En givare är en elektronisk enhet som används för att ändra energi från en form till en annan. I allmänhet ändrar en givare en form av energisignal till en annan form av energisignal. Exempel på en givare är; mikrofoner, solceller, glödlampor, elmotorer, etc. Dessa enheter används ofta där elektriska signaler ändras till andra fysiska storheter som kraft, energi, ljus, vridmoment, position, rörelse etc. Det finns olika typer av givare som ström, tryck, magnetfält, termoelement , piezoelektrisk, töjningsmätare ömsesidig induktion och elektromekanisk givare. Den här artikeln diskuterar en översikt av en elektromekanisk givare – arbeta med applikationer.
Vad är en elektromekanisk givare?
En elektromekanisk givare är en typ av enhet som används för att omvandla antingen en elektrisk signal till ljudvågor som i en högtalare (eller) omvandlar en ljudvåg till en elektrisk signal som i en mikrofon. Med andra ord är anordningen som omvandlar mekanisk rörelse till elektriska signaler känd elektromekanisk givare . De elektromekaniska transduktorexemplen är; en högtalare, en piezoelektrisk givare, en mikrofon och en permanentmagnetinstruments mätmekanism.
Arbetsprincip för elektromekanisk givare
En elektromekanisk givare fungerar helt enkelt genom att ändra mekanisk rörelse till variationer av en ström eller spänning och vice versa. Dessa givare används främst som aktiverande mekanismer inom automatiska styrsystem och även som sensorer för mekanisk rörelse inom mät- och automationsteknik. Klassificeringen av dessa givare kan göras baserat på omvandlingsprincipen som används som elektromagnetiska, resistiva, magnetoelektriska, elektrostatiska typer och även typen av o/p-signal som analoga och digitala typer.
Dessa typer av givare uppskattas med avseende på deras statiska och dynamiska egenskaper, känsligheten E = Δy/Δx, det statiska signalfelet, o/p-signalens driftfrekvensområde och det statiska omvandlingsfelet.
Elektromekaniskt givarediagram
Den elektromekaniska givaren som används för att implementera kapnografitekniken visas nedan. Studiet av koldioxidexpiration kallas kapnometri. Den elektromekaniska givaren i följande diagram har en IR-ljuskälla som producerar bredspektrumstrålning i intervallet 2 till 16 µm. IR-strålningskällor som används i kapnografi bör ha enhetlig emissivitet, hög irradians, spektral enhetlighet och stor strålningsarea. Från verkliga källor är strålningen alltid låg jämfört med en idealisk svartkropp, som har den högsta emissiviteten.
Kvartstolframhalogenlampornas heta glödtråd ger helt enkelt stark nära IR-utgång. I diagrammet ovan passerar den bredbandiga infraröda ljusstrålen genom ett IR-filter och sedan sänder den ljus i den maximala absorptionsvåglängden för CO2 som 4,26 µm med 0,07 µm bandbredd. Vid låga frekvenser samplas ljusstrålen genom ett roterande chopperhjul. När det här hjulet snurrar, är deras re en position varhelst infrarött ljus sänder genom provkammaren och strålningen absorberas genom tillgängliga CO2-molekyler i utandningsluften.
I en andra position sänder infrarött ljus genom provet och referenskamrarna. Här är referenskammaren förseglad med CO2. På den återstående platsen passerar inget ljus det roterande hjulet. Strålningen som sänds genom hjulet absorberades inte genom CO2-molekyler utan samlas helt enkelt av fotodetektorn, vanligtvis en GeAs fotodiod .
Den pulsade fotodiodens o/p-strömfrekvens är ekvivalent med samplingen och dess amplitud justeras genom mängden sänd strålning. Den oscillerande signalintensiteten bearbetas för att bestämma koncentrationen av CO2 i patientens andetag. Så genom att använda kapnografitekniken i realtid kan patienternas ventilationsstatus och även potentiella andningskomplikationer övervakas av vårdgivare.
Typer av elektromekaniska givare
Det finns olika typer av elektromekaniska givare som diskuteras nedan.
Linjär variabel differentialtransformator
LVDT är en elektromekanisk givare, som används för att ändra objektets rätlinjiga rörelse till vilken det är mekaniskt anslutet till en variabel spänning, ström eller elektrisk signal. Se den här länken för att veta mer om LVDT.
Se den här länken för att veta mer om LVDT .
Elastomera givare
Den elastomera givaren är en elektromekanisk givare som används för att ändra elektrisk energi till mekanisk energi. De polymera strukturerna som optimerar dessa omvandlare beror huvudsakligen på egenskaperna hos dielektrikum. De optimerade elementen består av silikon Q, polydimetylsiloxan PDMS och semikristallin polyuretan PUR. Så halvkristallin polyuretan föredras huvudsakligen på grund av dess dielektriska konstantområde från 3 till 10 och hög jonledningsförmåga, särskilt vid förhöjda temperaturer. Polydimetylsiloxans dielektriska konstantintervall är jämförelsevis lågt från 2,5 till 3 och Silicone Q liknar semikristallin polyuretan även om den har en låg glastemperatur.
Piezoelektrisk nanogenerator
Den piezoelektriska nanogeneratorn är en typ av elektromekanisk givare som används för att ändra energin från mekanisk till elektrisk med piezoelektriska ZnO nanotrådar som kan aktiveras genom små fysiska rörelser och arbeta i ett stort frekvensområde. Dessa används i innovativa vårdtillämpningar på grund av deras enkla implementering, självförsörjande natur och högeffektiva energiomvandling som elektrisk stimuleringsterapi, i utrymmet för aktiv detektering och mänsklig biomekanisk energiskörd till mellanliggande kraft ovanför kroppens enheter.
Dielektriska elastomerer
Dielektrisk elastomer (DEs) är en elektromekanisk givare som används för att omvandla elektrisk energi till mekanisk energi. Dessa elastomerer fungerar i två lägen som ställdon och allmänt. I ställdonläge ändrar den energin från elektrisk till mekanisk medan den i allmänt läge omvandlar energin från mekanisk till elektrisk. Det är smarta materialsystem som genererar stora påfrestningar. Dessa tillhör gruppen elektroaktiva polymerer. Dessa har en hög elastisk energitäthet och är lätta.
Fördelar och nackdelar
De fördelarna med elektromekaniska givare diskuteras nedan.
- Denna givarutgång kan enkelt användas genom att sända och bearbeta för mätändamål.
- De elektriska systemen styrs med ett extremt litet effektområde.
- Dessa givare kommer att minska friktionseffekterna såväl som andra mekaniska icke-linjäriteter.
- På grund av den integrerade kretsteknologin är många system kompakta, bärbara och mindre vikt.
- Det finns ingen risk för mekaniska fel.
- Masströghetsproblem kan minskas.
- Inget mekaniskt slitage.
De nackdelar med elektromekaniska givare diskuteras nedan.
- Denna givare är dyr.
- Vid kretsdesign bör åldringseffekter och aktiva komponenters drift av parametrar beaktas. Så detta kommer att göra designen komplex.
Ansökningar
De tillämpningar av en elektromekanisk givare diskuteras nedan.
- Den elektromekaniska givaren används för att ändra en elektrisk signal till ljudvågor eller ljudvågor till en elektrisk signal.
- Denna givare ändrar fysisk rörelse till en o/p-spänning, amplituden och fasen där dessa är proportionella mot positionen.
- Denna givare tar emot vågor från ett elektriskt system och överför dem till ett mekaniskt system.
- Dessa används för att mäta vibrationer.
- Detta används för att tillhandahålla den linjära utsignalen som är proportionell mot ingången av vinkelförskjutning.
- En elektromekanisk givare som RVDT används främst för att mäta vinkelförskjutning.
- Denna enhet ändrar signalen från elektrisk till mekanisk eller fysisk o/p genom rörliga delar.
- Denna typ av givare är huvudsakligen konstruerad för att ersätta vridmomentmotorn i den fasta munstycksklaffens servokran.
- RVDT elektromekanisk givare omvandlar ett objekts rätlinjiga rörelse som det är mekaniskt anslutet till till en ekvivalent elektrisk signal.
Vad är skillnaden mellan en elektromekanisk givare och en elektrokemisk givare?
Den elektromekaniska givaren är en enhet som antingen ändrar en elektrisk signal till ljudvågor, annars ändrar en ljudvåg till en elektrisk signal. Den elektrokemiska omvandlaren används för att rapportera förändringar i form av en elektrisk signal som är direkt proportionell mot analytkoncentrationen.
Hur väljer man rätt elektromekanisk givare för en viss applikation?
Det finns många parametrar som måste beaktas när man väljer en elektromekanisk givare som driftområde, noggrannhet, driftsprincip, känslighet, belastningseffekt, miljökompatibilitet, etc.
Kan elektromekaniska givare användas i farliga miljöer?
När en elektromekanisk givare är elektriskt ansluten till någon utrustning i en farlig miljö bör en elektrisk säkerhetsbarriär användas i serie vid anslutningen.
Hur kalibrerar man en elektromekanisk givare?
Den mekaniska givaren måste kalibreras under hela dess användningstid eftersom känsligheten hos denna givare ändras baserat på användningen och påfrestningarna som appliceras på materialen som de är gjorda av. Så, en reciprocitetsmetod används för att kalibrera en elektromekanisk givare som ger en beskrivning av principen för tekniken och därefter dess tillämpningar samtidigt som en elektromekanisk givare kalibreras.
Vilka är några vanliga felsökningstips för elektromekaniska givare?
- Felsökningen används för att kontrollera om en givare fungerar eller inte med en voltmeter. Anslut denna givare till voltmetern och excitera givaren med rätt exciteringsspänning. Mät därefter utspänningen från givaren utan belastning.
- Se till om belastning och tryck är konstanta eller inte.
- Verifiera exciteringsströmförsörjningens stabilitet.
- Kontrollera millivolt o/p genom voltmetern.
- Se till för RFI- eller EMI-störningar.
Således är detta en översikt av elektromekaniska givare – fungerar princip, typer, fördelar, nackdelar och tillämpningar. En givare som tar emot vågor från ett elektriskt system och överför dem till ett mekaniskt system är också känd som en elektromagnetisk givare. Här är en fråga till dig, vad är en givare?
