calibra um transdutor eletromecânico?
O transdutor mecânico deve ser calibrado durante todo o período de serviço porque a sensibilidade deste transdutor muda com base no uso e nas tensões aplicadas sobre os materiais de que são feitos. Assim, um método de reciprocidade é usado para calibrar um transdutor eletromecânico que fornece uma descrição do princípio da técnica e depois suas aplicações durante a calibração de um transdutor eletromecânico.
Quais são algumas dicas comuns de solução de problemas para transdutores eletromecânicos?
- A solução de problemas é usada para verificar se um transdutor está funcionando ou não com um voltímetro. Conecte este transdutor ao voltímetro e excite o transdutor através da tensão de excitação adequada. Depois disso, meça a tensão de saída do transdutor sem carga.
- Certifique-se se a carga e a pressão são constantes ou não.
- Verifique a estabilidade da fonte de alimentação de excitação.
- Verifique milivolt o/p através do voltímetro.
- Certifique-se de interferência RFI ou EMI.
Assim, esta é uma visão geral da eletromecânica transdutor - funcionando princípio, tipos, vantagens, desvantagens e aplicações. Um transdutor que recebe ondas de um sistema elétrico e as transmite a um sistema mecânico também é conhecido como transdutor eletromagnético. Aqui está uma pergunta para você, o que é um transdutor?
