Ο μορφοτροπέας είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιείται για την αλλαγή ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη. Γενικά, ένας μετατροπέας αλλάζει μια μορφή ενεργειακού σήματος σε άλλη μορφή ενεργειακού σήματος. Παραδείγματα μορφοτροπέα είναι: μικρόφωνα, ηλιακά κύτταρα, λαμπτήρες πυρακτώσεως, ηλεκτρικοί κινητήρες κ.λπ. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται συχνά όπου τα ηλεκτρικά σήματα αλλάζουν σε άλλα φυσικά μεγέθη όπως δύναμη, ενέργεια, φως, ροπή, θέση, κίνηση κ.λπ. διαφορετικών τύπων μετατροπέων όπως ρεύμα, πίεση, μαγνητικό πεδίο, θερμοστοιχείο , πιεζοηλεκτρικό, μετρητής καταπόνησης , αμοιβαία επαγωγή και ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση ενός ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι ο Ηλεκτρομηχανικός Μετατροπέας;

Ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας είναι ένας τύπος συσκευής που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή είτε ενός ηλεκτρικού σήματος σε ηχητικά κύματα όπως σε ένα μεγάφωνο (ή) για τη μετατροπή ενός ηχητικού κύματος σε ηλεκτρικό σήμα όπως σε ένα μικρόφωνο. Με άλλα λόγια, η συσκευή που μετατρέπει τη μηχανική κίνηση σε ηλεκτρικά σήματα είναι γνωστή ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας . Τα παραδείγματα ηλεκτρομηχανικών μετατροπέων είναι: ένα μεγάφωνο, έναν πιεζοηλεκτρικό μορφοτροπέα, ένα μικρόφωνο και μηχανισμό μέτρησης οργάνου μόνιμου μαγνήτη.

Αρχή λειτουργίας ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα

Ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας λειτουργεί απλώς μεταβάλλοντας τη μηχανική κίνηση σε μεταβολές ρεύματος ή τάσης και αντίστροφα. Αυτοί οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται κυρίως ως μηχανισμοί ενεργοποίησης σε συστήματα αυτόματου ελέγχου και επίσης ως αισθητήρες μηχανικής κίνησης στην τεχνολογία μέτρησης και αυτοματισμού. Η ταξινόμηση αυτών των μετατροπέων μπορεί να γίνει με βάση την αρχή της μετατροπής που χρησιμοποιείται ως ηλεκτρομαγνητικοί, ωμικοί, μαγνητοηλεκτρικοί, ηλεκτροστατικοί τύποι και επίσης ο τύπος σήματος o/p όπως αναλογικοί και ψηφιακοί τύποι.

Αυτοί οι τύποι μορφοτροπέων εκτιμώνται σε σχέση με τα στατικά και δυναμικά χαρακτηριστικά τους, την ευαισθησία E = Δy/Δx, το σφάλμα στατικού σήματος, το εύρος συχνοτήτων λειτουργίας του σήματος o/p και το στατικό σφάλμα μετατροπής.

Διάγραμμα Ηλεκτρομηχανικού Μετατροπέα

Ο ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή της τεχνικής Capnography φαίνεται παρακάτω. Η μελέτη της εκπνοής του διοξειδίου του άνθρακα ονομάζεται καπνομετρία. Ο ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας στο παρακάτω διάγραμμα έχει μια πηγή φωτός IR που παράγει ακτινοβολία ευρέος φάσματος στην περιοχή από 2 έως 16 μm. Οι πηγές ακτινοβολίας IR που χρησιμοποιούνται στην καπνογραφία πρέπει να έχουν ομοιόμορφη εκπομπή, υψηλή ακτινοβολία, φασματική ομοιομορφία και μεγάλη περιοχή ακτινοβολίας. Από πραγματικές πηγές, η ακτινοβολία είναι πάντα χαμηλή σε σύγκριση με ένα ιδανικό μαύρο σώμα, το οποίο έχει την υψηλότερη εκπομπή.

“κύκλωμα πομπού και δέκτη wifi ”

Ηλεκτρομηχανικός Μετατροπέας για Τεχνική Καπνογραφίας

Το ζεστό νήμα των λαμπτήρων αλογόνου χαλαζία βολφραμίου παρέχει απλώς ισχυρή σχεδόν έξοδο υπερύθρων. Στο παραπάνω διάγραμμα, η ευρυζωνική υπέρυθρη ακτίνα φωτός διέρχεται από ένα φίλτρο υπερύθρων και στη συνέχεια μεταδίδει φως στο μέγιστο μήκος κύματος απορρόφησης του CO2 όπως 4,26 μm με εύρος ζώνης 0,07 μm. Σε χαμηλές συχνότητες, η ακτίνα φωτός λαμβάνεται μέσω ενός περιστρεφόμενου τροχού κοπής. Μόλις αυτός ο τροχός γυρίσει, τότε η θέση τους είναι όπου το υπέρυθρο φως μεταδίδεται σε όλο το θάλαμο δείγματος και η ακτινοβολία απορροφάται μέσω των διαθέσιμων μορίων CO2 στον εκπνεόμενο αέρα.

Σε μια δεύτερη θέση, το υπέρυθρο φως μεταδίδεται σε όλο το δείγμα & τους θαλάμους αναφοράς. Εδώ, ο θάλαμος αναφοράς σφραγίζεται με CO2. Στην υπόλοιπη θέση, κανένα φως δεν διασχίζει τον περιστροφικό τροχό. Η ακτινοβολία που μεταδίδεται σε όλο τον τροχό δεν απορροφήθηκε μέσω των μορίων CO2 και απλώς συλλέγεται από τον φωτοανιχνευτή, γενικά ένα GeAs φωτοδίοδος .

Η συχνότητα ρεύματος παλμικής φωτοδιόδου o/p είναι ισοδύναμη με τη δειγματοληψία και το πλάτος της ρυθμίζεται μέσω της ποσότητας της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Η ένταση του ταλαντευόμενου σήματος επεξεργάζεται για να αποφασιστεί η συγκέντρωση του CO2 στην αναπνοή του ασθενούς. Έτσι, με τη χρήση της τεχνικής καπνογραφίας σε πραγματικό χρόνο, η κατάσταση αερισμού των ασθενών καθώς και οι πιθανές επιπλοκές της αναπνοής μπορούν να παρακολουθούνται από τους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης.

Τύποι ηλεκτρομηχανικών μορφοτροπέων

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ηλεκτρομηχανικών μετατροπέων που συζητούνται παρακάτω.

Γραμμικός μεταβλητός διαφορικός μετασχηματιστής

Το LVDT είναι ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας, που χρησιμοποιείται για να μεταβάλλει την ευθύγραμμη κίνηση του αντικειμένου με την οποία είναι συνδεδεμένο μηχανικά σε μεταβλητή τάση, ρεύμα ή ηλεκτρικό σήμα. Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα για το LVDT.

Ανατρέξτε σε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε περισσότερα LVDT .

“σπιτική γεννήτρια χρησιμοποιώντας εναλλάκτη αυτοκινήτου ”

Ελαστομερείς μετατροπείς

Ο ελαστομερής μορφοτροπέας είναι ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Οι πολυμερείς δομές που βελτιστοποιούν αυτούς τους μετατροπείς εξαρτώνται κυρίως από τις ιδιότητες του διηλεκτρικού. Τα βελτιστοποιημένα μέλη αποτελούνται από σιλικόνη Q, πολυδιμεθυλσιλοξάνιο PDMS και ημικρυσταλλική πολυουρεθάνη PUR. Έτσι, η ημικρυσταλλική πολυουρεθάνη προτιμάται κυρίως λόγω του εύρους της διηλεκτρικής σταθεράς της από 3 έως 10 και της υψηλής ιοντικής αγωγιμότητας, ιδιαίτερα σε υψηλές θερμοκρασίες. Το εύρος της διηλεκτρικής σταθεράς πολυδιμεθυλοσιλοξανίου είναι συγκριτικά χαμηλό και κυμαίνεται από 2,5 έως 3 και η Silicone Q είναι παρόμοια με την ημικρυσταλλική πολυουρεθάνη αν και έχει χαμηλή θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου.

Πιεζοηλεκτρική Νανογεννήτρια

Η πιεζοηλεκτρική νανογεννήτρια είναι ένας τύπος ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα που χρησιμοποιείται για την αλλαγή της ενέργειας από μηχανική σε ηλεκτρική χρησιμοποιώντας πιεζοηλεκτρικά νανοσύρματα ZnO που μπορούν να ενεργοποιηθούν με μικρές φυσικές κινήσεις και εργασία σε ένα τεράστιο εύρος συχνοτήτων. Αυτά χρησιμοποιούνται σε καινοτόμες εφαρμογές υγειονομικής περίθαλψης λόγω της απλής εφαρμογής τους, της αυτοτροφοδοτούμενης φύσης τους και της εξαιρετικά αποδοτικής μετατροπής ενέργειας, όπως η θεραπεία ηλεκτρικής διέγερσης, στον χώρο της ενεργητικής ανίχνευσης και συλλογής ανθρώπινης εμβιομηχανικής ενέργειας σε ενδιάμεση ισχύ πάνω από συσκευές σώματος.

Διηλεκτρικά ελαστομερή

Το διηλεκτρικό ελαστομερές (DEs) είναι ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας, που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Αυτά τα ελαστομερή λειτουργούν με δύο τρόπους, όπως ενεργοποιητή και γενική. Στη λειτουργία ενεργοποιητή, αλλάζει την ενέργεια από ηλεκτρική σε μηχανική ενώ, σε γενική λειτουργία, μετατρέπει την ενέργεια από μηχανική σε ηλεκτρική. Αυτά είναι συστήματα έξυπνων υλικών που δημιουργούν μεγάλες καταπονήσεις. Αυτά ανήκουν στην ομάδα των ηλεκτρενεργών πολυμερών. Έχουν υψηλή ελαστική ενεργειακή πυκνότητα και είναι ελαφριά.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα των ηλεκτρομηχανικών μετατροπέων συζητούνται παρακάτω.

Αυτή η έξοδος μορφοτροπέα μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα με μετάδοση και επεξεργασία για σκοπούς μέτρησης.
Τα ηλεκτρικά συστήματα ελέγχονται με εξαιρετικά μικρό εύρος ισχύος.
Αυτοί οι μορφοτροπείς θα μειώσουν τα φαινόμενα τριβής καθώς και άλλες μηχανικές μη γραμμικότητες.
Λόγω της τεχνολογίας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, πολλά συστήματα είναι συμπαγή, φορητά και λιγότερο βάρος.
Δεν υπάρχει πιθανότητα μηχανικής βλάβης.
Τα προβλήματα αδράνειας μάζας μπορούν να μειωθούν.
Χωρίς μηχανική φθορά.

ο μειονεκτήματα των ηλεκτρομηχανικών μετατροπέων συζητούνται παρακάτω.

Αυτός ο μετατροπέας είναι ακριβός.
Κατά τον σχεδιασμό του κυκλώματος, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα φαινόμενα γήρανσης και η μετατόπιση των παραμέτρων των ενεργών συστατικών. Έτσι, αυτό θα κάνει το σχεδιασμό περίπλοκο.

Εφαρμογές

ο εφαρμογές ενός Ηλεκτρομηχανικού Μετατροπέα συζητούνται παρακάτω.

Ο ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενός ηλεκτρικού σήματος σε ηχητικά κύματα ή των ηχητικών κυμάτων σε ηλεκτρικό σήμα.
Αυτός ο μορφοτροπέας αλλάζει τη φυσική κίνηση σε τάση o/p, το πλάτος και τη φάση όπου αυτά είναι ανάλογα με τη θέση.
Αυτός ο μετατροπέας λαμβάνει κύματα από ένα ηλεκτρικό σύστημα και τα μεταδίδει σε ένα μηχανικό σύστημα.
Αυτά χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των κραδασμών.
Αυτό χρησιμοποιείται για την παροχή της γραμμικής εξόδου που είναι ανάλογη με την είσοδο της γωνιακής μετατόπισης.
Ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας όπως RVDT χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της γωνιακής μετατόπισης.
Αυτή η συσκευή αλλάζει το σήμα από ηλεκτρικό σε μηχανικό ή φυσικό o/p μέσω κινούμενων μερών.
Αυτός ο τύπος μορφοτροπέα έχει σχεδιαστεί κυρίως για την αντικατάσταση του κινητήρα ροπής μέσα στη σέρβο βρύση με πτερύγιο ακροφυσίου.
Ο ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας RVDT μετατρέπει την ευθύγραμμη κίνηση ενός αντικειμένου με την οποία συνδέεται μηχανικά σε ένα ισοδύναμο ηλεκτρικό σήμα.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός ηλεκτρομηχανικού μορφοτροπέα και ενός ηλεκτροχημικού μορφοτροπέα;

“Moore vs Mealy State Machine ”

Ο ηλεκτρομηχανικός μορφοτροπέας είναι μια συσκευή που είτε μετατρέπει ένα ηλεκτρικό σήμα σε ηχητικά κύματα είτε αλλάζει ένα ηχητικό κύμα σε ηλεκτρικό σήμα. Ο ηλεκτροχημικός μορφοτροπέας χρησιμοποιείται για να αναφέρει αλλαγές με τη μορφή ηλεκτρικού σήματος που είναι άμεσα ανάλογο με τη συγκέντρωση της αναλυόμενης ουσίας.

Πώς επιλέγετε τον σωστό ηλεκτρομηχανικό μορφοτροπέα για μια συγκεκριμένη εφαρμογή;

Υπάρχουν πολλές παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή ενός ηλεκτρομηχανικού μορφοτροπέα, όπως το εύρος λειτουργίας, η ακρίβεια, η αρχή λειτουργίας, η ευαισθησία, το αποτέλεσμα φόρτωσης, η συμβατότητα με το περιβάλλον κ.λπ.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς σε επικίνδυνα περιβάλλοντα;

Όταν ένας ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας συνδέεται ηλεκτρικά με οποιονδήποτε εξοπλισμό σε επικίνδυνο περιβάλλον, τότε ένα ηλεκτρικό φράγμα ασφαλείας θα πρέπει να χρησιμοποιείται σε σειρά από τη σύνδεση.

Πώς βαθμονομείτε έναν ηλεκτρομηχανικό μορφοτροπέα;

Ο μηχανικός μορφοτροπέας πρέπει να βαθμονομείται καθ' όλη την περίοδο λειτουργίας του, επειδή η ευαισθησία αυτού του μορφοτροπέα αλλάζει ανάλογα με τη χρήση και τις τάσεις που ασκούνται στα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένος. Έτσι, χρησιμοποιείται μια μέθοδος αμοιβαιότητας για τη βαθμονόμηση ενός ηλεκτρομηχανικού μορφοτροπέα που παρέχει μια περιγραφή της αρχής της τεχνικής και μετά τις εφαρμογές της κατά τη βαθμονόμηση ενός ηλεκτρομηχανικού μορφοτροπέα.

Ποιες είναι μερικές κοινές συμβουλές αντιμετώπισης προβλημάτων για ηλεκτρομηχανικούς μετατροπείς;

Η αντιμετώπιση προβλημάτων χρησιμοποιείται για να ελέγξει εάν ένας μορφοτροπέας λειτουργεί ή όχι με ένα βολτόμετρο. Συνδέστε αυτόν τον μορφοτροπέα στο βολτόμετρο και διεγείρετε τον μορφοτροπέα μέσω της κατάλληλης τάσης διέγερσης. Μετά από αυτό, μετρήστε την τάση εξόδου του μορφοτροπέα χωρίς φορτίο.
Βεβαιωθείτε ότι το φορτίο και η πίεση είναι σταθερά ή όχι.
Επαληθεύστε τη σταθερότητα του τροφοδοτικού διέγερσης.
Ελέγξτε το millivolt o/p μέσω του βολτόμετρου.
Βεβαιωθείτε για παρεμβολές RFI ή EMI.

Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση των ηλεκτρομηχανολογικών μετατροπέας – λειτουργεί αρχή, είδη, πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα & εφαρμογές. Ένας μορφοτροπέας που λαμβάνει κύματα από ένα ηλεκτρικό σύστημα και τα μεταδίδει σε ένα μηχανικό σύστημα είναι επίσης γνωστός ως ηλεκτρομαγνητικός μετατροπέας. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ο μετατροπέας;