Diferentes tipos de transductores

<p>Un transductor es un dispositivo que convierte una cantidad no el茅ctrica en una cantidad el茅ctrica. Se compone de un elemento de detecci贸n/detecci贸n y un elemento de transducci贸n. Sobre la base del elemento de transducci贸n, 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 Anal贸gico y Digital
  • Transductores y Transductor Inverso

Esta clasificaci贸n se muestra a continuaci贸n en forma pict贸rica para tener una mejor comprensi贸n del tema.

Tipos de transductores

Índice de contenidos

Explicaci贸n de cada tipo de transductor:

Clasificaci贸n basada en el Principio de Transducci贸n:

Un transductor se clasifica como resistivo, inductivo o capacitivo seg煤n c贸mo conviertan la cantidad de entrada en resistencia, inductancia o capacitancia, respectivamente. Se pueden clasificar en piezoel茅ctricos, termoel茅ctricos, magnetorrestrictivos, electrocin茅ticos y 贸pticos.

Transductores primarios y secundarios:

El transductor primario es el elemento de detecci贸n o detecci贸n que responde al cambio en los fen贸menos f铆sicos. Mientras que el transductor secundario convierte la salida del transductor primario (salida en forma de movimiento mec谩nico) en salida el茅ctrica. Entendamos este tipo de transductor con un ejemplo.

Tomemos un ejemplo para la medici贸n de una fuerza de compresi贸n con la ayuda de una celda de carga y un medidor de tensi贸n como se muestra en la figura a continuaci贸n.

Ejemplo-de-transductores-primarios-y-secundarios

La celda de carga es una columna corta o un puntal con un medidor de tensi贸n de alambre de resistencia unido a 茅l. Aqu铆 estamos interesados 鈥嬧媏n la medici贸n de la fuerza aplicada. Cuando se aplica for en la celda de carga, se produce una deformaci贸n en ella. La fuerza es detectada primero por la columna y se convierte en la deformaci贸n, que es b谩sicamente un desplazamiento mec谩nico. Cuanto mayor sea la fuerza aplicada, mayor ser谩 la tensi贸n generada en la columna. Esta tensi贸n cambia la resistencia de la galga extensiom茅trica. Por lo tanto, tenemos una salida en forma de cambio de resistencia, que es una cantidad el茅ctrica. El cambio en la resistencia de la galga extensom茅trica se calibra con la fuerza aplicada y, por lo tanto, la salida de la galga extensom茅trica indica directamente el valor de la fuerza aplicada.

Todo el proceso de medici贸n de la fuerza con la ayuda de una celda de carga y un medidor de tensi贸n se puede dividir en dos partes. Primero, la fuerza aplicada genera un movimiento mec谩nico, llamado deformaci贸n. A continuaci贸n, la galga extensiom茅trica responde al movimiento mec谩nico 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 se帽al de salida del transductor primario es convertida posteriormente en una salida el茅ctrica por la galga extensiom茅trica y, por lo tanto, se conocen como Transductores Secundarios.

En la mayor铆a de los sistemas de medici贸n, existe una combinaci贸n en la que un dispositivo mec谩nico act煤a como transductor primario y el dispositivo el茅ctrico act煤a como transductor secundario con el desplazamiento mec谩nico sirviendo como se帽al intermedia.

Transductores Pasivos y Activos:

Transductor pasivo:

Un transductor que requiere una fuente de alimentaci贸n externa para funcionar se denomina transductor pasivo. Esta fuente de alimentaci贸n externa se denomina fuente de alimentaci贸n auxiliar y es necesaria para el funcionamiento del elemento de transducci贸n. Este tipo de transductor tambi茅n se denomina transductor alimentado externamente.

鈥淧OT鈥 es un ejemplo de transductor pasivo. Se utiliza para convertir un desplazamiento lineal en se帽al el茅ctrica. POT es b谩sicamente un cable de resistencia que est谩 conectado a una fuente de alimentaci贸n externa ei como se muestra en la figura a continuaci贸n. El desplazamiento lineal es xi y el voltaje de salida es eo.

POT-Transductores-activos-y-pasivos

Sea L la longitud del cable de resistencia y Rt la resistencia total. Cuando el desplazamiento lineal es xi, la resistencia del cable a trav茅s de eo es (Rt/L)xi y, por lo tanto, el voltaje de salida eo vendr谩 dado por la regla de divisi贸n de voltaje como se muestra a continuaci贸n.

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

= ei(xi / L)

xi = (eo/ ei) L

Del ejemplo anterior, est谩 claro que el desplazamiento lineal es directamente proporcional al voltaje de salida para un voltaje de entrada y una longitud de resistencia dados. Tambi茅n se puede observar que un POT no puede funcionar si la fuente de alimentaci贸n externa no est谩 conectada. Esta es la raz贸n; es una especie de transductor pasivo. Por lo tanto, podemos decir que un transductor pasivo requiere expl铆citamente una fuente de alimentaci贸n externa; de lo contrario, no funcionar谩.

Transductor activo:

Los transductores activos son aquellos que no requieren fuente de alimentaci贸n externa para funcionar. Esto no significa que este tipo de transductores no requieran energ铆a en absoluto. De hecho, el poder requerido para el funcionamiento se deriva del propio cambio f铆sico. Un ejemplo de transductor activo es el cristal piezoel茅ctrico. Cuando se aplica una fuerza externa sobre un Cristal piezoel茅ctrico, 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 aceler贸metro y se utiliza para medir la aceleraci贸n.

En un aceler贸metro, el cristal piezoel茅ctrico se intercala entre los dos electrodos met谩licos y la disposici贸n se fija al suelo cuya aceleraci贸n se va a medir. Se coloca una masa fija en la parte superior del s谩ndwich. La disposici贸n del aceler贸metro se muestra en la siguiente figura.

Aceler贸metro-peizoel茅ctrico-cristal-ejemplo-de-transductor-activo

Cuando el suelo se desplaza con aceleraci贸n, se ejerce sobre el s谩ndwich una fuerza proporcional a la aceleraci贸n y, por lo tanto, se genera una fem a trav茅s de los electrodos. Esta fem es directamente proporcional a la aceleraci贸n y, por lo tanto, indica la aceleraci贸n del cuerpo en movimiento.

Aqu铆, debe tenerse en cuenta que no se requiere una fuente externa de energ铆a para que funcione un aceler贸metro. Por lo tanto, es un transductor activo.

Transductores Anal贸gicos y Digitales:

Transductores Anal贸gicos:

Los transductores anal贸gicos son aquellos cuya salida es continua en el dominio del tiempo. Esto significa esencialmente que la se帽al de salida el茅ctrica ser谩 una funci贸n continua del tiempo. Ejemplos de transductores anal贸gicos son RTD, termopar, LVDT, RVDT, termistor, etc. En RTD y termopar, la se帽al de salida est谩 en forma de voltaje que siempre est谩 disponible.

Transductores digitales:

Los transductores que convierten la cantidad de entrada en una se帽al de salida el茅ctrica 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 l铆mite, tac贸metro digital, etc. El interruptor de l铆mite es el ejemplo m谩s simple de transductor digital.

El codificador de eje se utiliza para medir la posici贸n angular y la velocidad y su salida es de naturaleza digital. Se utiliza ampliamente en rob贸tica, control de maquinaria rotativa como Crane.

Transductores y Transductores Inversos:

Transductores:

Los dispositivos que convierten una cantidad no el茅ctrica en una cantidad el茅ctrica se conocen popularmente como transductores.

Transductores Inversos:

Los dispositivos que convierten una cantidad el茅ctrica en una cantidad no el茅ctrica se denominan transductores inversos. El nombre en s铆 implica que la funci贸n del Transductor Inverso es la inversa del Transductor.

En este tipo de transductores, una se帽al el茅ctrica se convierte intencionalmente en alg煤n tipo de cambio f铆sico. Un ejemplo de transductores inversos son los cristales piezoel茅ctricos. Cuando se aplica voltaje a trav茅s de la superficie de un cristal piezoel茅ctrico, cambia su dimensi贸n. Por lo tanto, la cantidad el茅ctrica se convierte en cantidad f铆sica. Otro ejemplo es una bobina que transporta corriente y se mantiene en un campo magn茅tico. Debido a la interacci贸n de la corriente de la bobina con el campo magn茅tico, comienza a girar o trasladarse. Los transductores inversos se utilizan principalmente en el sistema de control para controlar varios par谩metros del proceso, a saber. presi贸n, temperatura, desplazamiento, etc.

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