Vad är givartyper och deras tillämpningar

Det finns olika elektriska och elektroniska komponenter används för att bygga kretsar och projekt för ingenjörsstudenter. Komponenterna är aktiva och passiva komponenter, sensorer, givare, sändare, mottagare, moduler (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) och så vidare. I allmänhet involverar transduktionsprocessen omvandling av en form av energi till en annan form. Denna process innefattar huvudsakligen ett avkänningselement för att känna av ingångsenergin och sedan omvandla den till en annan form av ett transduktionselement. Mätning berättar egenskapen, kvantiteten eller tillståndet som givaren ser ut att översätta till en elektrisk utgång. Här diskuterar den här artikeln vad som är en givare, givartyper och tillämpningar av givaren.

Vad är givare / givartyper?

En givare är en elektrisk anordning som används för att omvandla en form av energi till en annan form. I allmänhet hanterar dessa enheter olika typer av energier såsom mekanisk, elektrisk energi , ljusenergi, kemisk energi, termisk energi, akustisk energi, elektromagnetisk energi och så vidare.

Givare

Tänk till exempel på en mikrofon som vi använder i vardagen i telefoner, mobiltelefoner, som omvandlar ljudet till elektriska signaler och förstärker det till önskat intervall. Omvandlar sedan de elektriska signalerna till ljudsignaler vid högtalarens o / p. Numera används lysrör för belysning, omvandlar elektrisk energi till ljusenergi.

Det bästa givare exempel är högtalare, mikrofoner, position, termometrar, antenn och tryckgivare. På samma sätt finns det olika typer av givare som används i elektriska och elektroniska projekt .

Villkor för givartyper

Vissa förhållanden som huvudsakligen används för att betygsätta omvandlare diskuteras nedan.

Dynamiskt omfång

Omvandlarens dynamiska område är förhållandet mellan signalen med hög amplitud och den minsta amplituden så att omvandlaren effektivt kan översättas. När givarna har ett högt dynamiskt omfång är de mer exakta och känsliga.

Repeterbarhet

Repeterbarhet är givarens förmåga att generera lika stor uteffekt när den stimuleras genom en liknande ingång.

Ljud

Omvandlaren ger lite slumpmässigt brus. I elektriska omvandlare kan det buller som tillförs av detta vara elektriskt på grund av den termiska effekten av laddningar i kretsar. De små signalerna kan skadas av bruset mer än stora signaler.

Hysteres

I den här egenskapen beror inte givarens utgång bara på dess nuvarande ingång utan den beror också på dess tidigare ingång. Till exempel använder ett ställdon ett kugghjul som har en viss reaktion, när ställdonets rörelseriktning välter kommer det att finnas en avliden zon innan ställdonets utgång välter genom spel mellan kugghjulets tänder.

Givartyper och dess tillämpningar

Det finns en mängd olika givartyper som tryckgivare, piezoelektrisk givare, ultraljudsomvandlare, temperaturgivare och så vidare. Låt oss diskutera användningen av olika typer av givare i praktiska tillämpningar.

Vissa givartyper som aktiv givare och passiva givare baseras på om en strömkälla krävs eller inte.

Typer av givare

Aktiv omvandlare kräver ingen strömkälla för sin verksamhet. Dessa givare arbetar på principen om energiomvandling. De genererar en elektrisk signal som är proportionell mot i / p. Det bästa exemplet på denna givare är ett termoelement. Medan passiv givare kräver en extern strömkälla för att de ska fungera. De genererar en o / p i form av kapacitans, motstånd. Då måste det konverteras till en ekvivalent spännings- eller strömsignal. Det bästa exemplet på en passiv givare är en fotocell.

Ultraljudsgivare

Ultraljudsgivarens huvudfunktion är att konvertera elektriska signaler till ultraljudsvågor. Denna givare kan också kallas kapacitiva eller piezoelektriska givare.

Ultraljudsgivare

Tillämpning av ultraljudssändare

Denna givare kan användas för att mäta ljudets avstånd baserat på reflektion. Denna mätning baseras på en lämplig metod jämfört med de raka metoderna som använder olika mätvågar. De områden som är svåra att hitta, såsom tryckområden, mycket hög temperatur, med konventionella metoder är mätningen av avståndet inte en enkel uppgift. Så detta transduktorbaserade mätsystem kan användas i denna typ av zon.

Det föreslagna systemet använder 8051 mikrokontroller , strömförsörjning, en ultraljudsmodul som inkluderar sändare och mottagare, används LCD-displayblock som visas i ovanstående blockschema.

Här, om något hinder eller något objekt hittas som detekteras av ultraljudssändare, överför det vågorna och reflekteras tillbaka från objektet och dessa vågor tas emot av givaren. Den tid som används av givare för överföring och ta emot vågorna kan noteras genom att ta hänsyn till ljudets hastighet. Därefter, baserat på ljudhastigheten och en förprogrammerad mikrokontroller utförs så att avståndet mäts och visas på en LCD-skärm. Här är skärmen gränssnitt med en mikrokontroller. Ultraljudsgivaren producerar 40 kHz frekvensvågor.

Temperaturomvandlare

En temperaturomvandlare är en elektrisk anordning som används för att omvandla temperaturen på en anordning till en annan mängd som elektrisk energi eller tryck eller mekanisk energi, då skickas mängden till kontrollenhet för att reglera temperaturen av enheten.

Tillämpning av temperaturgivare

En temperaturgivare används för att mäta lufttemperaturen så att temperaturen kontrolleras flera styrsystem som luftkonditionering, uppvärmning, ventilation och så vidare.

Arduino-baserad automatisk fläkthastighetsregulator som styr temperaturblockdiagrammet

Låt oss överväga ett praktiskt exempel på en temperaturgivare som används för att kontrollera temperaturen på vilken enhet som helst baserat på behovet av olika industriella applikationer. En Arduino-baserad automatisk fläkthastighetsregulator som kontrollerar temperaturen och uppvisar ett temperaturmått på en LCD skärm .

I det föreslagna systemet IC LM35 används som temperaturgivare. En Arduino styrelse används för att styra de olika funktionerna som inkluderar analog till digital konvertering och en LCD-skärm som är ansluten i figuren ovan.

Temperaturen kan fixeras med inställningar som INC och DEC för att öka och minska. Baserat på den uppmätta temperaturen genereras en pulsbreddsmodulation o / p av programmet från ett Arduino-kort. Resultatet av detta är van vid kontrollera DC-fläkten genom motorföraren IC.

Piezoelektrisk omvandlare

En piezoelektrisk givare är en speciell typ av sensor, och givarens huvudfunktion är att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi. På samma sätt kan elektrisk energi omvandlas till mekanisk energi.

Piezoelektrisk omvandlare

Piezoelektriska givartillämpningar

• Denna givare används huvudsakligen för att upptäcka sticktrummisens inverkan på elektroniska trumkuddar. Och används också för att upptäcka muskelns rörelse, som kan kallas acceleromyografi.
• Motorns belastning kan bestämmas genom att beräkna olika absoluta tryck, vilket kan göras genom att använda dessa givare som MAP-sensor i bränsleinsprutningssystem.
• Denna sensor kan användas som en knackningssensor i motorhanteringssystem för bilar för att märka att motorn knackar.

Tryckgivare

En tryckgivare är en speciell typ av sensor som förändrar trycket som tvingas till elektriska signaler. Dessa omvandlare kallas också tryckindikatorer, manometrar, piezometrar, sändare och tryckgivare .

Tillämpning av tryckgivare

Tryckgivaren används för att mäta trycket i en viss kvantitet som gas eller vätska genom att ändra trycket till elektrisk energi. De olika typerna av dessa givare som en förstärkt spänningsgivare, en tryckgivare med stamgivare, millivolt (mv) tryckgivare, 4-20 mA tryckgivare och tryckgivare.

Tillämpningarna av tryckgivare involverar främst höjdavkänning, tryckavkänning, nivå- eller djupavkänning, flödesavkänning och läckagetestning. Dessa givare kan användas för att generera elektrisk kraft under hastighetsbrytarna på motorvägar eller vägar där fordonsstyrkan kan omvandlas till elektrisk energi.

Klassificering av givartyper

Det finns olika metoder för att klassificera givarna som innefattar men inte är begränsade till givarens funktion, strukturera annars förekomsten av deras arbete. Det är extremt enkelt att kategorisera givare som Input & Output Transducers, men de behandlas som enkla signalomvandlare. Ingångsgivarens huvudfunktion är att mäta mängder från icke-elektriska till elektriska.

Å andra sidan fungerar o / p-givare helt motsatt eftersom deras elektriska är ingångssignaler medan icke-elektriska är utsignaler som förskjutning, kraft, tryck, vridmoment etc.
Givare klassificeras i tre typer baserat på deras funktionsprincip som elektriska, termiska och mekaniska. Följande tre metoder används för att klassificera givarna.

• Fysisk effekt
• Fysisk kvantitet
• Energikälla
• Princip för transduktion
• Primär och sekundär givare
• Analog och digital givare
• Omvandlare & omvänd omvandlare

Fysisk effekt

Den första klassificeringen av givaren kan göras baserat på fysisk effekt. Detta är den första klassificeringen av givaren som beror på fysisk effekt, som används för att ändra kvantiteten från fysisk till elektrisk. Exempelvis förändras kopparelement inom motstånd i proportion till temperaturförändringen. Här är de fysiska effekterna som används för förändring i motstånd, induktans, kapacitans, halleffekt och piezoelektrisk effekt

Fysisk kvantitet

Den andra klassificeringen av givaren kan göras baserat på fysisk förändrad kvantitet, det vill säga slutanvändningen av givaren bakom omvandlingen. Till exempel är en tryckgivare en omvandlare som omvandlar tryck till en elektrisk signal. Klassificeringen av givare baserad på fysisk kvantitet inkluderar följande.

• Flödesgivare som flödesmätare
• Accelereringsgivare som accelerometer
• Temperaturgivare som termoelement
• Nivågivare som vridmomentrör
• Tryckgivare som Bourdon Gauge
• Deplacement transducer like Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
• Kraftomvandlare som dynamometer

Energikälla

Klassificeringen av givaren baserad på energikällan kan göras genom två typer som inkluderar följande.

• Aktiva givare
• Passiva givare

Aktiva givare

I denna typ av omvandlare kan ingångsenergin användas som styrsignal medan energi överförs med en strömförsörjning mot den proportionella utgången.

Till exempel, i en aktiv omvandlare som en töjningsmätare kan töjningen ändras till motstånd. Eftersom energin i det ansträngda elementet är mindre, kan emellertid energin för utmatningen ges via en extern strömförsörjning.

Passiva givare

I denna givare kan ingångsenergin omvandlas direkt till utgången. Till exempel kan en passiv givare som termoelement, varhelst värmeenergin kan absorberas från ingången, ändras till spänning eller elektriska signaler.

Princip för transduktion

Klassificeringen av en omvandlare kan göras baserat på transduktionsmediet. Här kan mediet vara kapacitivt, resistivt eller induktivt baserat på omvandlingsmetoden som hur ingångsgivaren ändrar insignalen till resistans, induktans respektive kapacitans.

Primär och sekundär givare

Den primära givaren inkluderar elektriska och mekaniska apparater. De mekaniska anordningarna kallas också de primära omvandlarna, som används för att ändra den fysiska i / p-kvantiteten till en mekanisk signal. Huvudfunktionen hos en andra omvandlare används för att ändra signalen från mekanisk till elektrisk. O / p-signalens storlek beror huvudsakligen på den i / p-mekaniska signalen.

Exempel

Det bästa exemplet på den primära och sekundära omvandlaren är Bourdons rör eftersom därför rör fungerar som en primär omvandlare för att märka kraften och ändrar den till en förskjutning från dess öppna ände. Förskjutningen av de öppna ändarna flyttar LVDT-mitten. Centrumrörelsen kan inducera utspänningen som är relativt direkt till rörets öppna ände.

Därför sker de två typerna av transduktion i röret. Först kan kraften ändras till en förskjutning och sedan ändras den till spänningen med hjälp av LVDT. Bourdons rör är huvudgivaren medan LVDT är sekundärgivaren.

Analog och digital givare

Klassificeringen av en givare kan göras baserat på deras utsignaler som är kontinuerliga annars annars diskreta.

Huvudfunktionen för den analoga givaren är att ändra mängden ingång till en konstant funktion. De bästa exemplen på den analoga givaren är LVDT, termoelement, töjningsmätare & termistor. Digitala givare används för att ändra kvantiteten på en ingång till en digital signal som fungerar på låg eller hög effekt.

En digital omvandlare används för att mäta fysiska mängder för att överföra data som kodade digitala signaler snarare än som kontinuerligt växlande spänningar eller strömmar. De digitala givartyperna är axelkodare, digitala resolver, digitala varvräknare, halleffektsensorer och gränslägesbrytare

Omvandlare och omvända omvandlare

Givare - Enheten som omvandlar den icke-elektriska mängden till en elektrisk kvantitet kallas givaren.

Omvänd omvandlare - Omvandlaren som omvandlar den elektriska mängden till en fysisk kvantitet, en sådan typ av omvandlare är känd som den invertera omvandlaren. Omvandlaren har hög elektrisk ingång och låg icke-elektrisk utgång.

Givare för töjningsmätare

Huvudfunktionen för töjningsgivaren är att konvertera fysiska mängder elektriskt. De fungerar genom att ändra fysiska mängder till mekaniskt tryck i en komponent som kallas ett avkänningselement och därefter omvandla spänningen elektriskt med hjälp av en töjningsmätare.

Spänningsmätare

Avkänningselementets struktur, liksom töjningsmätaren, är utformad optimalt för att ge hantering och överlägsen noggrannhet. Dessa givare klassificeras generellt baserat på deras tillämpning på konstruktion / anläggningstyper eller allmänna typer. Några av givarna av allmän typ används inom bygg- och anläggningsområdet. Typerna av spänningsmätare är Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge & Semiconductor Strain Gauge.

Induktiv givare

Den induktiva omvandlaren arbetar på induktansförändringsprincipen på grund av en märkbar transformation inom mängden som ska mätas. Till exempel är LVDT en typ av induktiv omvandlare, som används för att mäta förskjutning som spänningsskillnad bland dess två sekundära spänningar. Dessa spänningar är resultatet av induktion på grund av flödesförändringen i sekundärspolen genom förskjutning av järnstången. Typerna på den induktiva omvandlaren är enkel induktans och ömsesidig induktans med två spolar.

Induktiv givare

Omvandlare Typer Egenskaper

Karaktäristiken för en givare ges nedan som bestäms genom att undersöka en givares o / p-svar på en mängd i / p-signaler. Testförhållanden skapar bestämda driftsförhållanden så nära som möjligt. Metoderna för beräknings- och standardstatistik kan tillämpas på testdata.

Givarens egenskaper spelar en nyckelroll när man väljer lämplig givare, särskilt för en specifik design. Så att veta dess egenskaper är viktigt för ett lämpligt urval. Så givaregenskaper kategoriseras i två typer som statisk och dynamisk.

• Precision
• Upplösning
• Känslighet
• Drift
• Linjäritet
• Överensstämmelse
• Spänna
• Hysteres
• Förvrängning
• Ljud
• Linjäritet
• Känslighet
• Upplösning
• Tröskel
• Span & Range
• Noggrannhet
• Stabilitet
• Drift
• Repeterbarhet
• Lyhördhet
• Tröskel
• Ingångs- och utgångsimpedanser

Statiska egenskaper

Omvandlarens statiska egenskaper är en uppsättning handelskriterier som känns igenom genom statisk kalibrering, vilket innebär förklaringen av mätvärdet genom att i grunden bibehålla de beräknade storheterna eftersom konstanta värden förändras mycket långsamt.

För instrument kan uppsättningen kriterier definieras för att beräkna de kvantiteter som gradvis förändras med tiden, annars är de mest konstanta som inte skiljer sig över tiden, så kallade statiska egenskaper. Egenskaperna inkluderar följande.

Dynamiska egenskaper

Omvandlarens dynamiska egenskaper reläer mot dess prestanda när den uppmätta kapaciteten är en funktion av tiden som ändras snabbt med avseende på tiden. När dessa egenskaper är beroende av givarens prestanda är den uppmätta kvantiteten i princip stabil.

Så dessa egenskaper är beroende av dynamiska ingångar eftersom de är beroende av sina egna parametrar och insignalens karaktär. Givarens dynamiska egenskaper inkluderar följande.

• Trohet
• Svarets hastighet
• Bandbredd
• Dynamiskt fel

I allmänhet kommer både egenskaperna hos en givare som statisk och dynamisk att verifiera dess prestanda och specificera hur effektivt den kan känna igen föredragna ingångssignaler samt vägra onödiga ingångar.

Omvandlare Typer Tillämpningar

Tillämpningarna av givartyper diskuteras nedan.

• Givartyperna används i elektromagnetiska applikationer som antenner, magnetiska patroner, sensorer med hall-effekt, skivläsnings- och skrivhuvuden.
• Givartyperna används i elektromekaniska applikationer som accelerometrar, LVDT, galvanometrar, tryckgivare, lastceller, MEMS, potentiometrar, luftflödesgivare, linjära och roterande motorer.
• Givartyperna används i elektrokemiska applikationer som syresensorer, vätesensorer, pH-mätare,
• Givartyperna används i elektroakustiska applikationer som högtalare, piezoelektriska kristaller, mikrofoner, ultraljudssändtagare, ekolod, etc.
• Omvandlartyperna används i fotoelektriska applikationer som LED, fotodioder, laserdioder, fotoelektriska celler, LDR, lysrör, glödlampor och fototransistor
• Givartyperna används i termoelektriska applikationer som termistorer, termoelement, motståndstemperaturdetektorer (RTD)
• Givartyperna används i radioakustiska applikationer som Geiger-Muller Tube, radiosändare och mottagare

Således handlar det här om olika typer av givare används i flera el- och elektronikprojekt . Är du fascinerad avimplementera projekt med hjälp av givare? Ge sedan dina förslag genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, vilken är givarens huvudfunktion?