מהם סוגי המתמרים ויישומיהם

יש שונים רכיבים חשמליים ואלקטרוניים משמשים לבניית המעגלים והפרויקטים עבור סטודנטים להנדסה. הרכיבים הם רכיבי אקטיבי ופסיביים, חיישנים, מתמרים, משדרים, מקלטים, מודולים (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) וכן הלאה. באופן כללי, תהליך התמרה כולל המרה של צורת אנרגיה אחת לצורה אחרת. תהליך זה כולל בעיקר אלמנט חישה לחישת אנרגיית הקלט ואז המרתו לצורה אחרת על ידי אלמנט התמרה. מדידה אומרת את המאפיין, הכמות או המצב שהמתמר נראה לתרגם ליציאה חשמלית. כאן, מאמר זה דן מהו מתמר, סוגי מתמרים ויישומים של המתמר.

מהם סוגי מתמרים / מתמרים?

מתמר הוא מכשיר חשמלי המשמש להמרת צורה אחת של אנרגיה לצורה אחרת. באופן כללי, מכשירים אלה עוסקים בסוגים שונים של אנרגיות כגון מכניות, אנרגיה חשמלית , אנרגיית אור, אנרגיה כימית, אנרגיה תרמית, אנרגיה אקוסטית, אנרגיה אלקטרומגנטית, וכן הלאה.

מַתמֵר

לדוגמה, שקול מיקרופון שאנו משתמשים בו בחיי היומיום בטלפונים, טלפונים ניידים, הממיר את הצליל לאותות חשמליים ואז מגביר אותו לטווח המועדף. לאחר מכן, משנה את האותות החשמליים לאותות שמע ב o / p של הרמקול. כיום, נורות פלורסנט משמשות לתאורה, משנות אנרגיה חשמלית לאנרגיית אור.

הכי טוב מַתמֵר דוגמאות הם רמקולים, מיקרופונים, מיקום, מדחומים, אנטנה וחיישן לחץ. כמו כן, ישנם סוגים שונים של מתמרים המשמשים פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים .

תנאים לסוגי מתמר

להלן כמה תנאים המשמשים בעיקר לדרג מתמרים.

טווח דינמי

הטווח הדינמי של המתמר הוא היחס בין אות המשרעת הגבוהה, כמו גם האות המשרעת הנמוך ביותר, כך שהמתמר יכול לתרגם ביעילות. כאשר למתמרים טווח דינמי גבוה הם מדויקים יותר כמו גם רגישים.

הֲדִירוּת

יכולת החזרה היא היכולת של המתמר לייצר תפוקה שווה ברגע שהוא מגורה באמצעות קלט דומה.

רַעַשׁ

הפלט של המתמר מוסיף קצת רעש אקראי. במתמרים מסוג חשמל, הרעש שנוסף על ידי זה יכול להיות חשמלי בגלל הפעולה התרמית של מטענים בתוך מעגלים. האותות הקטנים יכולים להיות מושחתים על ידי הרעש יותר מאשר אותות גדולים.

היסטריה

במאפיין זה, פלט המתמר לא רק תלוי בקלט הנוכחי שלו אלא שהוא תלוי בקלט העבר שלו. למשל, מפעיל משתמש ברכבת הילוכים שיש לה תגובה כלשהי, כאשר כיוון התנועה של המפעיל מתהפך, אזי יהיה אזור שנפטר לפני שפלט המפעיל מתהפך על ידי משחק בין שיני ההילוך.

סוגי מתמרים ויישומיו

ישנם מגוון סוגי מתמרים כמו מתמר לחץ, מתמר פיזואלקטרי, מתמר קולי, מתמר טמפרטורה וכן הלאה. בואו נדון בשימוש בסוגים שונים של מתמרים ביישומים מעשיים.

ישנם סוגים של מתמרים כמו מתמר פעיל ומתמרים פסיביים מבוססים על השאלה האם יש צורך במקור חשמל או לא.

סוגי מתמר

מתמר פעיל אינו זקוק למקור חשמל כלשהו לצורך פעולתו. מתמרים אלה עובדים על עיקרון המרת האנרגיה. הם מייצרים אות חשמלי שפרופורציונלי ל- i / p. הדוגמה הטובה ביותר למתמר זה הוא צמד תרמי. ואילו מתמר פסיבי דורש מקור כוח חיצוני להפעלתם. הם מייצרים o / p בצורה של קיבוליות, התנגדות. ואז יש להמיר אותו למתח שווה או לאות זרם. הדוגמה הטובה ביותר למתמר פסיבי היא תאי פוטו.

מתמר קולי

תפקידו העיקרי של מתמר האולטרסאונד הוא להמיר אותות חשמליים לגלי אולטרסאונד. מתמר זה יכול להיקרא גם מתמרים קיבוליים או פיזואלקטריים.

מתמר קולי

יישום של מתמר קולי

ניתן להשתמש במתמר זה למדידת מרחק הצליל על סמך השתקפות. מדידה זו מבוססת על שיטה מתאימה בהשוואה לשיטות ישרות המשתמשות בסולמות מדידה שונים. האזורים שקשה למצוא, כגון אזורי לחץ, טמפרטורה גבוהה מאוד, תוך שימוש בשיטות מקובלות מדידת המרחק אינה משימה פשוטה. אז, ניתן להשתמש במערכת מדידה מבוססת מתמר זו באזור מסוג זה.

המערכת המוצעת משתמשת 8051 מיקרו-בקרים , ספקי כוח, מודול מתמר קולי הכולל משדר ומקלט, משתמשים בלוקים לתצוגת LCD המוצגים בתרשים הבלוקים לעיל.

כאן, אם נמצא מכשול כלשהו או אובייקט כלשהו שמתגלה על ידי מתמר קולי, הוא מעביר את הגלים ומחזיר את עצמו לאובייקט וגלים אלה מתקבלים על ידי המתמר. הזמן שנצרך על ידי מתמר להעברה וקבלת הגלים ניתן לציין על ידי התחשבות במהירות הצליל. לאחר מכן, בהתבסס על מהירות הקול ומיקרו-בקר שתוכנת מראש מתבצע כך שהמרחק נמדד ומוצג על צג LCD. כאן, התצוגה מתממשקת למיקרו-בקר. המתמר הקולי מייצר גלי תדרים של 40kHz.

מתמר טמפרטורה

מתמר טמפרטורה הוא מכשיר חשמלי המשמש להמרת הטמפרטורה של מכשיר לכמות אחרת כמו אנרגיה חשמלית או לחץ או אנרגיה מכנית, ואז הכמות תישלח אל מכשיר בקרה לשליטה בטמפרטורה של המכשיר.

יישום של מתמר טמפרטורה

מתמר טמפרטורה משמש למדידת טמפרטורת האוויר כך שבקרת הטמפרטורה של מספר מערכות בקרה כמו מיזוג אוויר, חימום, אוורור וכו '.

ויסות מהירות מאוורר אוטומטי מבוסס Arduino ושולט בתרשים בלוק הטמפרטורה

הבה נבחן דוגמה מעשית של מתמר טמפרטורה המשמש לבקרת הטמפרטורה של כל מכשיר בהתבסס על הצורך ביישומים תעשייתיים שונים. מווסת מהירות מאוורר אוטומטי מבוסס ארדואינו השולט בטמפרטורה ומציג מידת טמפרטורה על תצוגת אל סי די .

במערכת המוצעת, IC LM35 משמש כמתמר טמפרטורה. An לוח ארדואינו משמש לבקרת הפונקציות השונות הכוללות המרה אנלוגית לדיגיטלית ותצוגת LCD המחוברת באיור לעיל.

ניתן לתקן את הטמפרטורה באמצעות הגדרות כמו INC ו- DEC להגדלה ולירידה. בהתבסס על הטמפרטורה שנמדדה, ייווצר אפנון רוחב הדופק o / p על ידי התוכנית של לוח ארדואינו. הפלט של זה רגיל לשלוט במאוורר DC דרך נהג המנוע IC.

מתמר פיזואלקטרי

מתמר פיזואלקטרי הוא סוג מיוחד של חיישנים, ותפקידו העיקרי של מתמר זה הוא להמיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. באותו אופן ניתן להפוך אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.

מתמר פיזואלקטרי

יישומי מתמר פיזואלקטריים

• מתמר זה משמש בעיקר לאיתור ההשפעה של מתופף המקל על רפידות תוף אלקטרוניות. ומשמש גם לאיתור תנועת השריר, שניתן לקרוא לו תאוצה.
• ניתן לקבוע את עומס המנוע על ידי חישוב לחץ מוחלט מגוון, שניתן לעשות זאת באמצעות מתמרים אלה כחיישן MAP במערכות הזרקת דלק.
• חיישן זה יכול לשמש כחיישן דפיקות במערכות ניהול מנועי רכב כדי לשים לב לדפיקת המנוע.

מתמר לחץ

מתמר לחץ הוא סוג מיוחד של חיישן המשנה את הלחץ שנכפה לאותות חשמליים. מתמרים אלה נקראים גם מחווני לחץ, מנומטרים, פיזומטרים, משדרים, ו חיישני לחץ .

יישום מתמר לחץ

מתמר הלחץ משמש למדידת הלחץ של כמות מסוימת כמו גז או נוזל על ידי שינוי הלחץ לאנרגיה חשמלית. הסוגים השונים של מתמרים אלה כמו מתמר מתח מוגבר, מתמר לחץ בסיס בסיס, מתמר לחץ מילוולט (mv), מתמר לחץ 4-20mA ומתמר לחץ.

היישומים של מתמר לחץ כוללים בעיקר חישת גבהים, חישת לחץ, חישה ברמה או בעומק, חישת זרימה ובדיקת נזילות. מתמרים אלה יכולים לשמש לייצור חשמל מתחת למפסקי המהירות בכבישים המהירים או בכבישים שבהם ניתן להמיר את כוח הרכבים לאנרגיה חשמלית.

סיווג סוגי מתמרים

ישנן שיטות שונות לסווג את המתמרים הכוללים אך לא מוגבלים לתפקוד המתמר, מבנה אחרת התרחשות עבודתם. זה מאוד פשוט לסווג מתמרים כמו מתמרים קלט ופלט, אבל הם מתייחסים כמו ממירי אותות פשוטים. תפקידה העיקרי של מתמר הקלט הוא לאמוד כמויות שאינן חשמליות לחשמליות.

מצד שני, מתמרים של o / p עובדים הם הפוכים לחלוטין מכיוון שהחשמליים שלהם הם אותות קלט ואילו לא חשמליים הם אותות פלט כמו תזוזה, כוח, לחץ, מומנט וכו '.
מתמרים מסווגים לשלושה סוגים על פי עקרון הפעולה שלהם כמו חשמל, תרמי ומכני. שלוש השיטות הבאות משמשות לסיווג המתמרים.

• השפעה פיזית
• כמות פיסית
• מקור אנרגיה
• עקרון התמרה
• מתמר ראשוני ומשני
• מתמר אנלוגי ודיגיטלי
• מתמר ומתמר הפוך

השפעה פיזית

הסיווג הראשון של המתמר יכול להיעשות על סמך השפעה פיזית. זהו הסיווג הראשון של המתמר שתלוי בהשפעה פיזית, המשמשת לשינוי הכמות מפיזית לחשמלית. למשל, אלמנטים מנחושת משתנים בהתנגדות יהיו פרופורציוניים לשינוי הטמפרטורה. להלן ההשפעות הפיזיות המשמשות לשינוי התנגדות, השראות, בקיבול, אפקט הול ואפקט פיזואלקטרי

כמות פיסית

הסיווג השני של המתמר יכול להיעשות על סמך שינוי פיזי כלומר, השימוש הסופי של המתמר שמאחורי ההמרה. לדוגמא, מתמר לחץ הוא מתמר הממיר לחץ לאות חשמלי. סיווג המתמר המבוסס על כמות פיזית כולל את הדברים הבאים.

• מתמר זרימה כמו מד זרימה
• מתמר תאוצה כמו מד תאוצה
• מתמר טמפרטורה כמו צמד תרמי
• מתמר מפלס כמו צינור מומנט
• מתמר לחץ כמו מד בורדון
• מתמר תזוזה כמו שנאי דיפרנציאלי משתנה לינארי (LVDT)
• מתמר כוח כמו דינמומטר

מקור אנרגיה

סיווג המתמר מבוסס על מקור האנרגיה יכול להיעשות באמצעות שני סוגים הכוללים את הדברים הבאים.

• מתמרים פעילים
• מתמרים פסיביים

מתמרים פעילים

בסוג זה של מתמרים, אנרגיית הקלט יכולה לשמש כאות בקרה תוך העברת אנרגיה באמצעות ספק כוח לעבר הפלט היחסי.

למשל, במתמר פעיל כמו מד מתח, ניתן לשנות את המתח להתנגדות. עם זאת, מכיוון שהאנרגיה של האלמנט המתוח פחותה, אזי ניתן לתת את האנרגיה ליציאה באמצעות ספק כוח חיצוני.

מתמרים פסיביים

במתמר זה ניתן להמיר את אנרגיית הקלט ישירות לפלט. לדוגמא, מתמר פסיבי כמו צמד תרמי, בכל מקום בו ניתן לשנות את אנרגיית החום מהכניסה, ניתן לשנות אותו לאותות מתח או חשמל.

עקרון התמרה

סיווג המתמר יכול להיעשות על סמך מדיום התמרה. כאן המדיום עשוי להיות קיבולי, התנגדותי או אינדוקטיבי בהתבסס על שיטת ההמרה, כיצד מתמר הקלט משנה את אות הקלט להתנגדות, השראות וקיבול בהתאמה.

מתמר ראשוני ומשני

המתמר הראשי כולל מכשירים חשמליים ומכניים. המכשירים המכניים נקראים גם מתמרים ראשוניים המשמשים לשינוי הכמות הפיזית i / p לאות מכני. הפונקציה העיקרית של מתמר שני משמשת לשינוי האות ממכני לחשמלי. גודל האות o / p תלוי בעיקר באות המכנית i / p.

דוגמא

הדוגמה הטובה ביותר למתמר הראשוני והמשני הוא Tube of Bourdon כי כך שפופרת עובדת כמו מתמר ראשוני כדי להבחין בכוח כמו גם משנה אותו לנקירה מקצהו הפתוח. נקע של הקצוות הפתוחים מזיז את מרכז ה- LVDT. תנועת המרכז יכולה לגרום למתח המוצא שהוא יחסית ישיר לפריקת הקצה הפתוח של הצינור.

לכן שני סוגי התמרות מתרחשים בתוך הצינור. ראשית, ניתן לשנות את הכוח לנקירה ולאחר מכן, הוא מוחלף למתח באמצעות LVDT. הצינור של בורדון הוא המתמר הראשי ואילו ה- LVDT הוא המתמר המשני.

מתמר אנלוגי ודיגיטלי

הסיווג של מתמר יכול להיעשות על פי אותות הפלט שלהם שהם רציפים אחרת.

התפקיד העיקרי של המתמר האנלוגי הוא לשנות את כמות הקלט לפונקציה קבועה. הדוגמאות הטובות ביותר למתמר האנלוגי הן LVDT, צמד תרמי, מד מתח ומתח תרמיסטור. מתמרים דיגיטליים משמשים לשינוי כמות הקלט לאות דיגיטלי הפועל בהספק נמוך או גבוה.

מתמר דיגיטלי משמש למדידת כמויות פיזיות להעברת הנתונים כמו אותות דיגיטליים מקודדים ולא כמו מתח או זרמים המשתנים ללא הרף. סוגי המתמרים הדיגיטליים הם מקודדי פיר, רזולוטרים דיגיטליים, טכומטרים דיגיטליים, חיישני אפקט הול ומתגי הגבלה

מתמרים ומתמרים הפוכים

מתמר - המכשיר הממיר את הכמות הלא חשמלית לכמות חשמלית מכונה מתמר.

מתמר הפוך - המתמר הממיר את הכמות החשמלית לכמות פיזית, סוג כזה של מתמרים מכונה המתמר ההפוך. למתמר כניסה חשמלית גבוהה ופלט לא חשמלי נמוך.

מתמר מד זן

התפקיד העיקרי של מתמר מד המתח הוא להמיר כמויות פיזיות באופן חשמלי. הם מתפקדים באמצעות שינוי כמויות פיזיות ללחץ מכני בתוך רכיב המכונה אלמנט חישה, ולאחר מכן ממירים את הלחץ באופן חשמלי באמצעות מד מתח.

מד זנים

מבנה אלמנט החישה, כמו גם מד המתח, מתוכנן בצורה אופטימלית לתת מוצרי טיפול ודיוק מעולים. מתמרים אלה מסווגים בדרך כלל על פי יישומם לסוגי בנייה / הנדסה אזרחית או סוגים כלליים. חלק מהמתמרים מהסוג הכללי משמשים בתחום הבנייה או ההנדסה האזרחית. סוגי מתמרי מד המתח הם מד זן תיל, מד זני נייר כסף ומד זן מוליך למחצה.

מתמר אינדוקטיבי

המתמר האינדוקטיבי פועל על פי עקרון שינוי ההשראות בגלל שינוי ניכר בתוך הכמות הנמדדת. לדוגמה, LVDT הוא מתמר אינדוקטיבי מסוג, המשמש למדידת תזוזה כמו פער המתח בין שני המתחים המשניים שלו. מתחים אלה הם תוצאה של אינדוקציה בגלל שינוי השטף בתוך הסליל המשני על ידי נקע מוט הברזל. סוגי המתמר ההשראי הם השראות פשוטות והשראה הדדית דו-סלילית.

מתמר אינדוקטיבי

מאפייני סוגי מתמר

מאפייני המתמר מובאים להלן אשר נקבעים על ידי בחינת תגובת ה- o / p של המתמר למגוון אותות i / p. תנאי הבדיקה יוצרים תנאי הפעלה מוגדרים ככל האפשר. ניתן ליישם את שיטות הסטטיסטיקה החישובית הסטנדרטית על נתוני הבדיקה.

המאפיינים של המתמר ממלאים תפקיד מפתח בעת בחירת המתמר המתאים, במיוחד עבור עיצוב ספציפי. לכן הכרת מאפייניו חיונית לבחירה מתאימה. אז מאפייני המתמר מסווגים לשני סוגים כמו סטטי ודינמי.

• דיוק
• פתרון הבעיה
• רְגִישׁוּת
• סְחִיפָה
• לינאריות
• התאמה
• לְהַקִיף
• היסטריה
• עיוות
• רַעַשׁ
• לינאריות
• רְגִישׁוּת
• פתרון הבעיה
• מפתן
• טווח טווח
• דיוק
• יַצִיבוּת
• סְחִיפָה
• הֲדִירוּת
• היענות
• מפתן
• עכבות קלט / פלט

מאפיינים סטטיים

המאפיינים הסטטיים של המתמר הם מכלול של קריטריונים לפעולה המוכרים לאורך הכיול הסטטי שמשמעותו הסבר על ערך המדידה באמצעות שמירה מהותית על הכמויות המחושבות מכיוון שערכים קבועים משתנים לאט מאוד.

עבור מכשירים, ניתן להגדיר את מערך הקריטריונים לחישוב הכמויות המשתנות בהדרגה עם הזמן, אחרת הם קבועים, שאינם שונים לאורך זמן, מכונים מאפיינים סטטיים. המאפיינים כוללים את הדברים הבאים.

מאפיינים דינמיים

המאפיינים הדינמיים של המתמר ממסרים לכיוון ביצועיו לאחר שהקיבולת הנמדדת היא פונקציה של זמן המשתנה במהירות ביחס לזמן. ברגע שמאפיינים אלה נשענים על ביצועי המתמר, אז הכמות הנמדדת היא בעצם יציבה.

אז מאפיינים אלה מסתמכים על כניסות דינמיות מכיוון שהם מסתמכים על הפרמטרים שלהם ועל אופי אות הכניסה. המאפיינים הדינמיים של המתמר כוללים את הדברים הבאים.

• נֶאֱמָנוּת
• מהירות התגובה
• רוחב פס
• שגיאה דינמית

באופן כללי, הן המאפיינים של מתמר כמו סטטי ודינמי יאמתו את ביצועיו ויציינו עד כמה יעיל הוא יכול לזהות אותות קלט מועדפים וכן לסרב לכניסות מיותרות.

יישומי סוגי מתמר

היישומים של סוגי מתמרים נדונים להלן.

• סוגי המתמרים משמשים ביישומים אלקטרומגנטיים כמו אנטנות, מחסניות מגנטיות, חיישני אפקט הול, ראשי קריאה וכתיבה בדיסק.
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים אלקטרומכניים כמו תאוצה, LVDT, גלוונומטרים, חיישני לחץ, תאי עומס, MEMS, פוטנציומטרים, חיישני זרימת אוויר, מנועים לינאריים וסיבוביים.
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים אלקטרוכימיים כמו חיישני חמצן, חיישני מימן, מדי pH,
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים אלקטרואקוסטיים כמו רמקולים, גבישים פיזואלקטריים, מיקרופונים, מקלטים אולטראסוניים, סונאר וכו '.
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים פוטו-אלקטריים כמו LED, פוטודיודות, דיודות לייזר, תאים פוטו-אלקטריים, LDR, מנורות פלורסנט, ליבון ופוטו-טרנזיסטור.
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים תרמואלקטריים כמו תרמיסטורים, צמדים תרמיים, גלאי טמפרטורת התנגדות (RTD)
• סוגי המתמרים משמשים ביישומים אקוסטיים רדיו כמו שפופרת גייגר-מולר, משדרי רדיו ומקלטים

לפיכך, זה הכל בערך סוגים שונים של מתמרים משמש בכמה פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה . האם אתה מוקסם מיישום פרויקטים באמצעות מתמרים? לאחר מכן, אנא הוסף את הצעותיך על ידי תגובה בקטע ההערות למטה. הנה שאלה עבורך, מה הפונקציה העיקרית של המתמר?