מתמר אלקטרומכני: עבודה, סוגי ויישומיו

מתמר הוא מכשיר אלקטרוני המשמש לשינוי אנרגיה מצורה אחת לאחרת. בדרך כלל, מתמר משנה צורה אחת של אות אנרגיה לצורה אחרת של אות אנרגיה. דוגמאות למתמר הן; מיקרופונים, תאים סולאריים, נורות ליבון, מנועים חשמליים וכו'. התקנים אלו משמשים לעתים קרובות כאשר האותות החשמליים משתנים לגדלים פיזיים אחרים כמו כוח, אנרגיה, אור, מומנט, מיקום, תנועה וכו'. סוגים שונים של מתמרים כמו זרם, לחץ, שדה מגנטי, צמד תרמי , פיזואלקטרי, מד מתח , אינדוקציה הדדית ומתמר אלקטרומכני. מאמר זה דן בסקירה כללית של א מתמר אלקטרומכני - עבודה עם אפליקציות.

מהו מתמר אלקטרומכני?

מתמר אלקטרומכני הוא סוג של מכשיר המשמש להמרת אות חשמלי לגלי קול כמו ברמקול (או) ממיר גל קול לאות חשמלי כמו במיקרופון. במילים אחרות, המכשיר שממיר תנועה מכנית לאותות חשמליים ידוע מתמר אלקטרומכני . הדוגמאות למתמר האלקטרומכני הן; רמקול, מתמר פיזואלקטרי, מיקרופון ומנגנון מדידה של מכשיר מגנט קבוע.

עקרון העבודה של מתמר אלקטרומכני

מתמר אלקטרומכני פשוט עובד על ידי שינוי תנועה מכנית לווריאציות של זרם או מתח ולהיפך. מתמרים אלו משמשים בעיקר כמנגנוני הפעלה בתוך מערכות בקרה אוטומטיות וגם כחיישנים של תנועה מכנית בטכנולוגיית מדידה ואוטומציה. ניתן לבצע את הסיווג של מתמרים אלה על בסיס עקרון ההמרה המשמש כסוגים אלקטרומגנטיים, התנגדות, מגנטו-אלקטרו, אלקטרוסטטי וגם סוג של אות o/p כמו סוגים אנלוגיים ודיגיטליים.

סוגים אלה של מתמרים מוערכים בהתייחס למאפיינים הסטטיים והדינמיים שלהם, הרגישות E = Δy/Δx, שגיאת האות הסטטית, טווח התדרים של אות o/p ושגיאת ההמרה הסטטית.

תרשים מתמר אלקטרומכני

המתמר האלקטרומכני המשמש ליישום טכניקת הקפנוגרפיה מוצג להלן. המחקר של תפוגת פחמן דו חמצני נקרא קפנומטריה. למתמר האלקטרומכני בתרשים הבא יש מקור אור IR המייצר קרינה רחבה בטווח של 2 עד 16 מיקרומטר. מקורות קרינת IR המשמשים בקפנוגרפיה צריכים להיות בעלי פליטות אחידה, קרינה גבוהה, אחידות ספקטרלית ושטח קרינה גדול. ממקורות אמיתיים, הקרינה תמיד נמוכה בהשוואה לגוף שחור אידיאלי, בעל הפליטה הגבוהה ביותר.

נימה החמה של מנורות הלוגן טונגסטן קוורץ פשוט מספקת פלט IR קרוב. בתרשים לעיל, קרן האור האינפרא אדום בפס רחב עוברת דרך מסנן IR ואז היא מעבירה אור באורך הגל המרבי של ה-CO2 כמו 4.26 מיקרומטר עם רוחב פס של 0.07 מיקרומטר. בתדרים נמוכים, קרן האור נדגמת דרך גלגל מסוק מסתובב. ברגע שהגלגל הזה מסתובב, הרי שהם נמצאים בכל מקום שבו אור אינפרא אדום מועבר בכל תא הדגימה והקרינה נספגת דרך מולקולות CO2 זמינות באוויר הנשוף.

במצב שני, אור אינפרא אדום משדר לאורך המדגם ותאי ההתייחסות. כאן, תא ההתייחסות אטום ב-CO2. במיקום הנותר, שום אור לא חוצה את הגלגל המסתובב. הקרינה שמשדרת בכל הגלגל לא נספגה דרך מולקולות CO2 והיא פשוט נאספת על ידי הפוטו-גלאי, בדרך כלל GeAs פוטודיודה .

תדר זרם ה-o/p של הפוטודיודה הפועמת שווה ערך לדגימה והמשרעת שלה מותאמת באמצעות כמות הקרינה המשודרת. עוצמת האות המתנודדת מעובדת כדי להחליט על ריכוז ה-CO2 בנשימה של המטופל. אז על ידי שימוש בטכניקת הקפנוגרפיה בזמן אמת, ניתן לעקוב אחר מצב האוורור של החולים וגם סיבוכים פוטנציאליים בנשימה על ידי ספקי שירותי בריאות.

סוגי מתמרים אלקטרומכניים

ישנם סוגים שונים של מתמרים אלקטרומכניים אשר נדונים להלן.

שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי

LVDT הוא מתמר אלקטרומכני, המשמש לשינוי תנועתו הליווית של האובייקט שאליה הוא מחובר באופן מכני למתח משתנה, זרם או אות חשמלי. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על LVDT.

אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על LVDT .

מתמרים אלסטומרים

המתמר האלסטומרי הוא מתמר אלקטרומכני המשמש לשינוי אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. המבנים הפולימריים המייעלים מתמרים אלו תלויים בעיקר בתכונות הדיאלקטרי. האיברים האופטימליים מורכבים מסיליקון Q, polydimethylsiloxane PDMS ופוליאוריתן חצי גבישי PUR. לכן, פוליאוריטן חצי-גבישי מועדף בעיקר בשל טווח הקבוע הדיאלקטרי שלו בין 3 ל-10 ומוליכות יונית גבוהה, במיוחד בטמפרטורות גבוהות. טווח הקבוע הדיאלקטרי של פולידימתיל-סילוקסן נמוך יחסית ונע בין 2.5 ל-3 וסיליקון Q דומה לפוליאוריתן למחצה על אף שיש לו טמפרטורת מעבר זכוכית נמוכה.

ננוגנרטור פיזואלקטרי

הננו-גנרטור הפיאזואלקטרי הוא סוג אחד של מתמר אלקטרו-מכני המשמש לשינוי האנרגיה ממכני לחשמלי באמצעות ננו-חוטי ZnO פיזואלקטריים שניתן להפעיל באמצעות תנועות פיזיות קטנות ועבודה בטווח עצום של תדרים. אלה משמשים ביישומי בריאות חדשניים בגלל היישום הפשוט שלהם, טבעם העצמי והמרת אנרגיה יעילה ביותר כמו טיפול בגירוי חשמלי, במרחב של גילוי אקטיבי וקצירת אנרגיה ביו-מכאנית אנושית לכוח מתווך מעל מכשירי הגוף.

אלסטומרים דיאלקטריים

אלסטומר דיאלקטרי (DEs) הוא מתמר אלקטרומכני, המשמש לשינוי אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. אלסטומרים אלה פועלים בשני מצבים כמו מפעיל וכללי. במצב מפעיל, הוא משנה את האנרגיה מחשמלית למכנית בעוד שבמצב כללי, הוא ממיר את האנרגיה ממכנית לחשמלית. אלו מערכות חומר חכמות שמייצרות מתחים גדולים. אלה שייכים לקבוצת הפולימרים האלקטרואקטיביים. אלה בעלי צפיפות אנרגיה אלסטית גבוהה וקל משקל.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של מתמרים אלקטרומכניים נדון להלן.

• ניתן להשתמש בפלט מתמר זה בקלות על ידי שידור ועיבוד למטרות מדידה.
• מערכות החשמל נשלטות בטווח כוח קטן במיוחד.
• מתמרים אלה יצמצמו את השפעות החיכוך כמו גם אי-לינאריות מכאניות אחרות.
• בגלל טכנולוגיית המעגל המשולב, מערכות רבות הן קומפקטיות, ניידות ופחות משקל.
• אין סיכוי לכשלים מכניים.
• ניתן להפחית בעיות אינרציה המונית.
• ללא בלאי מכני.

ה חסרונות של מתמרים אלקטרומכניים נדון להלן.

• מתמר זה יקר.
• בזמן תכנון המעגלים, יש לקחת בחשבון את השפעות ההזדקנות והסחף של רכיבים פעילים של פרמטרים. אז זה יהפוך את העיצוב למורכב.

יישומים

ה יישומים של מתמר אלקטרומכני נדון להלן.

• המתמר האלקטרומכני משמש לשינוי אות חשמלי לגלי קול או גלי קול לאות חשמלי.
• מתמר זה משנה תנועה פיזית למתח o/p, המשרעת והפאזה כאשר אלה פרופורציונליים למיקום.
• מתמר זה קולט גלים ממערכת חשמלית ומעביר אותם למערכת מכנית.
• אלה משמשים למדידת רטט.
• זה משמש כדי לספק את הפלט הליניארי פרופורציונלי לקלט של תזוזה זוויתית.
• מתמר אלקטרומכני כמו RVDT משמש בעיקר למדידת תזוזה זוויתית.
• התקן זה משנה את האות מחשמלי למכני או פיסי של o/p דרך חלקים נעים.
• סוג זה של מתמר מיועד בעיקר להחלפת מנוע המומנט בתוך ברז הזרבו של דש הזרבובית הקבוע.
• מתמר אלקטרומכני RVDT ממיר תנועת ישר של אובייקט שאליה הוא מחובר מכנית לאות חשמלי שווה ערך.

מה ההבדל בין מתמר אלקטרומכני למתמר אלקטרוכימי?

המתמר האלקטרומכני הוא מכשיר שמשנה אות חשמלי לגלי קול אחרת משנה גל קול לאות חשמלי. המתמר האלקטרוכימי משמש לדיווח על שינויים בצורת אות חשמלי שהוא פרופורציונלי ישירות לריכוז האנליט.

איך בוחרים את המתמר האלקטרומכני המתאים ליישום מסוים?

ישנם פרמטרים רבים שצריך לקחת בחשבון בעת ​​בחירת מתמר אלקטרומכני כמו טווח פעולה, דיוק, עקרון פעולה, רגישות, אפקט טעינה, תאימות לסביבה וכו'.

האם ניתן להשתמש במתמרים אלקטרומכניים בסביבות מסוכנות?

כאשר מתמר אלקטרומכני מחובר חשמלית לציוד כלשהו בסביבה מסוכנת, יש להשתמש במחסום בטיחות חשמלי בתוך סדרה על ידי החיבור.

איך מכיילים מתמר אלקטרומכני?

יש לכייל את המתמר המכני לאורך תקופת השירות שלו מכיוון שהרגישות של מתמר זה משתנה על סמך השימוש והלחצים המופעלים על החומרים מהם הם עשויים. אז, שיטת הדדיות משמשת לכיול מתמר אלקטרומכני המספק תיאור של עיקרון הטכניקה ולאחר מכן יישומיה תוך כיול מתמר אלקטרומכני.

מהם כמה עצות נפוצות לפתרון בעיות עבור מתמרים אלקטרומכניים?

• פתרון התקלות משמש כדי לבדוק אם מתמר עובד או לא עם מד מתח. חבר את המתמר למד המתח ועורר את המתמר באמצעות מתח העירור המתאים. לאחר מכן יש למדוד את מתח המוצא של המתמר ללא עומס.
• ודא אם עומס ולחץ קבועים או לא.
• ודא את יציבות ספק כוח עירור.
• בדוק מילי-וולט o/p דרך מד המתח.
• ודא שיש הפרעות RFI או EMI.

לפיכך, זוהי סקירה כללית של אלקטרומכני מתמר - עובד עיקרון, סוגים, יתרונות, חסרונות ויישומים. מתמר שמקבל גלים ממערכת חשמלית ומעביר אותם למערכת מכנית ידוע גם בתור מתמר אלקטרומגנטי. הנה שאלה בשבילך, מהו מתמר?