Un transducteur est un dispositif électronique utilisé pour changer l'énergie d'une forme à une autre. Généralement, un transducteur change une forme de signal d'énergie en une autre forme de signal d'énergie. Des exemples de transducteur sont ; microphones, cellules solaires, ampoules à incandescence, moteurs électriques, etc. Ces appareils sont fréquemment utilisés lorsque des signaux électriques sont transformés en d'autres grandeurs physiques comme la force, l'énergie, la lumière, le couple, la position, le mouvement, etc. différents types de transducteurs comme le courant, la pression, le champ magnétique, thermocouple , piézoélectrique, jauge de contrainte , induction mutuelle et transducteur électromécanique. Cet article donne un aperçu d'un transducteur électromécanique – travailler avec des applications.
Qu'est-ce qu'un transducteur électromécanique ?
Un transducteur électromécanique est un type de dispositif utilisé pour convertir soit un signal électrique en ondes sonores comme dans un haut-parleur (ou) convertit une onde sonore en un signal électrique comme dans un microphone. En d'autres termes, le dispositif qui convertit le mouvement mécanique en signaux électriques est connu transducteur électromécanique . Les exemples de transducteurs électromécaniques sont ; un haut-parleur, un transducteur piézoélectrique, un microphone et le mécanisme de mesure d'un instrument à aimant permanent.
Principe de fonctionnement du transducteur électromécanique
Un transducteur électromécanique fonctionne simplement en changeant le mouvement mécanique en variations d'un courant ou d'une tension et vice versa. Ces transducteurs sont principalement utilisés comme mécanismes d'activation dans les systèmes de contrôle automatique et également comme capteurs de mouvement mécanique dans les technologies de mesure et d'automatisation. La classification de ces transducteurs peut être effectuée sur la base du principe de conversion utilisé en tant que types électromagnétiques, résistifs, magnétoélectriques, électrostatiques et également le type de signal o/p comme les types analogiques et numériques.
Ces types de transducteurs sont estimés en fonction de leurs caractéristiques statiques et dynamiques, de la sensibilité E = Δy/Δx, de l'erreur de signal statique, de la plage de fréquences de fonctionnement du signal o/p et de l'erreur de conversion statique.
Schéma du transducteur électromécanique
Le transducteur électromécanique utilisé pour mettre en œuvre la technique de capnographie est illustré ci-dessous. L'étude de l'expiration du dioxyde de carbone s'appelle la capnométrie. Le transducteur électromécanique dans le schéma suivant a une source de lumière infrarouge qui produit un rayonnement à large spectre dans la plage de 2 à 16 µm. Les sources de rayonnement IR utilisées en capnographie doivent avoir une émissivité uniforme, une irradiance élevée, une uniformité spectrale et une grande zone de rayonnement. À partir de sources réelles, le rayonnement est toujours faible par rapport à un corps noir idéal, qui a l'émissivité la plus élevée.
Le filament chaud des lampes halogènes au tungstène quartz fournit simplement une forte sortie infrarouge proche. Dans le diagramme ci-dessus, le rayon lumineux infrarouge à large bande passe à travers un filtre IR puis il transmet la lumière dans la longueur d'onde d'absorption maximale du CO2 comme 4,26 µm avec 0,07 μm de bande passante. Aux basses fréquences, le rayon lumineux est échantillonné à travers une roue hacheuse rotative. Une fois que cette roue tourne, leur position est là où la lumière infrarouge se transmet à travers la chambre d'échantillonnage et le rayonnement est absorbé par les molécules de CO2 disponibles dans l'air expiré.
Dans une deuxième position, la lumière infrarouge se transmet à travers l'échantillon et les chambres de référence. Ici, la chambre de référence est scellée au CO2. A l'emplacement restant, aucune lumière ne traverse la roue rotative. Le rayonnement qui se transmet à travers la roue n'a pas été absorbé par les molécules de CO2 et est simplement capté par le photodétecteur, généralement un GeAs photodiode .
La fréquence du courant o/p de la photodiode pulsée est équivalente à l'échantillonnage et son amplitude est ajustée par la quantité de rayonnement transmis. L'intensité du signal oscillant est traitée pour déterminer la concentration de CO2 dans la respiration du patient. Ainsi, en utilisant la technique de capnographie en temps réel, l'état de ventilation des patients ainsi que les complications respiratoires potentielles peuvent être surveillés par les prestataires de soins de santé.
Types de transducteurs électromécaniques
Il existe différents types de transducteurs électromécaniques qui sont décrits ci-dessous.
Transformateur différentiel variable linéaire
Le LVDT est un transducteur électromécanique, utilisé pour transformer le mouvement rectiligne de l'objet auquel il est connecté mécaniquement en une tension, un courant ou un signal électrique variable. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur LVDT.
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Transducteurs en élastomère
Le transducteur élastomère est un transducteur électromécanique utilisé pour transformer l'énergie électrique en énergie mécanique. Les structures polymériques optimisant ces transducteurs dépendent principalement des propriétés du diélectrique. Les membres optimisés sont constitués de silicone Q, de polydiméthylsiloxane PDMS et de polyuréthane semi-cristallin PUR. Ainsi, le polyuréthane semi-cristallin est principalement préféré en raison de sa plage de constante diélectrique de 3 à 10 et de sa conductivité ionique élevée, en particulier à des températures élevées. La plage de constante diélectrique du polydiméthylsiloxane est relativement faible, allant de 2,5 à 3, et le silicone Q est similaire au polyuréthane semi-cristallin bien qu'il ait une basse température de transition vitreuse.
Nanogénérateur piézoélectrique
Le nanogénérateur piézoélectrique est un type de transducteur électromécanique utilisé pour changer l'énergie mécanique en énergie électrique à l'aide de nanofils ZnO piézoélectriques qui peuvent être activés par de petits mouvements physiques et fonctionnent dans une vaste gamme de fréquences. Ceux-ci sont utilisés dans des applications de soins de santé innovantes en raison de leur mise en œuvre simple, de leur nature auto-alimentée et de leur conversion d'énergie hautement efficace comme la thérapie par stimulation électrique, dans l'espace de la détection active et de la récupération d'énergie biomécanique humaine à une puissance intermédiaire au-dessus des appareils corporels.
Élastomères diélectriques
L'élastomère diélectrique (ED) est un transducteur électromécanique, utilisé pour transformer l'énergie électrique en énergie mécanique. Ces élastomères fonctionnent en deux modes comme actionneur et général. En mode actionneur, il transforme l'énergie électrique en énergie mécanique alors qu'en mode général, il convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Ce sont des systèmes de matériaux intelligents qui génèrent de grandes contraintes. Ceux-ci appartiennent au groupe des polymères électroactifs. Ceux-ci ont une densité d'énergie élastique élevée et sont légers.
Avantages et inconvénients
Le avantages des transducteurs électromécaniques sont discutés ci-dessous.
- Cette sortie de transducteur peut être utilisée facilement en transmettant et en traitant à des fins de mesure.
- Les systèmes électriques sont contrôlés avec une plage de puissance extrêmement réduite.
- Ces transducteurs réduiront les effets de frottement ainsi que d'autres non-linéarités mécaniques.
- En raison de la technologie des circuits intégrés, de nombreux systèmes sont compacts, portables et moins lourds.
- Il n'y a aucune chance de pannes mécaniques.
- Les problèmes d'inertie de masse peuvent être réduits.
- Aucune usure mécanique.
Le inconvénients des transducteurs électromécaniques sont discutés ci-dessous.
- Ce transducteur est cher.
- Lors de la conception du circuit, les effets du vieillissement et la dérive des composants actifs des paramètres doivent être pris en compte. Donc, cela rendra la conception complexe.
Applications
Le applications d'un transducteur électromécanique sont discutés ci-dessous.
- Le transducteur électromécanique est utilisé pour transformer un signal électrique en ondes sonores ou des ondes sonores en un signal électrique.
- Ce transducteur transforme le mouvement physique en une tension o/p, l'amplitude et la phase étant proportionnelles à la position.
- Ce transducteur reçoit les ondes d'un système électrique et les transmet à un système mécanique.
- Ceux-ci sont utilisés pour mesurer les vibrations.
- Ceci est utilisé pour fournir la sortie linéaire qui est proportionnelle à l'entrée du déplacement angulaire.
- Un transducteur électromécanique comme RVDT est principalement utilisé pour mesurer le déplacement angulaire.
- Cet appareil change le signal électrique en o/p mécanique ou physique à travers des pièces mobiles.
- Ce type de transducteur est principalement conçu pour remplacer le moteur couple dans le robinet d'asservissement à clapet à buse fixe.
- Le transducteur électromécanique RVDT convertit le mouvement rectiligne d'un objet auquel il est mécaniquement connecté en un signal électrique équivalent.
Quelle est la différence entre un transducteur électromécanique et un transducteur électrochimique ?
Le transducteur électromécanique est un dispositif qui soit transforme un signal électrique en ondes sonores, soit transforme une onde sonore en signal électrique. Le transducteur électrochimique est utilisé pour signaler les changements sous la forme d'un signal électrique directement proportionnel à la concentration de l'analyte.
Comment sélectionner le bon transducteur électromécanique pour une application particulière ?
De nombreux paramètres doivent être pris en compte lors de la sélection d'un transducteur électromécanique, tels que la plage de fonctionnement, la précision, le principe de fonctionnement, la sensibilité, l'effet de charge, la compatibilité avec l'environnement, etc.
Les transducteurs électromécaniques peuvent-ils être utilisés dans des environnements dangereux ?
Lorsqu'un transducteur électromécanique est connecté électriquement à un équipement dans un environnement dangereux, une barrière de sécurité électrique doit être utilisée en série par la connexion.
Comment calibrer un transducteur électromécanique ?
Le transducteur mécanique doit être calibré tout au long de sa période de service car la sensibilité de ce transducteur change en fonction de l'utilisation et des contraintes appliquées sur les matériaux dont il est fait. Ainsi, une méthode de réciprocité est utilisée pour étalonner un transducteur électromécanique qui fournit une description du principe de la technique et ensuite de ses applications lors de l'étalonnage d'un transducteur électromécanique.
Quels sont les conseils de dépannage courants pour les transducteurs électromécaniques ?
- Le dépannage sert à vérifier si un transducteur fonctionne ou non avec un voltmètre. Connectez ce transducteur au voltmètre et excitez le transducteur à travers la tension d'excitation appropriée. Après cela, mesurez la tension de sortie du transducteur à vide.
- Assurez-vous que la charge et la pression sont constantes ou non.
- Vérifier la stabilité de l'alimentation d'excitation.
- Vérifier millivolt o/p à travers le voltmètre.
- Assurez-vous des interférences RFI ou EMI.
Ainsi, ceci est un aperçu de l'électromécanique transducteur - travail principe, types, avantages, inconvénients & applications. Un transducteur qui reçoit les ondes d'un système électrique et les transmet à un système mécanique est également appelé transducteur électromagnétique. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un transducteur?
