Quais são os tipos de transdutor e suas aplicações

Existem vários componentes elétricos e eletrônicos são usados ​​para construir os circuitos e projetos para estudantes de engenharia. Os componentes são cacomponentes ativos e passivos, sensores, transdutores, transmissores, receptores, módulos (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) e assim por diante. Em geral, o processo de transdução envolve a conversão de uma forma de energia em outra. Este processo inclui principalmente um elemento de detecção para detectar a energia de entrada e, em seguida, convertê-la em outra forma por um elemento de transdução. Measurand informa a propriedade, quantidade ou estado que o transdutor procura traduzir em uma saída elétrica. Aqui, este artigo discute o que é um transdutor, tipos de transdutor e aplicações do transdutor.

O que são tipos de transdutor / transdutor?

Um transdutor é um dispositivo elétrico usado para converter uma forma de energia em outra. Em geral, esses dispositivos lidam com diferentes tipos de energias, como mecânica, energia elétrica , energia luminosa, energia química, energia térmica, energia acústica, energia eletromagnética e assim por diante.

Transdutor

Por exemplo, considere um microfone que usamos na vida diária em telefones, telefones celulares, que converte o som em sinais elétricos e, em seguida, amplifica para o intervalo preferido. Em seguida, altera os sinais elétricos em sinais de áudio na saída / p do alto-falante. Hoje em dia, as lâmpadas fluorescentes são utilizadas para iluminação, transformando a energia elétrica em energia luminosa.

Ao melhor transdutor exemplos são alto-falantes, microfones, posição, termômetros, antena e sensor de pressão. Da mesma forma, existem diferentes tipos de transdutores usados ​​em projetos elétricos e eletrônicos .

Condições para tipos de transdutor

Algumas condições que são usadas principalmente para transdutores de taxa são discutidas abaixo.

Faixa Dinâmica

A faixa dinâmica do transdutor é a razão entre o sinal de alta amplitude, bem como o sinal de menor amplitude para que o transdutor possa traduzir com eficiência. Quando os transdutores têm uma alta faixa dinâmica, eles são mais precisos e sensíveis.

Repetibilidade

Repetibilidade é a capacidade do transdutor de gerar uma saída igual, uma vez que é estimulado por uma entrada semelhante.

Barulho

A saída do transdutor adiciona algum ruído aleatório. Em transdutores do tipo elétrico, o ruído adicionado por isso pode ser elétrico devido à ação térmica das cargas dentro dos circuitos. Os sinais pequenos podem ser corrompidos pelo ruído mais do que os sinais grandes.

Histerese

Nesta propriedade, a saída do transdutor não depende apenas de sua entrada atual, mas também depende de sua entrada anterior. Por exemplo, um atuador usa um trem de engrenagem que tem alguma reação, quando a direção do movimento do atuador virar, então haverá uma zona morta antes que a saída do atuador vire por jogo entre os dentes da engrenagem.

Tipos de transdutor e suas aplicações

Há vários tipos de transdutores, como transdutor de pressão, transdutor piezoelétrico, transdutor ultrassônico, transdutor de temperatura e assim por diante. Vamos discutir o uso de diferentes tipos de transdutores em aplicações práticas.

Alguns tipos de transdutores, como transdutores ativos e passivos, baseiam-se na necessidade de uma fonte de alimentação ou não.

Tipos de transdutor

O transdutor ativo não requer nenhuma fonte de alimentação para suas operações. Esses transdutores funcionam com base no princípio de conversão de energia. Eles geram um sinal elétrico proporcional ao i / p. O melhor exemplo desse transdutor é um termopar. Considerando que o transdutor passivo requer uma fonte de alimentação externa para sua operação. Eles geram um o / p na forma de capacitância, resistência. Em seguida, isso deve ser convertido em uma tensão equivalente ou sinal de corrente. O melhor exemplo de transdutor passivo é uma fotocélula.

Transdutor Ultrassônico

A principal função do transdutor de ultrassom é converter sinais elétricos em ondas de ultrassom. Este transdutor também pode ser chamado de transdutores capacitivos ou piezoelétricos.

Transdutor Ultrassônico

Aplicação de transdutor ultrassônico

Este transdutor pode ser usado para medir a distância do som com base na reflexão. Esta medição é baseada em um método adequado em comparação com os métodos diretos que usam diferentes escalas de medição. Áreas difíceis de encontrar, como áreas de pressão, temperatura muito alta, usando métodos convencionais a medição da distância não é uma tarefa simples. Portanto, este sistema de medição baseado em transdutor pode ser usado neste tipo de zona.

O sistema proposto usa Microcontroladores 8051 , fontes de alimentação, um módulo transdutor ultrassônico que inclui transmissor e receptor, blocos de display LCD são usados, os quais são mostrados no diagrama de blocos acima.

Aqui, se qualquer obstáculo ou qualquer objeto detectado pelo transdutor ultrassônico for encontrado, ele transmite as ondas e é refletido de volta do objeto e essas ondas são recebidas pelo transdutor. O tempo consumido pelo transdutor para transmitir E a recepção das ondas pode ser observada considerando a velocidade do som. Então, com base na velocidade do som e um microcontrolador pré-programado é executado de forma que a distância seja medida e exibida em um display LCD. Aqui, o display tem interface com um microcontrolador. O transdutor ultrassônico produz ondas de frequência de 40kHz.

Transdutor de Temperatura

Um transdutor de temperatura é um dispositivo elétrico que é usado para converter a temperatura de um dispositivo em outra quantidade como energia elétrica ou pressão ou energia mecânica, então a quantidade será enviada para o dispositivo de controle para controlar a temperatura do dispositivo.

Aplicação do transdutor de temperatura

Um transdutor de temperatura é usado para medir a temperatura do ar de modo a controlar a temperatura de vários sistemas de controle como ar-condicionado, aquecimento, ventilação e assim por diante.

Regulador de velocidade do ventilador automático baseado em Arduino para controlar a temperatura Diagrama de blocos

Vamos considerar um exemplo prático de um transdutor de temperatura que é usado para controlar a temperatura de qualquer dispositivo baseado na necessidade de diferentes aplicações industriais. Um regulador de velocidade de ventilador automático baseado em Arduino que controla a temperatura e exibe uma medida de temperatura em um tela de LCD .

No sistema proposto, IC LM35 é usado como um transdutor de temperatura. A Placa Arduino é usado para controlar as várias funções que incluem conversão de analógico para digital e um display LCD que está conectado na fig.

A temperatura pode ser fixada usando configurações como INC e DEC para aumentar e diminuir. Com base na temperatura medida, uma modulação de largura de pulso o / p será gerada pelo programa de uma placa Arduino. A saída disso é usada para controlar o ventilador DC através do IC do driver do motor.

Transdutor Piezoelétrico

Um transdutor piezoelétrico é um tipo especial de sensor, e a função principal desse transdutor é converter energia mecânica em energia elétrica. Da mesma forma, a energia elétrica pode ser transformada em energia mecânica.

Transdutor Piezoelétrico

Aplicações de transdutores piezoelétricos

• Este transdutor é usado principalmente para detectar o impacto do baterista palito em pads de bateria eletrônica. E também usado para detectar o movimento do músculo, que pode ser denominado aceleromiografia.
• A carga do motor pode ser determinada calculando diversas pressões absolutas, o que pode ser feito utilizando-se esses transdutores como o sensor MAP em sistemas de injeção de combustível.
• Este sensor pode ser usado como um sensor de detonação em sistemas de gerenciamento de motores automotivos para perceber a detonação do motor.

Transdutor de Pressão

Um transdutor de pressão é um tipo especial de sensor que altera a pressão forçada em sinais elétricos. Esses transdutores também são chamados de indicadores de pressão, manômetros, piezômetros, transmissores e sensores de pressão .

Aplicação de Transdutor de Pressão

O transdutor de pressão é usado para medir a pressão de uma quantidade específica, como gás ou líquido, transformando a pressão em energia elétrica. Os diferentes tipos desses transdutores, como um transdutor de tensão amplificada, transdutor de pressão de base de extensômetro, transdutor de pressão de milivolt (mv), transdutor de pressão de 4-20 mA e transdutor de pressão.

As aplicações do transdutor de pressão envolvem principalmente detecção de altitude, detecção de pressão, detecção de nível ou profundidade, detecção de fluxo e teste de vazamento. Esses transdutores podem ser usados ​​para gerar energia elétrica sob os disjuntores de rodovias ou estradas onde a força dos veículos pode ser convertida em energia elétrica.

Classificação dos tipos de transdutor

Existem diferentes métodos para classificar os transdutores que compreendem, mas não se restringem à função do transdutor, estruturam de outra forma a ocorrência de seu funcionamento. É extremamente simples categorizar transdutores como Transdutores de entrada e saída, mas eles são tratados como conversores de sinal simples. A principal função do transdutor de entrada é medir quantidades de não-elétricas a elétricas.

Por outro lado, os transdutores o / p funcionam de maneira totalmente oposta porque seus elétricos são sinais de entrada, enquanto os não elétricos são sinais de saída, como deslocamento, força, pressão, torque, etc.
Os transdutores são classificados em três tipos com base em seu princípio de operação, como elétrico, térmico e mecânico. Os três métodos a seguir são usados ​​para classificar os transdutores.

• Efeito Físico
• Quantidade física
• Fonte de energia
• Princípio de Transdução
• Transdutor primário e secundário
• Transdutor Analógico e Digital
• Transdutor e Transdutor Inverso

Efeito Físico

A primeira classificação do transdutor pode ser feita com base no efeito físico. Esta é a primeira classificação do transdutor que depende do efeito físico, usado para alterar a quantidade de físico para elétrico. Por exemplo, a mudança dos elementos de cobre dentro da resistência será proporcional à mudança de temperatura. Aqui estão os efeitos físicos que são usados ​​para mudança na resistência, na indutância, na capacitância, efeito Hall e efeito piezoelétrico

Quantidade física

A segunda classificação do transdutor pode ser feita com base na quantidade física alterada, ou seja, o uso final do transdutor por trás da conversão. Por exemplo, um transdutor de pressão é um transdutor que converte a pressão em um sinal elétrico. A classificação do transdutor com base na quantidade física inclui o seguinte.

• Transdutor de fluxo como medidor de fluxo
• Transdutor de aceleração como acelerômetro
• Transdutor de temperatura como termopar
• Transdutor de nível como tubo de torque
• Transdutor de pressão como medidor Bourdon
• Transdutor de deslocamento como transformador diferencial variável linear (LVDT)
• Transdutor de força como dinamômetro

Fonte de energia

A classificação do transdutor com base na fonte de energia pode ser feita por meio de dois tipos que incluem o seguinte.

• Transdutores ativos
• Transdutores passivos

Transdutores ativos

Neste tipo de transdutores, a energia de entrada pode ser usada como um sinal de controle enquanto transmite energia usando uma fonte de alimentação para a saída proporcional.

Por exemplo, em um transdutor ativo como um medidor de tensão, a deformação pode ser transformada em resistência. No entanto, como a energia do elemento tensionado é menor, a energia para a saída pode ser fornecida por meio de uma fonte de alimentação externa.

Transdutores passivos

Neste transdutor, a energia de entrada pode ser convertida diretamente na saída. Por exemplo, um transdutor passivo como o termopar, sempre que a energia térmica pode ser absorvida da entrada pode ser transformada em tensão ou sinais elétricos.

Princípio de Transdução

A classificação de um transdutor pode ser feita com base no meio de transdução. Aqui, o meio pode ser capacitivo, resistivo ou indutivo com base no método de conversão de como o transdutor de entrada muda o sinal de entrada em resistência, indutância e capacitância, respectivamente.

Transdutor primário e secundário

O transdutor primário inclui dispositivos elétricos e mecânicos. Os dispositivos mecânicos também são chamados de transdutores primários, que são usados ​​para alterar a quantidade i / p física para um sinal mecânico. A principal função de um segundo transdutor é usada para mudar o sinal de mecânico para elétrico. A magnitude do sinal o / p depende principalmente do sinal mecânico i / p.

Exemplo

O melhor exemplo de transdutor primário e secundário é o tubo de Bourdon porque, assim, o tubo funciona como um transdutor primário para perceber a força, bem como transformá-la em um deslocamento de sua extremidade aberta. O deslocamento das pontas abertas move o centro do LVDT. O movimento central pode induzir a tensão de saída que é relativa diretamente ao deslocamento da extremidade aberta do tubo.

Portanto, os dois tipos de transdução ocorrem dentro do tubo. Primeiro, a força pode ser transformada em um deslocamento e depois disso, ela é transformada em voltagem usando LVDT. O tubo de Bourdon é o transdutor principal, enquanto o LVDT é o transdutor secundário.

Transdutor Analógico e Digital

A classificação de um transdutor pode ser feita com base em seus sinais de saída que são contínuos de outra forma discretos.

A principal função do transdutor analógico é alterar a quantidade de entrada para uma função constante. Os melhores exemplos de transdutor analógico são LVDT, termopar, medidor de tensão e termistor. Transdutores digitais são usados ​​para alterar a quantidade de uma entrada para um sinal digital que funciona em baixa ou alta potência.

Um transdutor digital é usado para medir grandezas físicas para transmitir os dados como sinais digitais codificados, em vez de tensões ou correntes em constante mudança. Os tipos de transdutores digitais são codificadores de eixo, resolvedores digitais, tacômetros digitais, sensores de efeito Hall e chaves limite

Transdutor e Transdutores Inversos

Transdutor - O dispositivo que converte a quantidade não elétrica em uma quantidade elétrica é conhecido como transdutor.

Transdutor Inverso - O transdutor que converte a grandeza elétrica em uma grandeza física, esse tipo de transdutor é conhecido como transdutor inverso. O transdutor tem alta entrada elétrica e baixa saída não elétrica.

Transdutor Strain Gauge

A principal função do transdutor de medidor de tensão é converter grandezas físicas eletricamente. Eles funcionam através da mudança de grandezas físicas em pressão mecânica dentro de um componente conhecido como elemento sensor e depois disso convertem a tensão eletricamente usando um medidor de tensão.

Strain Gauge

A estrutura do elemento sensor, assim como o medidor de tensão, é projetada de forma otimizada para fornecer manuseio e produtos de precisão superior. Esses transdutores são classificados geralmente com base em sua aplicação aos tipos de construção / engenharia civil ou tipos gerais. Alguns dos transdutores do tipo geral são utilizados no campo da construção ou engenharia civil. Os tipos de transdutores de strain gauge são Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge e Semiconductor Strain Gauge.

Transdutor Indutivo

O transdutor indutivo funciona com o princípio de mudança de indutância por causa de uma transformação apreciável dentro da quantidade a ser medida. Por exemplo, LVDT é um tipo de transdutor indutivo, usado para medir o deslocamento como disparidade de tensão entre suas duas tensões secundárias. Essas tensões são o resultado da indução devido à mudança de fluxo dentro da bobina secundária pelo deslocamento da barra de ferro. Os tipos de transdutor indutivo são indutância simples e indutância mútua de duas bobinas.

Transdutor Indutivo

Características dos tipos de transdutor

As características de um transdutor são fornecidas abaixo e são determinadas pelo exame da resposta o / p de um transdutor a uma variedade de sinais i / p. As condições de teste criam condições de operação definidas o mais próximo possível. Os métodos de estatística computacional e padrão podem ser aplicados aos dados de teste.

As características do transdutor desempenham um papel fundamental ao selecionar o transdutor apropriado, especialmente para um projeto específico. Portanto, conhecer suas características é essencial para uma seleção adequada. Portanto, as características do transdutor são categorizadas em dois tipos, como estático e dinâmico.

• Precisão
• Resolução
• Sensibilidade
• Deriva
• Linearidade
• Conformidade
• Período
• Histerese
• Distorção
• Barulho
• Linearidade
• Sensibilidade
• Resolução
• Limite
• Span & Range
• Precisão
• Estabilidade
• Deriva
• Repetibilidade
• Capacidade de resposta
• Limite
• Impedâncias de entrada e O / P

Características Estáticas

As características estáticas do transdutor são um conjunto de critérios de ação que são reconhecidos em toda a calibração estática, o que significa a explicação do valor da medição por meio da manutenção fundamental das quantidades calculadas porque os valores constantes mudam muito lentamente.

Para instrumentos, o conjunto de critérios pode ser definido para calcular as quantidades que estão mudando gradualmente com o tempo, caso contrário, geralmente constantes que não diferem ao longo do tempo são conhecidas como características estáticas. As características incluem o seguinte.

Características Dinâmicas

As características dinâmicas do transdutor retratam seu desempenho, uma vez que a capacidade medida é uma função do tempo, que muda rapidamente com relação ao tempo. Uma vez que essas características dependem do desempenho do transdutor, a quantidade medida é basicamente estável.

Portanto, essas características dependem de entradas dinâmicas porque dependem de seus próprios parâmetros e do caráter do sinal de entrada. As características dinâmicas do transdutor incluem o seguinte.

• Fidelidade
• Velocidade de Resposta
• Largura de banda
• Erro Dinâmico

Em geral, ambas as características de um transdutor como estático e dinâmico verificarão seu desempenho e especificarão a eficiência com que ele pode reconhecer os sinais de entrada preferidos, bem como recusar entradas desnecessárias.

Aplicações de tipos de transdutor

As aplicações dos tipos de transdutor são discutidas abaixo.

• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações eletromagnéticas como antenas, cartuchos magnéticos, sensores de efeito Hall, cabeçotes de leitura e gravação de disco.
• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações eletromecânicas como acelerômetros, LVDT, galvanômetros, sensores de pressão, células de carga, MEMS, potenciômetros, sensores de fluxo de ar, motores lineares e rotativos.
• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações eletroquímicas, como sensores de oxigênio, sensores de hidrogênio, medidores de pH,
• Os tipos de transdutores são usados ​​em aplicações eletroacústicas como alto-falantes, cristais piezoelétricos, microfones, transceptores ultrassônicos, sonar, etc.
• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações fotoelétricas como LED, fotodiodos, diodos laser, células fotoelétricas, LDRs, lâmpadas fluorescentes, lâmpadas incandescentes e fototransistor
• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações termoelétricas como termistores, termopares, detectores de resistência de temperatura (RTD)
• Os tipos de transdutor são usados ​​em aplicações de rádio acústica, como Geiger-Muller Tube, transmissores e receptores de rádio

Portanto, isso é tudo sobre diferentes tipos de transdutores usado em vários projetos elétricos e eletrônicos . Você é fascinado porimplementando projetos usando transdutores? Então, dê suas sugestões comentando na seção de comentários abaixo. Aqui fica uma pergunta para você, qual é a principal função do transdutor?