Diferentes tipos de transductores

<p>Un transductor es un dispositivo que convierte una cantidad no eléctrica en una cantidad eléctrica. Se compone de un elemento de detección/detección y un elemento de transducción. Sobre la base del elemento de transducción, hay tres tipos diferentes de transductores: transductores capacitivos, inductivos y resistivos. Aparte de esto, los transductores se clasifican en los siguientes tipos:

• Transductor primario y secundario
• Transductor pasivo y activo
• Transductor Analógico y Digital
• Transductores y Transductor Inverso

Esta clasificación se muestra a continuación en forma pictórica para tener una mejor comprensión del tema.

Explicación de cada tipo de transductor:

Clasificación basada en el Principio de Transducción:

Un transductor se clasifica como resistivo, inductivo o capacitivo según cómo conviertan la cantidad de entrada en resistencia, inductancia o capacitancia, respectivamente. Se pueden clasificar en piezoeléctricos, termoeléctricos, magnetorrestrictivos, electrocinéticos y ópticos.

Transductores primarios y secundarios:

El transductor primario es el elemento de detección o detección que responde al cambio en los fenómenos físicos. Mientras que el transductor secundario convierte la salida del transductor primario (salida en forma de movimiento mecánico) en salida eléctrica. Entendamos este tipo de transductor con un ejemplo.

Tomemos un ejemplo para la medición de una fuerza de compresión con la ayuda de una celda de carga y un medidor de tensión como se muestra en la figura a continuación.

La celda de carga es una columna corta o un puntal con un medidor de tensión de alambre de resistencia unido a él. Aquí estamos interesados ​​en la medición de la fuerza aplicada. Cuando se aplica for en la celda de carga, se produce una deformación en ella. La fuerza es detectada primero por la columna y se convierte en la deformación, que es básicamente un desplazamiento mecánico. Cuanto mayor sea la fuerza aplicada, mayor será la tensión generada en la columna. Esta tensión cambia la resistencia de la galga extensiométrica. Por lo tanto, tenemos una salida en forma de cambio de resistencia, que es una cantidad eléctrica. El cambio en la resistencia de la galga extensométrica se calibra con la fuerza aplicada y, por lo tanto, la salida de la galga extensométrica indica directamente el valor de la fuerza aplicada.

Todo el proceso de medición de la fuerza con la ayuda de una celda de carga y un medidor de tensión se puede dividir en dos partes. Primero, la fuerza aplicada genera un movimiento mecánico, llamado deformación. A continuación, la galga extensiométrica responde al movimiento mecánico y procesa el cambio correspondiente en el valor de la resistencia.

Por lo tanto, vemos que la columna detecta la fuerza en la primera etapa y, por lo tanto, se llama transductor primario. La señal de salida del transductor primario es convertida posteriormente en una salida eléctrica por la galga extensiométrica y, por lo tanto, se conocen como Transductores Secundarios.

En la mayoría de los sistemas de medición, existe una combinación en la que un dispositivo mecánico actúa como transductor primario y el dispositivo eléctrico actúa como transductor secundario con el desplazamiento mecánico sirviendo como señal intermedia.

Transductores Pasivos y Activos:

Transductor pasivo:

Un transductor que requiere una fuente de alimentación externa para funcionar se denomina transductor pasivo. Esta fuente de alimentación externa se denomina fuente de alimentación auxiliar y es necesaria para el funcionamiento del elemento de transducción. Este tipo de transductor también se denomina transductor alimentado externamente.

“POT” es un ejemplo de transductor pasivo. Se utiliza para convertir un desplazamiento lineal en señal eléctrica. POT es básicamente un cable de resistencia que está conectado a una fuente de alimentación externa ei como se muestra en la figura a continuación. El desplazamiento lineal es xi y el voltaje de salida es eo.

Sea L la longitud del cable de resistencia y Rt la resistencia total. Cuando el desplazamiento lineal es xi, la resistencia del cable a través de eo es (Rt/L)xi y, por lo tanto, el voltaje de salida eo vendrá dado por la regla de división de voltaje como se muestra a continuación.

eo = [ei(Rt/L)xi] / derecha

= ei(xi / L)

xi = (eo/ ei) L

Del ejemplo anterior, está claro que el desplazamiento lineal es directamente proporcional al voltaje de salida para un voltaje de entrada y una longitud de resistencia dados. También se puede observar que un POT no puede funcionar si la fuente de alimentación externa no está conectada. Esta es la razón; es una especie de transductor pasivo. Por lo tanto, podemos decir que un transductor pasivo requiere explícitamente una fuente de alimentación externa; de lo contrario, no funcionará.

Transductor activo:

Los transductores activos son aquellos que no requieren fuente de alimentación externa para funcionar. Esto no significa que este tipo de transductores no requieran energía en absoluto. De hecho, el poder requerido para el funcionamiento se deriva del propio cambio físico. Un ejemplo de transductor activo es el cristal piezoeléctrico. Cuando se aplica una fuerza externa sobre un Cristal piezoeléctrico, se desarrolla una fem en su cara sobre la que se aplica la fuerza. Esta propiedad se utiliza para hacer un transductor activo. Este transductor se llama acelerómetro y se utiliza para medir la aceleración.

En un acelerómetro, el cristal piezoeléctrico se intercala entre los dos electrodos metálicos y la disposición se fija al suelo cuya aceleración se va a medir. Se coloca una masa fija en la parte superior del sándwich. La disposición del acelerómetro se muestra en la siguiente figura.

Cuando el suelo se desplaza con aceleración, se ejerce sobre el sándwich una fuerza proporcional a la aceleración y, por lo tanto, se genera una fem a través de los electrodos. Esta fem es directamente proporcional a la aceleración y, por lo tanto, indica la aceleración del cuerpo en movimiento.

Aquí, debe tenerse en cuenta que no se requiere una fuente externa de energía para que funcione un acelerómetro. Por lo tanto, es un transductor activo.

Transductores Analógicos y Digitales:

Transductores Analógicos:

Los transductores analógicos son aquellos cuya salida es continua en el dominio del tiempo. Esto significa esencialmente que la señal de salida eléctrica será una función continua del tiempo. Ejemplos de transductores analógicos son RTD, termopar, LVDT, RVDT, termistor, etc. En RTD y termopar, la señal de salida está en forma de voltaje que siempre está disponible.

Transductores digitales:

Los transductores que convierten la cantidad de entrada en una señal de salida eléctrica en forma de pulso se denominan transductores digitales. Tenga en cuenta que la salida no es continua, sino que tiene forma de pulso, lo que significa que es discreta. Un ejemplo de transductor digital es un codificador de eje, interruptor de límite, tacómetro digital, etc. El interruptor de límite es el ejemplo más simple de transductor digital.

El codificador de eje se utiliza para medir la posición angular y la velocidad y su salida es de naturaleza digital. Se utiliza ampliamente en robótica, control de maquinaria rotativa como Crane.

Transductores y Transductores Inversos:

Transductores:

Los dispositivos que convierten una cantidad no eléctrica en una cantidad eléctrica se conocen popularmente como transductores.

Transductores Inversos:

Los dispositivos que convierten una cantidad eléctrica en una cantidad no eléctrica se denominan transductores inversos. El nombre en sí implica que la función del Transductor Inverso es la inversa del Transductor.

En este tipo de transductores, una señal eléctrica se convierte intencionalmente en algún tipo de cambio físico. Un ejemplo de transductores inversos son los cristales piezoeléctricos. Cuando se aplica voltaje a través de la superficie de un cristal piezoeléctrico, cambia su dimensión. Por lo tanto, la cantidad eléctrica se convierte en cantidad física. Otro ejemplo es una bobina que transporta corriente y se mantiene en un campo magnético. Debido a la interacción de la corriente de la bobina con el campo magnético, comienza a girar o trasladarse. Los transductores inversos se utilizan principalmente en el sistema de control para controlar varios parámetros del proceso, a saber. presión, temperatura, desplazamiento, etc.

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