Trasduttori attivi
Active transducerè un trasduttore, che converte la quantità non elettrica in una quantità elettrica. Consideriamo le grandezze non elettriche come la pressione, l'illuminazione della luce e la temperatura. Quindi, otterremo i seguenti tre trasduttori attivi a seconda della quantità non elettrica che scegliamo.
- Trasduttore piezoelettrico
- Foto trasduttore elettrico
- Trasduttore termoelettrico
Parliamo ora di questi tre trasduttori attivi uno per uno.
Trasduttore piezoelettrico
Si dice che sia un trasduttore attivo piezo electric transducer, quando produce una grandezza elettrica equivalente alla pressione in ingresso. Le seguenti tre sostanze mostrano un effetto piezoelettrico.
- Quartz
- Sali di Rochelle
- Tourmaline
L'effetto piezoelettrico esibito da queste tre sostanze è costituito dai sali di tormalina, quarzo e Rochelle, in questo ordine crescente. L'ordine crescente di resistenza meccanica avente da queste tre sostanze è sali di Rochelle, quarzo, tormalina.
Quartz viene utilizzato come trasduttore piezoelettrico, poiché mostra il moderato effetto piezoelettrico e presenta una moderata resistenza meccanica tra queste tre sostanze piezoelettriche.
Trasduttore al quarzo
Il circuit diagramdel trasduttore al quarzo è mostrato nella figura sottostante. Come mostrato nella figura, il cristallo di quarzo è posto tra la base e l'elemento di somma delle forze. La tensione di uscita può essere misurata attraverso gli elettrodi metallici, che sono posti su due lati del cristallo di quarzo.
Il output voltage, $ V_ {0} $ del trasduttore di pressione sopra sarà
$$ V_ {0} = \ frac {Q} {C} $$
Foto trasduttore elettrico
Si dice che un trasduttore attivo sia un trasduttore fotoelettrico, quando produce una quantità elettrica che è equivalente all'illuminazione dell'ingresso di luce. Ilcircuit diagram di foto trasduttore elettrico è mostrato nella figura sotto.
Il working del trasduttore fotoelettrico è indicato di seguito.
Step1 - Il trasduttore fotoelettrico rilascia elettroni, quando la luce cade sul catodo di esso.
Step2 - Il trasduttore fotoelettrico produce una corrente I nel circuito dovuta all'attrazione degli elettroni verso l'anodo.
Possiamo trovare il file sensitivity del trasduttore fotoelettrico utilizzando la seguente formula.
$$ S = \ frac {I} {i} $$
Dove,
$ S $ è la sensibilità del trasduttore fotoelettrico
$ I $ è la corrente di uscita del trasduttore fotoelettrico
$ i $ è l'illuminazione dell'ingresso di luce del trasduttore fotoelettrico
Trasduttore termoelettrico
Si dice che sia un trasduttore attivo thermo electric transducer, quando produce una grandezza elettrica equivalente alla temperatura in ingresso. I due trasduttori seguenti sono esempi di trasduttori termoelettrici.
- Trasduttore a termistore
- Trasduttore a termocoppia
Ora, parliamo di questi due trasduttori uno per uno.
Trasduttore a termistore
Il resistore, che dipende dalla temperatura è chiamato termoresistenza. In breve, si chiamaThermistor. Il coefficiente di temperatura del termistore è negativo. Ciò significa che, all'aumentare della temperatura, la resistenza del termistore diminuisce.
Mathematically, la relazione tra la resistenza del termistore e la temperatura può essere rappresentata come
$$ R_ {1} = R_ {2} e ^ \ left (\ beta \ left [\ frac {1} {T_ {1}} - \ frac {1} {T_ {2}} \ right] \ right) $$
Where,
$ R_ {1} $ è la resistenza del termistore alla temperatura $ {T_ {1}} ^ {0} K $
$ R_ {2} $ è la resistenza del termistore alla temperatura $ {T_ {2}} ^ {0} K $
$ \ beta $ è la costante di temperatura
Il advantage del trasduttore a termistore è che produrrà una risposta rapida e stabile.
Trasduttore a termocoppia
Il trasduttore a termocoppia produce una tensione di uscita per un corrispondente cambiamento di temperatura in ingresso. Se due fili di metalli diversi vengono uniti insieme per creare due giunzioni, viene chiamata l'intera configurazioneThermocouple. Di seguito è riportato lo schema del circuito della termocoppia di base:
La termocoppia di cui sopra ha due metalli, A e B e due giunzioni, 1 e 2. Considera una temperatura di riferimento costante, $ T_ {2} $ alla giunzione 2. Lascia che la temperatura alla giunzione, 1 sia $ T_ {1} $. La termocoppia genera unemf (forza motrice elettrica), ogni volta che i valori di $ T_ {1} $ e $ T_ {2} $ sono diversi.
Ciò significa che la termocoppia genera un'emf, ogni volta che c'è una differenza di temperatura tra le due giunzioni, 1 e 2 ed è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra queste due giunzioni. Mathematically, può essere rappresentato come
$$ e \ alpha \ left (T_ {1} -T_ {2} \ right) $$
Dove,
$ e $ è la fem generata dalla termocoppia
Il circuito della termocoppia sopra può essere rappresentato come mostrato nella figura sottostante per applicazioni pratiche.
La parte del circuito, che si trova tra le giunzioni caldo e freddo, comprese queste due giunzioni, è un modello equivalente di termocoppia di base. Un galvanometro PMMC è collegato attraverso la giunzione fredda e devia in base alla fem generata attraverso la giunzione fredda.Thermocouple transducer è il trasduttore termoelettrico più comunemente usato.