Aktywne przetworniki
Active transducerjest przetwornikiem, który przekształca wielkość nieelektryczną w wielkość elektryczną. Rozważmy wielkości nieelektryczne, takie jak ciśnienie, oświetlenie i temperatura. W związku z tym otrzymamy następujące trzy aktywne przetworniki w zależności od wybranej przez nas wielkości nieelektrycznej.
- Przetwornik piezoelektryczny
- Przetwornik fotoelektryczny
- Przetwornik termoelektryczny
Omówmy teraz kolejno te trzy aktywne przetworniki.
Przetwornik piezoelektryczny
Mówi się, że jest to aktywny przetwornik piezo electric transducer, kiedy wytwarza wielkość elektryczną równoważną ciśnieniu wejściowemu. Następujące trzy substancje wykazują efekt piezoelektryczny.
- Quartz
- Sole Rochelle
- Tourmaline
Efekt piezoelektryczny wykazywany przez te trzy substancje to sole turmalinu, kwarcu i Rochelle, w kolejności rosnącej. W porządku rosnącym wytrzymałości mechanicznej tych trzech substancji są sole Rochelle, kwarc, turmalin.
Quartz jest używany jako przetwornik piezoelektryczny, ponieważ wykazuje umiarkowany efekt piezoelektryczny i ma umiarkowaną wytrzymałość mechaniczną wśród tych trzech substancji piezoelektrycznych.
Przetwornik kwarcowy
Plik circuit diagramprzetwornika kwarcowego pokazano na poniższym rysunku. Jak pokazano na rysunku, kryształ kwarcu jest umieszczony pomiędzy podstawą a elementem sumującym siły. Napięcie wyjściowe można mierzyć na metalowych elektrodach, które są umieszczone po dwóch stronach kryształu kwarcu.
Plik output voltage, $ V_ {0} $ powyżej przetwornika ciśnienia będzie
$$ V_ {0} = \ frac {Q} {C} $$
Przetwornik fotoelektryczny
Mówi się, że przetwornik aktywny jest przetwornikiem fotoelektrycznym, gdy wytwarza wielkość elektryczną, która jest równoważna oświetleniu wejścia światła. Plikcircuit diagram przetwornika fotoelektrycznego pokazano na poniższym rysunku.
Plik working przetwornika fotoelektrycznego wymieniono poniżej.
Step1 - Przetwornik fotoelektryczny uwalnia elektrony, gdy światło pada na jego katodę.
Step2 - Przetwornik fotoelektryczny wytwarza w obwodzie prąd I na skutek przyciągania elektronów do anody.
Możemy znaleźć sensitivity przetwornika fotoelektrycznego za pomocą następującego wzoru.
$$ S = \ frac {I} {i} $$
Gdzie,
$ S $ to czułość fotoelektrycznego przetwornika
$ I $ jest prądem wyjściowym fotoelektrycznego przetwornika
$ i $ to oświetlenie wejścia światła fotoelektrycznego przetwornika
Przetwornik termoelektryczny
Mówi się, że jest to aktywny przetwornik thermo electric transducer, kiedy wytwarza wielkość elektryczną, która jest równoważna wejściu temperatury. Poniższe dwa przetworniki są przykładami przetworników termoelektrycznych.
- Przetwornik termistorowy
- Przetwornik termopary
Omówmy teraz kolejno te dwa przetworniki.
Przetwornik termistorowy
Rezystor, który zależy od temperatury, nazywany jest rezystorem termicznym. Krótko mówiąc, nazywa sięThermistor. Współczynnik temperaturowy termistora jest ujemny. Oznacza to, że wraz ze wzrostem temperatury rezystancja termistora maleje.
Mathematically, zależność między rezystancją termistora a temperaturą można przedstawić jako
$$ R_ {1} = R_ {2} e ^ \ left (\ beta \ left [\ frac {1} {T_ {1}} - \ frac {1} {T_ {2}} \ right] \ right) $$
Where,
$ R_ {1} $ to rezystancja termistora w temperaturze $ {T_ {1}} ^ {0} K $
$ R_ {2} $ to rezystancja termistora w temperaturze $ {T_ {2}} ^ {0} K $
$ \ beta $ to stała temperatury
Plik advantage Przetwornik termistorowy zapewnia szybką i stabilną odpowiedź.
Przetwornik termopary
Przetwornik termopary wytwarza napięcie wyjściowe dla odpowiedniej zmiany temperatury na wejściu. Jeśli dwa druty z różnych metali są połączone ze sobą w celu utworzenia dwóch połączeń, wówczas wywoływana jest cała konfiguracjaThermocouple. Schemat obwodu podstawowej termopary pokazano poniżej -
Powyższa termopara ma dwa metale, A i B oraz dwa złącza 1 i 2. Rozważmy stałą temperaturę odniesienia, $ T_ {2} $ na złączu 2. Niech temperatura na złączu 1 wynosi $ T_ {1} $. Termopara generuje plikemf (siła elektromotoryczna), ilekroć wartości $ T_ {1} $ i $ T_ {2} $ są różne.
Oznacza to, że termopara generuje emf, ilekroć występuje różnica temperatur między dwoma złączami 1 i 2 i jest ona wprost proporcjonalna do różnicy temperatur między tymi dwoma złączami. Mathematically, można go przedstawić jako
$$ e \ alpha \ left (T_ {1} -T_ {2} \ right) $$
Gdzie,
$ e $ to emf generowane przez termoparę
Powyższy obwód termopary można przedstawić, jak pokazano na poniższym rysunku, dla praktycznych zastosowań.
Część obwodu, która znajduje się pomiędzy gorącymi i zimnymi złączami, w tym te dwa złącza, jest równoważnym modelem podstawowej termopary. Galwanometr PMMC jest podłączony w poprzek zimnego złącza i odchyla się zgodnie z emf generowanym na zimnym złączu.Thermocouple transducer jest najczęściej używanym przetwornikiem termoelektrycznym.