変換器は、エネルギーをある形態から別の形態に変換するために使用される電子デバイスです。一般に、トランスデューサは、エネルギー信号の 1 つの形式を別の形式のエネルギー信号に変換します。トランスデューサの例は次のとおりです。マイク、太陽電池、白熱電球、電気モーターなど。これらのデバイスは、電気信号が力、エネルギー、光、トルク、位置、運動などの他の物理量に変換される場所で頻繁に使用されます。 さまざまなタイプのトランスデューサー 電流、圧力、磁場など、 熱電対 、圧電、 歪みゲージ 、相互誘導、および電気機械変換器。この記事では、 電気機械変換器 – アプリケーションの操作。
電気機械トランスデューサとは
電気機械変換器は、スピーカーのように電気信号を音波に変換する (または) マイクロフォンのように音波を電気信号に変換するために使用されるデバイスの一種です。つまり、機械の動きを電気信号に変換する装置が知られています。 電気機械変換器 .電気機械トランスデューサの例は次のとおりです。スピーカー、圧電変換器、マイクロフォン、永久磁石測定器の測定メカニズム。
電気機械トランスデューサの動作原理
電気機械トランスデューサは、機械的な動きを電流または電圧の変化に変換することによって単純に機能し、その逆も同様です。これらのトランスデューサは、主に自動制御システム内の起動メカニズムとして、また測定および自動化技術内の機械運動のセンサーとして使用されます。これらのトランスデューサの分類は、電磁気、抵抗、磁気電気、静電タイプとして利用される変換原理に基づいて行うことができ、またアナログおよびデジタルタイプのような o/p 信号のタイプにも基づいて行うことができます。
これらのタイプのトランスデューサは、静的および動的特性、感度 E = Δy/Δx、静的信号誤差、o/p 信号の動作周波数範囲および静的変換誤差に関して推定されます。
電気機械トランスデューサの図
カプノグラフィ技術を実装するために使用される電気機械変換器を以下に示します。二酸化炭素呼気の研究はカプノメトリーと呼ばれます。次の図の電気機械変換器には、2 ～ 16 μm の範囲の広域スペクトル放射を生成する IR 光源があります。カプノグラフィーで使用される赤外線放射源は、放射率が均一で、放射照度が高く、スペクトルの均一性が高く、放射面積が大きい必要があります。実際の光源からの放射は、最高の放射率を持つ理想的な黒体と比較して常に低くなります。
石英タングステン ハロゲン ランプのホット フィラメントは、単純に強力な近赤外線出力を提供します。上の図では、広帯域赤外線光線が IR フィルターを通過し、4.26 μm のような CO2 の最大吸収波長の光を 0.07 μm の帯域幅で透過します。低周波数では、回転するチョッパー ホイールを介して光線がサンプリングされます。このホイールが回転すると、赤外光がサンプル チャンバー全体を透過し、放射が呼気内の利用可能な CO2 分子によって吸収される位置になります。
2 番目の位置では、赤外光がサンプルと参照チャンバー全体に透過します。ここで、リファレンス チャンバーは CO2 で密閉されています。残りの位置では、回転ホイールを横切る光はありません。ホイール全体を透過する放射線は、CO2 分子によって吸収されず、光検出器 (通常は GeAs) によって単に収集されます。 フォトダイオード .
パルス フォトダイオードの o/p 電流周波数はサンプリングに相当し、その振幅は透過した放射量によって調整されます。振動信号強度は、患者の呼気中の CO2 濃度を決定するために処理されます。したがって、カプノグラフィ技術をリアルタイムで使用することにより、患者の換気状態と潜在的な呼吸合併症を医療提供者が監視できます。
電気機械トランスデューサの種類
以下で説明するさまざまなタイプの電気機械トランスデューサがあります。
リニア可変差動トランス
LVDT は電気機械変換器であり、機械的に接続されているオブジェクトの直線運動を可変電圧、電流、または電気信号に変換するために使用されます。 LVDT の詳細については、このリンクを参照してください。
詳細については、このリンクを参照してください。 LVDT .
エラストマートランスデューサ
エラストマートランスデューサは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために使用される電気機械トランスデューサです。これらの変換器を最適化するポリマー構造は、主に誘電体の特性に依存します。最適化されたメンバーは、シリコン Q、ポリジメチルシロキサン PDMS、および半結晶性ポリウレタン PUR で構成されています。そのため、半結晶性ポリウレタンは、特に高温での誘電率範囲が 3 ～ 10 で、イオン伝導率が高いため、主に好まれます。ポリジメチルシロキサンの誘電率範囲は 2.5 ～ 3 と比較的低く、シリコーン Q はガラス転移温度が低いものの、半結晶性ポリウレタンに似ています。
圧電ナノ発電機
圧電ナノ発電機は、電気機械変換器の一種で、小さな物理的な動きで活性化され、広範囲の周波数で動作する圧電 ZnO ナノワイヤを使用して、エネルギーを機械から電気に変換するために使用されます。これらは、革新的なヘルスケア アプリケーションで使用されています。これは、実装が簡単で、自己発電型であり、電気刺激療法のような非常に効率的なエネルギー変換が可能であるためです。アクティブな検出と人間の生体力学的エネルギーを身体デバイス上の中間電力に変換する分野で使用されています。
誘電エラストマー
誘電エラストマー (DE) は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために使用される電気機械変換器です。これらのエラストマーは、アクチュエータと一般の 2 つのモードで動作します。アクチュエータ モードでは、エネルギーを電気から機械に変換しますが、一般的なモードでは、エネルギーを機械から電気に変換します。これらは、大きな歪みを生成するスマート材料システムです。これらは電気活性ポリマーグループに属します。これらは高い弾性エネルギー密度を持ち、軽量です。
長所と短所
の 電気機械トランスデューサの利点 以下で説明します。
- このトランスデューサ出力は、測定目的で送信および処理することにより、簡単に使用できます。
- 電気システムは、非常に狭い範囲の電力で制御されます。
- これらのトランスデューサは、摩擦効果やその他の機械的非線形性を低減します。
- 集積回路技術のおかげで、多くのシステムはコンパクトで持ち運びやすく、軽量です。
- 機械的な故障の可能性はありません。
- 質量慣性の問題を軽減できます。
- 機械的な損耗はありません。
の 電気機械トランスデューサの欠点 以下で説明します。
- この変換器は高価です。
- 回路設計中は、パラメータの経年変化と能動部品のドリフトを考慮する必要があります。したがって、これにより設計が複雑になります。
アプリケーション
の 電気機械トランスデューサの応用 以下で説明します。
- 電気機械変換器は、電気信号を音波に、または音波を電気信号に変換するために使用されます。
- このトランスデューサは、物理的な動きを o/p 電圧、つまり位置に比例する振幅と位相に変換します。
- この変換器は、電気システムから波を受信し、それらを機械システムに送信します。
- これらは振動の測定に使用されます。
- これは、角度変位の入力に比例する線形出力を提供するために使用されます。
- のような電気機械変換器 RVDT 主に角変位の測定に使用されます。
- このデバイスは、可動部品を介して信号を電気的から機械的または物理的な o/p に変更します。
- このタイプの変換器は、主に固定ノズル フラッパー サーボ タップ内のトルク モーターを交換するために設計されています。
- RVDT 電気機械トランスデューサは、物体が機械的に接続されている物体の直線運動を同等の電気信号に変換します。
電気機械トランスデューサと電気化学トランスデューサの違いは何ですか?
電気機械変換器は、電気信号を音波に変換するか、音波を電気信号に変換するデバイスです。電気化学トランスデューサーは、検体濃度に直接比例する電気信号の形で変化を報告するために使用されます。
特定のアプリケーションに適した電気機械トランスデューサをどのように選択しますか?
動作範囲、精度、動作原理、感度、負荷効果、環境適合性など、電気機械トランスデューサを選択する際に考慮する必要がある多くのパラメータがあります。
電気機械トランスデューサは危険な環境で使用できますか?
電気機械トランスデューサが危険な環境にある機器に電気的に接続されている場合は、電気安全バリアを接続によって直列に使用する必要があります。
電気機械トランスデューサをどのように校正しますか?
このトランスデューサの感度は、使用状況と、それらが作られている材料に加えられる応力に基づいて変化するため、機械式トランスデューサは、使用期間全体にわたって校正する必要があります。そのため、相反法を使用して電気機械トランスデューサを校正し、技術の原理を説明し、その後、電気機械トランスデューサを校正しながらそのアプリケーションを適用します。
電気機械トランスデューサの一般的なトラブルシューティングのヒントは何ですか?
- トラブルシューティングは、トランスデューサが電圧計で動作しているかどうかを確認するために使用されます。このトランスデューサを電圧計に接続し、適切な励起電圧でトランスデューサを励起します。その後、無負荷でトランスデューサの出力電圧を測定します。
- 負荷と圧力が一定かどうか確認してください。
- 励起電源の安定性を確認します。
- 電圧計でミリボルトの o/p をチェックします。
- RFI または EMI 干渉がないことを確認します。
したがって、これは電気機械の概要です。 トランスデューサー – 作動中 原理、種類、利点、欠点、およびアプリケーション。電気システムから波を受信して機械システムに送信するトランスデューサは、電磁トランスデューサとしても知られています。ここで質問です。トランスデューサとは何ですか?
