Keitiklis yra elektroninis prietaisas, naudojamas energijai keisti iš vienos formos į kitą. Paprastai keitiklis pakeičia vieną energijos signalo formą į kitą energijos signalo formą. Keitiklio pavyzdžiai yra; mikrofonai, saulės elementai, kaitrinės lemputės, elektros varikliai ir kt. Šie prietaisai dažnai naudojami, kai elektros signalai pakeičiami kitais fiziniais dydžiais, tokiais kaip jėga, energija, šviesa, sukimo momentas, padėtis, judėjimas ir tt įvairių tipų keitikliai kaip srovė, slėgis, magnetinis laukas, termopora , pjezoelektrinis, deformacijos matuoklis , tarpusavio indukcija ir elektromechaninis keitiklis. Šiame straipsnyje aptariama an elektromechaninis keitiklis – darbas su programomis.
Kas yra elektromechaninis keitiklis?
Elektromechaninis keitiklis yra įrenginio tipas, naudojamas elektros signalui paversti garso bangomis, pavyzdžiui, garsiakalbyje (arba) paverčia garso bangą elektriniu signalu, kaip mikrofone. Kitaip tariant, žinomas prietaisas, kuris mechaninį judesį paverčia elektriniais signalais elektromechaninis keitiklis . Elektromechaninių keitiklių pavyzdžiai yra: garsiakalbis, pjezoelektrinis keitiklis, mikrofonas ir nuolatinio magneto instrumento matavimo mechanizmas.
Elektromechaninio keitiklio veikimo principas
Elektromechaninis keitiklis tiesiog veikia pakeisdamas mechaninį judesį į srovės ar įtampos pokyčius ir atvirkščiai. Šie keitikliai daugiausia naudojami kaip aktyvinimo mechanizmai automatinėse valdymo sistemose, taip pat kaip mechaninio judesio jutikliai matavimo ir automatikos technologijoje. Šie keitikliai gali būti klasifikuojami remiantis konversijos principu, naudojamu elektromagnetiniu, varžiniu, magnetoelektriniu, elektrostatiniu tipu, taip pat o/p signalo tipu, pavyzdžiui, analoginiais ir skaitmeniniais.
Šie keitiklių tipai įvertinami pagal jų statines ir dinamines charakteristikas, jautrumą E = Δy/Δx, statinio signalo paklaidą, o/p signalo veikimo dažnių diapazoną ir statinę konversijos paklaidą.
Elektromechaninio keitiklio diagrama
Elektromechaninis keitiklis, naudojamas kapnografijos metodui įgyvendinti, parodytas žemiau. Anglies dioksido iškvėpimo tyrimas vadinamas kapnometrija. Toliau pateiktoje diagramoje elektromechaninis keitiklis turi IR šviesos šaltinį, kuris skleidžia plataus spektro spinduliuotę nuo 2 iki 16 µm. IR spinduliuotės šaltiniai, naudojami kapnografijoje, turi turėti vienodą spinduliuotę, didelę apšvitą, spektrinį vienodumą ir didelį spinduliavimo plotą. Iš tikrų šaltinių spinduliuotė visada yra maža, palyginti su idealiu juoduoju korpusu, kurio spinduliuotė yra didžiausia.
Kvarcinės volframo halogeninės lempos karštas siūlas tiesiog užtikrina stiprią artimą IR išvestį. Aukščiau pateiktoje diagramoje plačiajuosčio infraraudonųjų spindulių šviesos spindulys praeina per IR filtrą, tada jis perduoda šviesą didžiausio CO2 sugerties bangos ilgio, pavyzdžiui, 4,26 µm, ir 0,07 μm dažnių juostos pločio. Esant žemiems dažniams, šviesos spindulys imamas per besisukantį smulkintuvo ratą. Kai šis ratas pasisuka, jų padėtis yra visur, kur infraraudonoji šviesa prasiskverbia per mėginio kamerą, o spinduliuotė sugeriama per turimas CO2 molekules iškvėptame ore.
Antroje padėtyje infraraudonųjų spindulių šviesa prasiskverbia per visą mėginį ir atskaitos kameras. Čia etaloninė kamera uždaroma CO2. Likusioje vietoje jokia šviesa nekerta besisukančio rato. Spinduliuotė, kuri sklinda per visą ratą, nebuvo sugerta per CO2 molekules ir tiesiog surenkama fotodetektoriumi, paprastai GeAs. fotodiodas .
Impulsinio fotodiodo o/p srovės dažnis yra lygus mėginių ėmimui ir jo amplitudė koreguojama pagal perduodamos spinduliuotės kiekį. Virpesių signalo intensyvumas apdorojamas siekiant nustatyti CO2 koncentraciją paciento iškvėptame ore. Taigi, naudojant kapnografijos techniką realiu laiku, sveikatos priežiūros paslaugų teikėjai gali stebėti pacientų ventiliacijos būklę ir galimas kvėpavimo komplikacijas.
Elektromechaninių keitiklių tipai
Yra įvairių tipų elektromechaniniai keitikliai, kurie aptariami toliau.
Linijinis kintamasis diferencialinis transformatorius
LVDT yra elektromechaninis keitiklis, naudojamas objekto tiesiniam judėjimui, prie kurio jis yra mechaniškai prijungtas, pakeisti į kintamos įtampos, srovės ar elektrinį signalą. Norėdami sužinoti daugiau apie LVDT, žr. šią nuorodą.
Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą LVDT .
Elastomeriniai keitikliai
Elastomerinis keitiklis yra elektromechaninis keitiklis, naudojamas elektros energijai paversti mechanine energija. Šiuos keitiklius optimizuojančios polimerinės struktūros daugiausia priklauso nuo dielektriko savybių. Optimizuotos dalys susideda iš silikono Q, polidimetilsiloksano PDMS ir pusiau kristalinio poliuretano PUR. Taigi, puskristalinis poliuretanas dažniausiai yra pageidaujamas dėl jo dielektrinės konstantos diapazono nuo 3 iki 10 ir didelio joninio laidumo, ypač esant aukštesnei temperatūrai. Polidimetilsiloksano dielektrinės konstantos diapazonas yra palyginti žemas – nuo 2,5 iki 3, o Silicone Q panašus į pusiau kristalinį poliuretaną, nors jo stiklėjimo temperatūra yra žema.
Pjezoelektrinis nanogeneratorius
Pjezoelektrinis nanogeneratorius yra vienos rūšies elektromechaninis keitiklis, naudojamas energijai pakeisti iš mechaninės į elektrinę, naudojant pjezoelektrinius ZnO nanolaidus, kuriuos galima įjungti mažais fiziniais judesiais ir dirbti dideliu dažnių diapazonu. Jie naudojami naujoviškose sveikatos priežiūros programose dėl jų paprasto įgyvendinimo, savaiminio maitinimo pobūdžio ir labai veiksmingo energijos konvertavimo, pvz., elektrinės stimuliacijos terapijos, aktyvaus aptikimo ir žmogaus biomechaninės energijos surinkimo į tarpinę galią virš kūno prietaisų erdvėje.
Dielektriniai elastomerai
Dielektrinis elastomeras (DE) yra elektromechaninis keitiklis, naudojamas elektros energijai paversti mechanine energija. Šie elastomerai veikia dviem režimais, tokiais kaip pavara ir bendras. Pavaros režimu jis pakeičia energiją iš elektrinės į mechaninę, o bendruoju režimu paverčia energiją iš mechaninės į elektrinę. Tai išmaniosios medžiagų sistemos, kurios sukuria didelius įtempimus. Jie priklauso elektroaktyvių polimerų grupei. Jie turi didelį elastingumo energijos tankį ir yra lengvi.
Privalumai ir trūkumai
The elektromechaninių keitiklių pranašumai aptariami toliau.
- Šį keitiklio išvestį galima lengvai naudoti perduodant ir apdorojant matavimo tikslais.
- Elektros sistemos valdomos itin mažu galios diapazonu.
- Šie keitikliai sumažins trinties poveikį ir kitus mechaninius netiesiškumą.
- Dėl integrinių grandynų technologijos daugelis sistemų yra kompaktiškos, nešiojamos ir mažesnės masės.
- Mechaninių gedimų tikimybės nėra.
- Masės inercijos problemas galima sumažinti.
- Nėra mechaninio nusidėvėjimo.
The elektromechaninių keitiklių trūkumai aptariami toliau.
- Šis keitiklis yra brangus.
- Projektuojant grandinę reikia atsižvelgti į senėjimo poveikį ir aktyvių komponentų parametrų poslinkį. Taigi, dizainas taps sudėtingas.
Programos
The elektromechaninio keitiklio pritaikymas aptariami toliau.
- Elektromechaninis keitiklis naudojamas elektriniam signalui pakeisti garso bangomis arba garso bangas elektriniu signalu.
- Šis keitiklis pakeičia fizinį judesį į o/p įtampą, amplitudę ir fazę, kur jie yra proporcingi padėčiai.
- Šis keitiklis priima bangas iš elektros sistemos ir perduoda jas į mechaninę sistemą.
- Jie naudojami vibracijai matuoti.
- Tai naudojama norint gauti linijinę išvestį, kuri yra proporcinga kampinio poslinkio įvestis.
- Panašus į elektromechaninį keitiklį RVDT daugiausia naudojamas kampiniam poslinkiui matuoti.
- Šis prietaisas keičia signalą iš elektrinio į mechaninį arba fizinį o/p per judančias dalis.
- Šio tipo keitiklis daugiausia skirtas pakeisti sukimo momento variklį stacionariame purkštuko sklendės servo čiaupe.
- RVDT elektromechaninis keitiklis paverčia objekto tiesinį judėjimą, prie kurio jis yra mechaniškai prijungtas, į lygiavertį elektrinį signalą.
Kuo skiriasi elektromechaninis keitiklis ir elektrocheminis keitiklis?
Elektromechaninis keitiklis yra įtaisas, kuris arba pakeičia elektrinį signalą į garso bangas, kitaip pakeičia garso bangą į elektrinį signalą. Elektrocheminis keitiklis naudojamas pranešti apie pokyčius elektros signalo pavidalu, kuris yra tiesiogiai proporcingas analitės koncentracijai.
Kaip pasirinkti tinkamą elektromechaninį keitiklį konkrečiai programai?
Renkantis elektromechaninį keitiklį reikia atsižvelgti į daugybę parametrų, tokių kaip veikimo diapazonas, tikslumas, veikimo principas, jautrumas, apkrovos efektas, aplinkos suderinamumas ir kt.
Ar elektromechaninius keitiklius galima naudoti pavojingoje aplinkoje?
Kai elektromechaninis keitiklis yra elektra prijungtas prie bet kokios įrangos pavojingoje aplinkoje, jungties nuosekliai turi būti naudojamas elektrinis apsauginis barjeras.
Kaip sukalibruoti elektromechaninį keitiklį?
Mechaninis keitiklis turi būti kalibruojamas visą eksploatavimo laikotarpį, nes šio keitiklio jautrumas keičiasi priklausomai nuo naudojimo ir medžiagų, iš kurių jis pagamintas, įtempių. Taigi, elektromechaniniam keitikliui kalibruoti naudojamas abipusiškumo metodas, kuriame pateikiamas technikos principo aprašymas, o vėliau ir jos pritaikymai kalibruojant elektromechaninį keitiklį.
Kokie yra dažni elektromechaninių keitiklių trikčių šalinimo patarimai?
- Trikčių šalinimas naudojamas norint patikrinti, ar keitiklis veikia, ar ne, naudojant voltmetrą. Prijunkite šį keitiklį prie voltmetro ir sužadinkite keitiklį naudodami tinkamą sužadinimo įtampą. Po to išmatuokite keitiklio išėjimo įtampą be apkrovos.
- Įsitikinkite, ar apkrova ir slėgis yra pastovūs, ar ne.
- Patikrinkite sužadinimo maitinimo šaltinio stabilumą.
- Patikrinkite milivoltus o/p per voltmetrą.
- Įsitikinkite, kad nėra RFI arba EMI trukdžių.
Taigi, tai yra elektromechaninių dalykų apžvalga keitiklis – veikiantis principas, tipai, pranašumai, trūkumai ir pritaikymas. Keitiklis, kuris priima bangas iš elektros sistemos ir perduoda jas į mechaninę sistemą, taip pat žinomas kaip elektromagnetinis keitiklis. Štai jums klausimas, kas yra keitiklis?
