Quels sont les types de transducteurs et leurs applications

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Il y a plusieurs composants électriques et électroniques servent à construire les circuits et les projets des étudiants ingénieurs. Les composants sont des composants actifs et passifs, des capteurs, des transducteurs, des émetteurs, des récepteurs, des modules (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), etc. En général, le processus de transduction implique la conversion d'une forme d'énergie en une autre forme. Ce processus comprend principalement un élément de détection pour détecter l'énergie d'entrée, puis la convertir en une autre forme par un élément de transduction. Measurand indique la propriété, la quantité ou l'état que le transducteur cherche à traduire en une sortie électrique. Ici, cet article décrit ce qu'est un transducteur, les types de transducteur et les applications du transducteur.

Quels sont les types de transducteurs / transducteurs?

Un transducteur est un appareil électrique utilisé pour convertir une forme d'énergie en une autre. En général, ces appareils traitent différents types d'énergies telles que mécaniques, énergie électrique , énergie lumineuse, énergie chimique, énergie thermique, énergie acoustique, énergie électromagnétique, etc.




Transducteur

Transducteur

Par exemple, considérons un micro que nous utilisons dans la vie quotidienne dans les téléphones, les téléphones portables, qui convertit le son en signaux électriques, puis l'amplifie dans la plage préférée. Ensuite, transforme les signaux électriques en signaux audio à l'o / p du haut-parleur. De nos jours, les ampoules fluorescentes sont utilisées pour l'éclairage, transforment l'énergie électrique en énergie lumineuse.



Le meilleur transducteur exemples sont des haut-parleurs, microphones, position, thermomètres, antenne et capteur de pression. De même, il existe différents types de transducteurs utilisés dans projets électriques et électroniques .

Conditions pour les types de transducteurs

Certaines conditions qui sont principalement utilisées pour évaluer les transducteurs sont décrites ci-dessous.

Plage dynamique

La plage dynamique du transducteur est le rapport entre le signal de haute amplitude ainsi que le signal de moindre amplitude afin que le transducteur puisse traduire efficacement. Lorsque les transducteurs ont une plage dynamique élevée, ils sont plus précis et plus sensibles.


Répétabilité

La répétabilité est la capacité du transducteur à générer une sortie égale une fois qu'il est stimulé par une entrée similaire.

Bruit

La sortie du transducteur ajoute du bruit aléatoire. Dans les transducteurs de type électrique, le bruit ajouté peut être électrique en raison de l'action thermique des charges à l'intérieur des circuits. Les petits signaux peuvent être plus corrompus par le bruit que les gros signaux.

Hystérèse

Dans cette propriété, la sortie du transducteur ne dépend pas seulement de son entrée actuelle, mais aussi de son entrée passée. Par exemple, un actionneur utilise un train d'engrenages qui a une certaine réaction, lorsque le sens de déplacement de l'actionneur se renverse, alors il y aura une zone morte avant que la sortie de l'actionneur se renverse par jeu entre les dents de l'engrenage.

Types de transducteurs et ses applications

Il existe une variété de types de transducteurs tels que les transducteurs de pression, les transducteurs piézoélectriques, les transducteurs à ultrasons, les transducteurs de température, etc. Discutons de l'utilisation de différents types de transducteurs dans des applications pratiques.

Certains types de transducteurs comme les transducteurs actifs et les transducteurs passifs sont basés sur le fait qu'une source d'alimentation est requise ou non.

Types de transducteur

Types de transducteur

Le transducteur actif ne nécessite aucune source d'alimentation pour ses opérations. Ces transducteurs fonctionnent sur le principe de la conversion d'énergie. Ils génèrent un signal électrique proportionnel au i / p. Le meilleur exemple de ce transducteur est un thermocouple. Alors que le transducteur passif nécessite une source d'alimentation externe pour son fonctionnement. Ils génèrent un o / p sous forme de capacité, résistance. Ensuite, cela doit être converti en un signal de tension ou de courant équivalent. Le meilleur exemple de transducteur passif est une cellule photoélectrique.

Transducteur ultrasonique

La fonction principale du transducteur à ultrasons est de convertir les signaux électriques en ondes ultrasonores. Ce transducteur peut également être appelé transducteur capacitif ou piézoélectrique.

Transducteur ultrasonique

Transducteur ultrasonique

Application du transducteur ultrasonique

Ce transducteur peut être utilisé pour mesurer la distance du son en fonction de la réflexion. Cette mesure est basée sur une méthode adaptée par rapport aux méthodes droites qui utilisent différentes échelles de mesure. Les zones difficiles à trouver, telles que les zones de pression, les températures très élevées, en utilisant des méthodes conventionnelles la mesure de la distance n'est pas une tâche simple. Ainsi, ce système de mesure à base de transducteur peut être utilisé dans ce type de zone.

Le système proposé utilise 8051 microcontrôleurs , des alimentations électriques, un module transducteur à ultrasons qui comprend un émetteur et un récepteur, des blocs d'affichage LCD sont utilisés qui sont illustrés dans le schéma fonctionnel ci-dessus.

Ici, si un obstacle ou un objet détecté par un transducteur à ultrasons est détecté, il transmet les ondes et est réfléchi par l'objet et ces ondes sont reçues par le transducteur. Le temps consommé par le transducteur pour transmettre & recevoir les ondes peut être noté en considérant la vitesse du son. Ensuite, sur la base de la vitesse du son et un microcontrôleur préprogrammé est exécuté de telle sorte que la distance est mesurée et affichée sur un écran LCD. Ici, l'écran est interfacé avec un microcontrôleur. Le transducteur ultrasonique produit des ondes de fréquence de 40 kHz.

Transducteur de température

Un transducteur de température est un appareil électrique qui est utilisé pour convertir la température d'un appareil en une autre quantité comme l'énergie électrique ou la pression ou l'énergie mécanique, puis la quantité sera envoyée au dispositif de contrôle pour contrôler la température de l'appareil.

Application du transducteur de température

Un transducteur de température est utilisé pour mesurer la température de l'air de manière à contrôler la température de plusieurs systèmes de contrôle comme la climatisation, le chauffage, la ventilation, etc.

Régulateur automatique de vitesse du ventilateur basé sur Arduino contrôlant le schéma fonctionnel de la température

Régulateur automatique de vitesse du ventilateur basé sur Arduino contrôlant le schéma fonctionnel de la température

Prenons un exemple pratique de transducteur de température utilisé pour contrôler la température de tout appareil en fonction de la nécessité de différentes applications industrielles. Un régulateur de vitesse de ventilateur automatique basé sur Arduino contrôlant la température et présentant une mesure de température sur un affichage LCD .

Dans le système proposé, IC LM35 est utilisé comme transducteur de température. Une Carte Arduino est utilisé pour contrôler les différentes fonctions qui incluent conversion analogique-numérique et un écran LCD connecté à la fig.

La température peut être fixée en utilisant des paramètres comme INC et DEC pour augmenter et diminuer. Sur la base de la température mesurée, une modulation de largeur d'impulsion o / p sera générée par le programme d'une carte Arduino. La sortie de ceci est utilisée pour contrôler le ventilateur DC via le circuit intégré de commande du moteur.

Transducteur piézoélectrique

Un transducteur piézoélectrique est un type spécial de capteur, et la fonction principale de ce transducteur est de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique. De la même manière, l'énergie électrique peut être transformée en énergie mécanique.

Transducteur piézoélectrique

Transducteur piézoélectrique

Applications du transducteur piézoélectrique

  • Ce transducteur est principalement utilisé pour détecter l’impact du batteur sur les pads de batterie électroniques. Et également utilisé pour détecter le mouvement du muscle, qui peut être appelé accéléromyographie.
  • La charge du moteur peut être déterminée en calculant diverses pressions absolues, ce qui peut être fait en utilisant ces transducteurs comme capteur MAP dans les systèmes d'injection de carburant.
  • Ce capteur peut être utilisé comme capteur de cognement dans les systèmes de gestion de moteur automobile pour détecter le cognement du moteur.

Transducteur de pression

Un transducteur de pression est un type spécial de capteur qui modifie la pression forcée en signaux électriques. Ces transducteurs sont également appelés indicateurs de pression, manomètres, piézomètres, émetteurs et capteurs de pression .

Application du transducteur de pression

Le transducteur de pression est utilisé pour mesurer la pression d'une quantité spécifique comme un gaz ou un liquide en changeant la pression en énergie électrique. Les différents types de ces transducteurs comme un transducteur de tension amplifié, un transducteur de pression de base à jauge de contrainte, un transducteur de pression millivolt (mv), un transducteur de pression 4-20 mA et un transducteur de pression.

Les applications des transducteurs de pression impliquent principalement la détection d'altitude, la détection de pression, la détection de niveau ou de profondeur, la détection de débit et les tests de fuite. Ces transducteurs peuvent être utilisés pour générer de l'énergie électrique sous les disjoncteurs de vitesse sur les autoroutes ou les routes où la force des véhicules peut être convertie en énergie électrique.

Classification des types de transducteurs

Il existe différentes méthodes pour classer les transducteurs qui comprennent, mais sans s'y limiter, la fonction du transducteur, structure sinon l'occurrence de leur fonctionnement. Il est extrêmement simple de classer les transducteurs comme les transducteurs d'entrée et de sortie, mais ils sont traités comme de simples convertisseurs de signaux. La fonction principale du transducteur d'entrée est de mesurer des quantités de non électriques à électriques.

D'autre part, le fonctionnement des transducteurs o / p est tout à fait opposé car leurs signaux électriques sont des signaux d'entrée alors que les signaux non électriques sont des signaux de sortie tels que le déplacement, la force, la pression, le couple, etc.
Les transducteurs sont classés en trois types en fonction de leur principe de fonctionnement: électrique, thermique et mécanique. Les trois méthodes suivantes sont utilisées pour classer les transducteurs.

  • Effet physique
  • Quantité physique
  • Source d'énergie
  • Principe de transduction
  • Transducteur primaire et secondaire
  • Transducteur analogique et numérique
  • Transducteur et transducteur inverse

Effet physique

La première classification du transducteur peut être effectuée en fonction de l'effet physique. C'est la première classification du transducteur qui dépend de l'effet physique, utilisée pour changer la quantité de physique à électrique. Par exemple, le changement des éléments en cuivre dans la résistance sera proportionnel au changement de température. Voici les effets physiques qui sont utilisés pour le changement de résistance, d'inductance, de capacité, d'effet Hall et d'effet piézoélectrique

Quantité physique

La deuxième classification du transducteur peut être effectuée en fonction de la quantité physique modifiée, c'est-à-dire de l'utilisation finale du transducteur derrière la conversion. Par exemple, un transducteur de pression est un transducteur qui convertit la pression en un signal électrique. La classification des transducteurs basée sur la quantité physique comprend les éléments suivants.

  • Transducteur de débit comme débitmètre
  • Transducteur d'accélération comme accéléromètre
  • Transducteur de température comme thermocouple
  • Capteur de niveau comme tube de couple
  • Transducteur de pression comme Bourdon Gauge
  • Transducteur de déplacement comme le transformateur différentiel variable linéaire (LVDT)
  • Transducteur de force comme dynamomètre

Source d'énergie

La classification des transducteurs en fonction de la source d'énergie peut être effectuée à travers deux types qui incluent ce qui suit.

  • Transducteurs actifs
  • Transducteurs passifs

Transducteurs actifs

Dans ce type de transducteurs, l'énergie d'entrée peut être utilisée comme signal de commande tout en transmettant de l'énergie à l'aide d'une alimentation vers la sortie proportionnelle.

Par exemple, dans un transducteur actif comme une jauge de contrainte, la déformation peut être transformée en résistance. Cependant, comme l'énergie de l'élément contraint est inférieure, l'énergie pour la sortie peut être fournie via une alimentation externe.

Transducteurs passifs

Dans ce transducteur, l'énergie d'entrée peut être convertie directement en sortie. Par exemple, un transducteur passif tel qu'un thermocouple, partout où l'énergie thermique peut être absorbée par l'entrée peut être transformée en tension ou en signaux électriques.

Principe de transduction

La classification d'un transducteur peut être effectuée en fonction du milieu de transduction. Ici, le support peut être capacitif, résistif ou inductif basé sur le procédé de conversion selon lequel le transducteur d'entrée change le signal d'entrée en résistance, inductance et capacité respectivement.

Transducteur primaire et secondaire

Le transducteur principal comprend des dispositifs électriques et mécaniques. Les dispositifs mécaniques sont également appelés transducteurs primaires, qui sont utilisés pour changer la quantité i / p physique en un signal mécanique. La fonction principale d'un deuxième transducteur est utilisée pour changer le signal de mécanique à électrique. L'amplitude du signal o / p dépend principalement du signal mécanique i / p.

Exemple

Le meilleur exemple de transducteur primaire et secondaire est le tube de Bourdon, car le tube fonctionne ainsi comme un transducteur principal pour remarquer la force et la changer en une dislocation de son extrémité ouverte. La dislocation des extrémités ouvertes déplace le centre du LVDT. Le mouvement du centre peut induire la tension de sortie qui est relative directement à la dislocation de l'extrémité ouverte du tube.

Par conséquent, les deux types de transduction ont lieu à l'intérieur du tube. Tout d'abord, la force peut être changée en dislocation et après cela, elle est changée en tension en utilisant LVDT. Le tube de Bourdon est le transducteur principal tandis que le LVDT est le transducteur secondaire.

Transducteur analogique et numérique

La classification d'un transducteur peut être effectuée sur la base de leurs signaux de sortie qui sont continus sinon discrets.

La fonction principale du transducteur analogique est de changer la quantité d'entrée en une fonction constante. Les meilleurs exemples de transducteurs analogiques sont LVDT, thermocouple, jauge de contrainte et thermistance. Les transducteurs numériques sont utilisés pour changer la quantité d'une entrée en un signal numérique qui fonctionne sur une puissance faible ou élevée.

Un transducteur numérique est utilisé pour mesurer des quantités physiques pour transmettre les données comme des signaux numériques codés plutôt que comme des tensions ou des courants changeant continuellement. Les types de transducteurs numériques sont les codeurs d'arbre, les résolveurs numériques, les tachymètres numériques, les capteurs à effet Hall et les interrupteurs de fin de course.

Transducteur et transducteurs inverses

Transducteur - Le dispositif qui convertit la quantité non électrique en une quantité électrique est appelé transducteur.

Transducteur inverse - Le transducteur qui convertit la quantité électrique en une quantité physique, ce type de transducteurs est connu sous le nom de transducteur inverse. Le transducteur a une entrée électrique élevée et une faible sortie non électrique.

Transducteur de jauge de contrainte

La fonction principale du transducteur à jauge de contrainte est de convertir électriquement les grandeurs physiques. Ils fonctionnent en changeant les quantités physiques en pression mécanique dans un composant connu sous le nom d'élément de détection et ensuite convertissent la contrainte électriquement à l'aide d'une jauge de contrainte.

Jauge de contrainte

Jauge de contrainte

La structure de l'élément sensible, ainsi que la jauge de contrainte, est conçue de manière optimale pour offrir des produits de manipulation et de précision supérieure. Ces transducteurs sont généralement classés en fonction de leur application aux types de construction / génie civil ou aux types généraux. Certains des transducteurs de type général sont utilisés dans le domaine de la construction ou du génie civil. Les types de transducteurs à jauge de contrainte sont la jauge de contrainte à fil, la jauge de contrainte à feuille et la jauge de contrainte à semi-conducteur.

Transducteur inductif

Le transducteur inductif fonctionne sur le principe du changement d'inductance en raison d'une transformée appréciable dans la quantité à mesurer. Par exemple, LVDT est un transducteur inductif de type, utilisé pour mesurer le déplacement comme la disparité de tension entre ses deux tensions secondaires. Ces tensions sont le résultat de l'induction en raison du changement de flux à l'intérieur de la bobine secondaire par la dislocation de la barre de fer. Les types de transducteurs inductifs sont l'inductance simple et l'inductance mutuelle à deux bobines.

Transducteur inductif

Transducteur inductif

Caractéristiques des types de transducteurs

Les caractéristiques d'un transducteur sont données ci-dessous et sont déterminées en examinant la réponse o / p d'un transducteur à une variété de signaux i / p. Les conditions de test créent des conditions de fonctionnement définies aussi étroitement que possible. Les méthodes de calcul et statistiques standard peuvent être appliquées aux données de test.

Les caractéristiques du transducteur jouent un rôle clé lors de la sélection du transducteur approprié, en particulier pour une conception spécifique. La connaissance de ses caractéristiques est donc essentielle pour une sélection appropriée. Les caractéristiques des transducteurs sont donc classées en deux types, statiques et dynamiques.

  • Précision
  • Résolution
  • Sensibilité
  • Dérive
  • Linéarité
  • Conformité
  • Portée
  • Hystérèse
  • Distorsion
  • Bruit
  • Linéarité
  • Sensibilité
  • Résolution
  • Au seuil
  • Portée et gamme
  • Précision
  • Stabilité
  • Dérive
  • Répétabilité
  • Réactivité
  • Au seuil
  • Impédances d'entrée et O / P

Caractéristiques statiques

Les caractéristiques statiques du transducteur sont un ensemble de critères d’action qui sont reconnus tout au long de l’étalonnage statique, ce qui signifie l’explication de la valeur de la mesure en maintenant fondamentalement les quantités calculées, car les valeurs constantes changent très lentement.

Pour les instruments, l'ensemble de critères peut être défini pour calculer les quantités qui changent progressivement avec le temps, sinon la plupart des constantes qui ne diffèrent pas dans le temps sont appelées caractéristiques statiques. Les caractéristiques comprennent les suivantes.

Caractéristiques dynamiques

Les caractéristiques dynamiques du transducteur relaient vers ses performances une fois que la capacité mesurée est fonction du temps qui change rapidement par rapport au temps. Une fois que ces caractéristiques reposent sur les performances du transducteur, alors la quantité mesurée est fondamentalement stable.

Donc, ces caractéristiques reposent sur des entrées dynamiques car elles dépendent de leurs propres paramètres et du caractère du signal d'entrée. Les caractéristiques dynamiques du transducteur sont les suivantes.

  • fidélité
  • Rapidité de réponse
  • Bande passante
  • Erreur dynamique

En général, les caractéristiques d'un transducteur telles que statique et dynamique vérifieront ses performances et spécifieront avec quelle efficacité il peut reconnaître les signaux d'entrée préférés et refuser les entrées inutiles.

Applications des types de transducteurs

Les applications des types de transducteurs sont décrites ci-dessous.

  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications électromagnétiques telles que les antennes, les cartouches magnétiques, les capteurs à effet Hall, les têtes de lecture et d'écriture de disque.
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications électromécaniques telles que les accéléromètres, LVDT, les galvanomètres, les capteurs de pression, les cellules de charge, les MEMS, les potentiomètres, les capteurs de débit d'air, les moteurs linéaires et rotatifs.
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications électrochimiques telles que les capteurs d'oxygène, les capteurs d'hydrogène, les pH-mètres,
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications électroacoustiques telles que haut-parleurs, cristaux piézoélectriques, microphones, émetteurs-récepteurs à ultrasons, sonar, etc.
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications photoélectriques telles que les LED, les photodiodes, les diodes laser, les cellules photoélectriques, les LDR, les lampes fluorescentes, à incandescence et le phototransistor
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans les applications thermoélectriques telles que les thermistances, les thermocouples, les détecteurs de température à résistance (RTD)
  • Les types de transducteurs sont utilisés dans des applications radio-acoustiques telles que Geiger-Muller Tube, émetteurs et récepteurs radio

Ainsi, il s'agit de différents types de transducteurs utilisé dans plusieurs projets électriques et électroniques . Êtes-vous fasciné parmettre en œuvre des projets en utilisant des transducteurs? Ensuite, veuillez donner vos suggestions en commentant dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la fonction principale du transducteur?