Transductor: definici贸n, funcionamiento, componentes y aplicaci贸n

Un transductor se define como un dispositivo que convierte una forma de energ铆a en otra. La definici贸n amplia de transductor incluye dispositivos que convierten fuerzas mec谩nicas o cambios f铆sicos en una se帽al el茅ctrica proporcional. B谩sicamente, esto significa que la entrada del transductor puede ser cambios f铆sicos y la salida es una se帽al el茅ctrica. La salida puede ser tensi贸n, corriente o frecuencia.

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Explicaci贸n del transductor:

De la definici贸n, uno puede pensar que la entrada del transductor es siempre un cambio f铆sico. Esto no es verdad. Un transductor puede tener entrada el茅ctrica y salida el茅ctrica. Supongamos que desea medir el voltaje del Bus de 220 kV e indicarlo en la Sala de Control. Necesitar谩s un volt铆metro y un transductor. Si verifica la especificaci贸n de un volt铆metro, notar谩 que toda la escala (por ejemplo, 0-250 kV) se divide para el rango de corriente de entrada de 4-20 mA. Esto significa que necesitar谩 tener un transductor que convierta el voltaje en corriente. Similar puede ser el caso en la medici贸n de otros par谩metros el茅ctricos.

Sin embargo, existen varios otros casos en los que uno puede querer convertir un cambio f铆sico en una se帽al el茅ctrica. Por ejemplo, es posible que necesite controlar la temperatura de un sistema. Se puede usar un RTD o termopar para este prop贸sito. Aqu铆, RTD y termopares son ejemplos de transductores que convierten la temperatura en una se帽al el茅ctrica. De manera similar, para medir el flujo de un fluido, se necesita un transductor (fluj贸metro) cuya salida sea nuevamente una se帽al el茅ctrica.

Componentes de un transductor:

Un transductor, por definici贸n, convierte el cambio f铆sico en la se帽al el茅ctrica correspondiente. Esto significa que debe tener dos componentes: uno que pueda responder al cambio f铆sico y otro que pueda convertir la respuesta del primero en una se帽al el茅ctrica. Estas dos partes/componentes se denominan Elemento de detecci贸n y Elemento de transducci贸n, respectivamente.

Elemento de detecci贸n:

El elemento de detecci贸n tambi茅n se conoce como elemento de detecci贸n del transductor. Es una parte del transductor que responde a un fen贸meno f铆sico o cambio en los fen贸menos f铆sicos. La respuesta del elemento sensor debe estar estrechamente relacionada con los fen贸menos f铆sicos para tener una medici贸n precisa.

Un elemento sensor es el primero en el proceso de conversi贸n de una forma de energ铆a en otra, tambi茅n se le conoce como transductor primario.

Elemento de transducci贸n:

Un elemento de transducci贸n es la parte del transductor que convierte la salida del elemento sensor en una se帽al el茅ctrica. Dado que es el segundo componente utilizado en el proceso de conversi贸n, tambi茅n se conoce como transductor secundario.

Principio de funcionamiento del transductor:

Un transductor, combinaci贸n de elemento de detecci贸n y transducci贸n, tiene que cambiar una forma de energ铆a a otra. El elemento sensor responde al cambio f铆sico y genera su salida. Esta salida puede ser en forma de desplazamiento, desplazamiento angular, tensi贸n, etc. La salida del elemento de detecci贸n se vincula luego al elemento de transducci贸n. Este elemento est谩 dise帽ado para actuar sobre la respuesta del elemento sensor y generar una salida proporcional en forma de se帽al el茅ctrica.

Funcionamiento del transductor

Tomemos un ejemplo para comprender mejor el funcionamiento de un transductor. LVDT (Transformador diferencial variable lineal) es un transductor que convierte el desplazamiento lineal en voltaje de salida. En LVDT, se une un brazo al n煤cleo de hierro dulce. Este brazo responde al movimiento lineal. Por lo tanto, es el elemento sensor o detector.

Debido al movimiento del brazo, se produce el desplazamiento del n煤cleo de hierro dulce, lo que provoca un cambio en la fem generada en el secundario del transformador. Aqu铆, el transformador junto con el n煤cleo es el elemento de transducci贸n.

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

驴Por qu茅 los cambios f铆sicos se convierten en se帽ales el茅ctricas?

Hay una serie de transductores que transforman una variedad de cantidades y fen贸menos f铆sicos en una se帽al el茅ctrica. Las razones para transformar un fen贸meno f铆sico en formas el茅ctricas son numerosas. Las ventajas de convertir cantidades f铆sicas en cantidades el茅ctricas anal贸gicas son las siguientes:

  • La amplificaci贸n y atenuaci贸n el茅ctrica se pueden realizar f谩cilmente.
  • El efecto de inercia de masa se minimiza. Esto se debe a que, cuando se trata de se帽ales el茅ctricas, los efectos de inercia se deben a los electrones que tienen una masa despreciable. En muchas situaciones, no encontramos ning煤n problema de masa o inercia.
  • Los efectos de la fricci贸n se minimizan.
  • El procesamiento y control de la se帽al el茅ctrica requiere menos energ铆a.
  • La salida el茅ctrica se puede utilizar, transmitir y procesar f谩cilmente con fines de medici贸n. Las computadoras digitales modernas hacen uso de estos transductores absolutamente esenciales.

Aplicaci贸n del transductor:

Un transductor encuentra una gran aplicaci贸n en las industrias. De hecho, el control y la automatizaci贸n no habr铆an sido posibles sin el uso del transductor. Algunas de las principales aplicaciones de los transductores son las siguientes:

  • Se utiliza en varios electrodom茅sticos, como el aire acondicionado, para detectar la temperatura ambiente y controlarla.
  • En el micr贸fono, la onda de sonido es convertida por un transductor en una se帽al el茅ctrica. Del mismo modo, en el altavoz, la se帽al el茅ctrica se convierte en onda de sonido.
  • Los termopares/RTD se utilizan en industrias para monitorear y controlar la temperatura del sistema.
  • En la industria m茅dica, aceleromi贸grafo se utiliza para medir el movimiento muscular despu茅s de la estimulaci贸n nerviosa.
  • En las industrias, varios tipos de transductores a saber. Los transductores de frecuencia, potencia activa, potencia reactiva, voltaje, amperios y factor de potencia se utilizan junto con CT y/o PT para indicar estos valores en los medidores de la sala de control.
  • La temperatura del devanado y del aceite del transformador se mide utilizando OTI y WTI respectivamente.
  • Se utiliza para detectar la presi贸n del fluido del proceso (gas/l铆quido) y la convierte en una se帽al el茅ctrica.
  • En el sistema de comunicaci贸n, la onda electromagn茅tica se convierte en se帽al el茅ctrica utilizando un transductor en la antena.
  • En term贸metro digital, la temperatura corporal se convierte en se帽al el茅ctrica.
  • Celda fotovoltaica es un ejemplo de transductor que convierte la luz solar en se帽al el茅ctrica.
  • Los cambios alrededor de la circunferencia del pecho se miden con un neum贸grafo que tiene un fotodiodo que act煤a como transductor.
  • Utilizado en Rob贸tica y Automatizaci贸n para convertir el movimiento en se帽al el茅ctrica.
  • La radiaci贸n nuclear se mide utilizando un transductor que transforma la energ铆a de la radiaci贸n en una se帽al el茅ctrica en Dos铆metro de lectura directa (DRD).

Estas son solo algunas aplicaciones del transductor. De hecho, tiene un amplio uso y no es posible enumerarlos todos en un solo lugar.

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