¿Cuáles son los tipos de transductores y sus aplicaciones?

Hay varios componentes eléctricos y electrónicos que se utilizan para construir los circuitos y proyectos de los estudiantes de ingeniería. Los componentes son componentes activos y pasivos, sensores, transductores, transmisores, receptores, módulos (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), etc. En general, el proceso de transducción implica la conversión de una forma de energía en otra forma. Este proceso incluye principalmente un elemento de detección para detectar la energía de entrada y luego convertirla en otra forma mediante un elemento de transducción. El mensurando indica la propiedad, cantidad o estado que el transductor busca traducir en una salida eléctrica. Aquí, este artículo explica qué es un transductor, los tipos de transductores y las aplicaciones del transductor.

¿Cuáles son los tipos de transductor/transductor?

Un transductor es un dispositivo eléctrico que se utiliza para convertir una forma de energía en otra forma. En general, estos dispositivos procesan diferentes tipos de energía como energía mecánica, energía eléctrica, energía lumínica, energía química, energía térmica, energía acústica, energía electromagnética, etc.

Por ejemplo, considere un micrófono que usamos en la vida diaria en teléfonos, teléfonos celulares, que convierte el sonido en señales eléctricas y luego lo amplifica al rango preferido. Luego cambia las señales eléctricas en señales de audio en el altavoz o/p. Hoy en día, las bombillas fluorescentes se utilizan para la iluminación, transformando la energía eléctrica en energía luminosa.

El mejor transductor ejemplos son parlantes, micrófonos, posiciones, termómetros, antena y sensor de presión. Asimismo, existen diferentes tipos de transductores utilizados en proyectos eléctricos y electrónicos.

Condiciones para los tipos de transductores

Algunas condiciones que se utilizan principalmente para evaluar los transductores se describen a continuación.

Gama dinámica

El rango dinámico del transductor es la relación entre la señal de alta amplitud y la señal de menor amplitud para que el transductor pueda traducir de manera efectiva. Cuando los transductores tienen un alto rango dinámico, son más precisos y sensibles.

Repetibilidad

La repetibilidad es la capacidad del transductor para generar una salida igual una vez estimulado por una entrada similar.

Ruido

La salida del transductor agrega ruido aleatorio. En los transductores de tipo eléctrico, el ruido que añade puede ser eléctrico debido a la acción térmica de las cargas en el interior de los circuitos. Las señales pequeñas pueden corromperse más por el ruido que las señales grandes.

Histéresis

En esta propiedad, la salida del transductor no solo depende de su entrada actual, sino que también depende de su entrada pasada. Por ejemplo, un actuador usa un tren de engranajes que tiene una cierta reacción, cuando la dirección de desplazamiento del actuador se invierte, habrá una zona muerta antes de que la salida del actuador se invierta por la holgura entre los dientes del engranaje.

Tipos de transductores y sus aplicaciones

Hay una variedad de tipos de transductores tales como transductores de presión, transductores piezoeléctricos, transductores ultrasónicos, transductores de temperatura, etc. Analicemos el uso de diferentes tipos de transductores en aplicaciones prácticas.

Algunos tipos de transductores, como los transductores activos y los transductores pasivos, dependen de si se requiere o no una fuente de alimentación.

El transductor activo no requiere ninguna fuente de alimentación para su funcionamiento. Estos transductores funcionan según el principio de conversión de energía. Generan una señal eléctrica proporcional a la i/p. El mejor ejemplo de este transductor es un termopar. Mientras que el transductor pasivo requiere de una fuente de alimentación externa para su funcionamiento. Generan un o/p en forma de capacitancia, resistencia. Luego, esto debe convertirse en una señal de voltaje o corriente equivalente. El mejor ejemplo de un transductor pasivo es una celda fotoeléctrica.

transductor ultrasónico

La función principal del transductor ultrasónico es convertir señales eléctricas en ondas ultrasónicas. Este transductor también puede denominarse transductor capacitivo o piezoeléctrico.

Aplicación de transductor ultrasónico.

Este transductor se puede utilizar para medir la distancia del sonido en función de la reflexión. Esta medición se basa en un método adaptado frente a los métodos directos que utilizan diferentes escalas de medición. Áreas difíciles de encontrar, como áreas de presión, a temperaturas muy altas, utilizando métodos convencionales, la medición de distancia no es una tarea sencilla. Por lo tanto, este sistema de medición de transductores se puede utilizar en este tipo de áreas.

El sistema propuesto utiliza microcontroladores 8051, fuentes de alimentación, un módulo transductor ultrasónico que incluye un transmisor y un receptor, se utilizan bloques de pantalla LCD que se muestran en el diagrama de bloques anterior.

Aquí, si se detecta un obstáculo o un objeto detectado por un transductor ultrasónico, transmite las ondas y es reflejado por el objeto y estas ondas son recibidas por el transductor. El tiempo que tarda el transductor en transmitir y recibir las ondas se puede observar considerando la velocidad del sonido. Luego, dependiendo de la velocidad del sonido, se realiza un microcontrolador preprogramado para que la distancia se mida y se muestre en una pantalla LCD. Aquí, la pantalla está interconectada con un microcontrolador. El transductor ultrasónico produce ondas de frecuencia de 40 kHz.

Transductor de temperatura

Un transductor de temperatura es un dispositivo eléctrico que se utiliza para convertir la temperatura de un dispositivo en otra cantidad como energía eléctrica o presión o energía mecánica y luego la cantidad se enviará al dispositivo de control para controlar la temperatura del dispositivo.

Aplicación de transductor de temperatura

Un transductor de temperatura se utiliza para medir la temperatura del aire para controlar la temperatura de varios sistemas de control como aire acondicionado, calefacción, ventilación, etc.

Consideremos un ejemplo práctico de un transductor de temperatura utilizado para controlar la temperatura de cualquier dispositivo según la necesidad de diferentes aplicaciones industriales. Un controlador automático de velocidad del ventilador basado en Arduino que controla la temperatura y muestra una medición de temperatura en una pantalla LCD.

En el sistema propuesto, IC LM35 se utiliza como transductor de temperatura. Se utiliza una placa Arduino para controlar las diversas funciones que incluyen la conversión de analógico a digital y una pantalla LCD que se conecta en la figura anterior.

La temperatura se puede configurar usando parámetros como INC y DEC para aumentar o disminuir. En función de la temperatura medida, el programa de una placa Arduino generará una modulación de ancho de pulso o/p. La salida de esto se usa para controlar el ventilador de CC a través del controlador de motor IC.

transductor piezoeléctrico

Un transductor piezoeléctrico es un tipo especial de sensor, y la función principal de este transductor es convertir energía mecánica en energía eléctrica. De la misma manera, la energía eléctrica se puede transformar en energía mecánica.

Aplicaciones del transductor piezoeléctrico

• Este transductor se utiliza principalmente para detectar el impacto del baterista en los pads de batería electrónica. Y también se usa para detectar el movimiento muscular, que puede llamarse aceleromiografía.
• La carga del motor se puede determinar calculando varias presiones absolutas, lo que se puede hacer usando estos transductores como sensor MAP en los sistemas de inyección de combustible.
• Este sensor se puede utilizar como sensor de detonación en los sistemas de gestión de motores de automóviles para detectar la detonación del motor.

transductor de presión

Un transductor de presión es un tipo especial de sensor que cambia la presión forzada en señales eléctricas. Estos transductores también se denominan indicadores de presión, manómetros, piezómetros, transmisores y sensores de presión.

Aplicación de transductor de presión

El transductor de presión se usa para medir la presión de una cantidad específica como un gas o un líquido al convertir la presión en energía eléctrica. Los diferentes tipos de estos transductores, como el transductor de voltaje amplificado, el transductor de presión básico del medidor de tensión, el transductor de presión de milivoltios (mv), el transductor de presión de 4-20 mA y el transductor de presión.

Las aplicaciones de transductores de presión involucran principalmente detección de altitud, detección de presión, detección de nivel o profundidad, detección de flujo y prueba de fugas. Estos transductores se pueden usar para generar energía eléctrica bajo badenes en carreteras o caminos donde la fuerza del vehículo se puede convertir en energía eléctrica.

Clasificación de tipos de transductores.

Existen varios métodos para clasificar los transductores que incluyen, entre otros, la función del transductor, de lo contrario, estructuran la ocurrencia de su operación. Es extremadamente simple categorizar los transductores como transductores de entrada y salida, pero se tratan como simples convertidores de señal. La función principal del transductor de entrada es evaluar cantidades no eléctricas a eléctricas.

Por otro lado, el trabajo de los transductores o/p es bastante opuesto ya que sus señales eléctricas son señales de entrada, mientras que las señales no eléctricas son señales de salida, como desplazamiento, fuerza, presión, par, etc.
Los transductores se clasifican en tres tipos según su principio de funcionamiento como eléctricos, térmicos y mecánicos. Los tres métodos siguientes se utilizan para clasificar los transductores.

• efecto fisico
• Cantidad física
• Fuente de energía
• Principio de transducción
• Transductor primario y secundario
• Transductor analógico y digital
• Transductor y transductor inverso

efecto fisico

La primera clasificación del transductor se puede hacer en base al efecto físico. Esta es la primera clasificación de transductores que depende del efecto físico, utilizada para cambiar la cantidad de física a eléctrica. Por ejemplo, el cambio de elementos de cobre en la resistencia será proporcional al cambio de temperatura. Estos son los efectos físicos que se utilizan para el cambio de resistencia, inductancia, capacitancia, efecto hall y efecto piezoeléctrico.

Cantidad física

La segunda clasificación del transductor se puede realizar en función de la cantidad física modificada, es decir, el uso final del transductor detrás de la conversión. Por ejemplo, un transductor de presión es un transductor que convierte la presión en una señal eléctrica. La clasificación de los transductores basada en la cantidad física incluye lo siguiente.

• Transductor de caudal como caudalímetro
• Transductor de aceleración como acelerómetro
• Transductor de temperatura tipo termopar
• Transductor de nivel como el tubo de torsión
• Transductor de presión manométrica de Bourdon
• Transductor de desplazamiento como Transformador diferencial variable lineal (LVDT)
• Transductor de fuerza como dinamómetro

Fuente de energía

La clasificación de los transductores en función de la fuente de energía se puede realizar a través de dos tipos que incluyen los siguientes.

• Transductores activos
• Transductores pasivos

Transductores activos

En este tipo de transductores, la energía de entrada se puede utilizar como señal de control mientras se transmite la energía mediante una fuente de alimentación a la salida proporcional.

Por ejemplo, en un transductor activo como un medidor de tensión, la tensión se puede transformar en resistencia. Sin embargo, dado que la energía del elemento restringido es menor, la energía para la salida puede ser proporcionada por una fuente de alimentación externa.

Transductores pasivos

En este transductor, la energía de entrada se puede convertir directamente en salida. Por ejemplo, un transductor pasivo como un termopar, siempre que la energía térmica pueda absorberse de la entrada, puede transformarse en voltaje o señales eléctricas.

Principio de transducción

La clasificación de un transductor se puede hacer según el medio de transducción. Aquí, el medio puede ser capacitivo, resistivo o inductivo según el método de conversión mediante el cual el transductor de entrada cambia la señal de entrada en resistencia, inductancia y capacitancia, respectivamente.

Transductor primario y secundario

El transductor principal incluye dispositivos eléctricos y mecánicos. Los dispositivos mecánicos también se denominan transductores primarios y se utilizan para transformar la cantidad física i/p en una señal mecánica. La función principal de un segundo transductor se utiliza para cambiar la señal de mecánica a eléctrica. La amplitud de la señal o/p depende principalmente de la señal mecánica i/p.

Ejemplo

El mejor ejemplo de un transductor primario y secundario es el tubo de Bourdon porque, por lo tanto, el tubo funciona como un transductor primario para notar la fuerza y ​​transformarla en una dislocación desde su extremo abierto. La dislocación de los extremos abiertos desplaza el centro del LVDT. El movimiento central puede inducir el voltaje de salida que está directamente relacionado con la dislocación del extremo abierto del tubo.

Por tanto, ambos tipos de transducción tienen lugar en el interior del tubo. Primero, la fuerza se puede transformar en dislocación y luego se transforma en voltaje usando LVDT. El tubo de Bourdon es el transductor primario mientras que el LVDT es el transductor secundario.

Transductor analógico y digital

La clasificación de un transductor se puede hacer sobre la base de sus señales de salida, que son continuas si no discretas.

La función principal del transductor analógico es cambiar la cantidad de entrada a una función constante. Los mejores ejemplos de transductor analógico son LVDT, termopar, medidor de tensión y termistor. Los transductores digitales se utilizan para cambiar la cantidad de una entrada en una señal digital que opera a baja o alta potencia.

Se utiliza un transductor digital para medir cantidades físicas para transmitir los datos como señales digitales codificadas en lugar de voltajes o corrientes que cambian continuamente. Los tipos de transductores digitales son codificadores de eje, resolutores digitales, tacómetros digitales, sensores de efecto Hall e interruptores de límite.

Transductor y transductores inversos

transductor - El dispositivo que convierte la cantidad no eléctrica en una cantidad eléctrica se llama transductor.

Transductor inverso – El transductor que convierte la cantidad eléctrica en cantidad física, este tipo de transductores se denomina transductor inverso. El transductor tiene una entrada eléctrica alta y una salida no eléctrica baja.

Transductor de galgas extensométricas

La función principal del transductor de galgas extensométricas es convertir eléctricamente cantidades físicas. Funcionan convirtiendo cantidades físicas en presión mecánica en un componente conocido como elemento sensor, luego convierten la tensión eléctricamente usando un medidor de tensión.

los La estructura del elemento sensor, así como el medidor de tensión, están diseñados de manera óptima para brindar a los productos un manejo y una precisión superiores. Estos transductores se clasifican generalmente según su aplicación a tipos de construcción/ingeniería civil o tipos generales. Algunos de los transductores de tipo general se utilizan en el campo de la construcción o la ingeniería civil. Los tipos de transductores de galgas extensométricas son galgas extensométricas de alambre, galgas extensométricas de lámina y galgas extensométricas de semiconductores.

transductor inductivo

El transductor inductivo funciona según el principio de cambio de inductancia debido a una transformación apreciable en la cantidad a medir. Por ejemplo, LVDT es un transductor de tipo inductivo, que se utiliza para medir el desplazamiento como la disparidad de voltaje entre sus dos voltajes secundarios. Estos voltajes son el resultado de la inducción debido al cambio de flujo en la bobina secundaria por la dislocación de la barra de hierro. Los tipos de transductor inductivo son inductor simple e inductor mutuo de dos bobinas.

Tipos de transductores Características

Las características de un transductor se dan a continuación y se determinan examinando la respuesta o/p de un transductor a una variedad de señales i/p. Las condiciones de prueba crean condiciones operativas definidas lo más cerca posible. Los métodos estadísticos y de cálculo estándar se pueden aplicar a los datos de prueba.

Las características del transductor juegan un papel clave al seleccionar el transductor apropiado, especialmente para un diseño específico. El conocimiento de sus características es, por tanto, fundamental para una adecuada selección. Así, las características de los transductores se clasifican en dos tipos, como estáticos y dinámicos.

• Precisión
• Resolución
• Sensibilidad
• Derivado
• linealidad
• Cumplimiento
• envergadura
• Histéresis
• Distorsión
• Ruido
• linealidad
• Sensibilidad
• Resolución
• Límite
• Alcance y rango
• Precisión
• Estabilidad
• Derivado
• Repetibilidad
• Reactividad
• Límite
• Impedancias de entrada y O/P

Características estáticas

Las características estáticas del transductor son un conjunto de criterios de acción que se reconocen a lo largo de la calibración estática, lo que significa explicar el valor de la medida básicamente manteniendo las cantidades calculadas ya que los valores constantes cambian muy lentamente.

Para los instrumentos, el conjunto de criterios se puede definir para calcular cantidades que cambian gradualmente con el tiempo; de lo contrario, la mayoría de las constantes que no difieren con el tiempo se denominan características estáticas. Las características incluyen lo siguiente.

Características dinámicas

Las características dinámicas del relé del transductor hacia su desempeño una vez que la capacitancia medida es una función del tiempo que cambia rápidamente con respecto al tiempo. Una vez que estas características dependen del rendimiento del transductor, la cantidad medida es básicamente estable.

Por lo tanto, estas características se basan en entradas dinámicas porque dependen de sus propios parámetros y del carácter de la señal de entrada. Las características dinámicas del transductor incluyen lo siguiente.

• lealtad
• Velocidad de respuesta
• Banda ancha
• Error dinámico

En general, las características de un transductor, como la estática y la dinámica, verificarán su rendimiento y especificarán la eficacia con la que puede reconocer las señales de entrada preferidas y rechazar entradas innecesarias.

Tipos de transductores Aplicaciones

Las aplicaciones de los tipos de transductores se describen a continuación.

• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones electromagnéticas, como antenas, cartuchos magnéticos, sensores de efecto Hall, cabezales de lectura y escritura de discos.
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones electromecánicas como acelerómetros, LVDT, galvanómetros, sensores de presión, celdas de carga, MEMS, potenciómetros, sensores de flujo de aire, motores lineales y rotativos.
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones electroquímicas como sensores de oxígeno, sensores de hidrógeno, medidores de pH,
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones electroacústicas como altavoces, cristales piezoeléctricos, micrófonos, transceptores ultrasónicos, sonares, etc.
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones fotoeléctricas como LED, fotodiodos, diodos láser, fotocélulas, LDR, fluorescentes, incandescentes y fototransistores.
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones termoeléctricas como termistores, termopares, detectores de temperatura de resistencia (RTD)
• Los tipos de transductores se utilizan en aplicaciones radioacústicas, como tubos Geiger-Muller, transmisores y receptores de radio.

Así, se trata de diferentes tipos de transductores utilizado en varios proyectos eléctricos y electrónicos. ¿Estás fascinado por implementar proyectos utilizando transductores? Entonces, dé sus sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función principal del transductor?