Transdutor - Transducer
Um transdutor é um dispositivo que converte energia de uma forma para outra. Normalmente, um transdutor converte um sinal de uma forma de energia em um sinal de outra.
Os transdutores são frequentemente empregados nos limites dos sistemas de automação , medição e controle , onde os sinais elétricos são convertidos de e para outras grandezas físicas (energia, força, torque, luz, movimento, posição, etc.). O processo de conversão de uma forma de energia em outra é conhecido como transdução.
Tipos
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Os transdutores que convertem grandezas físicas em grandezas mecânicas são conhecidos como transdutores mecânicos; Transdutores que convertem grandezas físicas em grandezas elétricas são conhecidos como transdutores elétricos. Os exemplos são um termopar que muda as diferenças de temperatura em uma pequena tensão ou um transformador diferencial linear variável (LVDT) usado para medir o deslocamento.
Sensores e atuadores
Os transdutores podem ser categorizados de acordo com a direção em que as informações passam por eles:
- Um sensor é um transdutor que recebe e responde a um sinal ou estímulo de um sistema físico. Ele produz um sinal , que representa informações sobre o sistema, que é utilizado por algum tipo de sistema de telemetria, informação ou controle .
- Um atuador é um dispositivo responsável por mover ou controlar um mecanismo ou sistema. É controlado por um sinal de um sistema de controle ou controle manual. É operado por uma fonte de energia, que pode ser força mecânica, corrente elétrica, pressão do fluido hidráulico ou pressão pneumática, e converte essa energia em movimento. Um atuador é o mecanismo pelo qual um sistema de controle atua sobre um ambiente. O sistema de controle pode ser simples (um sistema fixo mecânico ou eletrônico), baseado em software (por exemplo, um driver de impressora, sistema de controle de robô ), um humano ou qualquer outra entrada.
- Os transdutores bidirecionais convertem fenômenos físicos em sinais elétricos e também convertem sinais elétricos em fenômenos físicos. Um exemplo de um transdutor inerentemente bidirecional é uma antena , que pode converter ondas de rádio ( ondas eletromagnéticas ) em um sinal elétrico a ser processado por um receptor de rádio ou traduzir um sinal elétrico de um transmissor em ondas de rádio. Outro exemplo são as bobinas de voz , que são usadas em alto - falantes para traduzir um sinal elétrico de áudio em som e em microfones dinâmicos para traduzir as ondas sonoras em um sinal de áudio.
Sensores ativos vs passivos
- os sensores ativos requerem uma fonte de alimentação externa para operar, o que é chamado de sinal de excitação. O sinal é modulado pelo sensor para produzir um sinal de saída. Por exemplo, um termistor não gera nenhum sinal elétrico, mas ao passar uma corrente elétrica por ele, sua resistência pode ser medida detectando variações na corrente ou voltagem no termistor.
- Os sensores passivos , ao contrário, geram corrente elétrica em resposta a um estímulo externo que serve como sinal de saída sem a necessidade de uma fonte de energia adicional. Esses exemplos são um fotodiodo e um sensor piezoelétrico , termopar .
Características
Algumas especificações usadas para avaliar transdutores:
- Faixa dinâmica : Esta é a razão entre o sinal de maior amplitude e o sinal de menor amplitude que o transdutor pode traduzir efetivamente. Transdutores com faixa dinâmica maior são mais "sensíveis" e precisos.
- Repetibilidade : é a capacidade do transdutor de produzir uma saída idêntica quando estimulado pela mesma entrada.
- Ruído : Todos os transdutores adicionam algum ruído aleatório à sua saída. Em transdutores elétricos, isso pode ser ruído elétrico devido ao movimento térmico de cargas nos circuitos. O ruído corrompe os sinais pequenos mais do que os grandes.
- Histerese : é uma propriedade em que a saída do transdutor depende não apenas de sua entrada atual, mas de sua entrada anterior. Por exemplo, um atuador que usa um trem de engrenagens pode ter alguma folga , o que significa que se a direção do movimento do atuador reverter, haverá uma zona morta antes que a saída do atuador reverta, causada pela folga entre os dentes da engrenagem.
Formulários
Os transdutores são usados em sistemas de comunicação eletrônica para converter sinais de várias formas físicas em sinais eletrônicos e vice-versa . Neste exemplo, o primeiro transdutor pode ser um microfone e o segundo transdutor pode ser um alto - falante .
- Eletromagnético:
- Antenas - converte a propagação de ondas eletromagnéticas de e para sinais elétricos conduzidos
- cartuchos magnéticos - converte o movimento físico relativo de e para sinais elétricos
- Cabeçote de fita , cabeçote de leitura e gravação de disco - converte campos magnéticos em um meio magnético de e para sinais elétricos
- Sensores de efeito Hall - converte um nível de campo magnético em um sinal elétrico
- Pickup (tecnologia musical) - o movimento das cordas de metal induz um sinal elétrico (tensão CA)
- Eletroquímica:
- Eletromecânicos (dispositivos de saída eletromecânicos são genericamente chamados de atuadores ):
- Acelerômetros
- Sensores de fluxo de ar
- Polímeros eletroativos
- Motores rotativos , motores lineares
- Galvanômetros
- Transformadores diferenciais variáveis lineares ou transformadores diferenciais variáveis rotativos
- Células de carga - converte a força em sinal elétrico mV / V usando medidores de tensão
- Sistemas microeletromecânicos
- Potenciômetros (quando usado para medir a posição)
- Sensores de pressão
- Potenciômetros de corda
- Sensores táteis
- Geradores movidos a vibração
- Giroscópios de estrutura vibratória
- Eletroacústica:
- Alto-falantes , fones de ouvido - converte sinais elétricos em som ( sinal amplificado → campo magnético → movimento → pressão do ar)
- Microfones - converte o som em um sinal elétrico (pressão do ar → movimento do condutor / bobina → campo magnético → sinal elétrico)
- Transdutores táteis - converte o sinal elétrico em vibração (sinal elétrico → vibração)
- Cristais piezoelétricos - converte deformações de cristais de estado sólido (vibrações) em e de sinais elétricos
- Geofones - converte um movimento do solo (deslocamento) em tensão (vibrações → movimento do condutor / bobina → campo magnético → sinal)
- Captadores de gramofone - (pressão do ar → movimento → campo magnético → sinal elétrico)
- Hidrofones - converte as mudanças na pressão da água em um sinal elétrico
- Transponders de sonar (pressão da água → movimento do condutor / bobina → campo magnético → sinal elétrico)
- Transceptores ultrassônicos , transmitindo ultrassom (transduzido da eletricidade), bem como recebendo-o após reflexão do som de objetos alvo, disponíveis para geração de imagens desses objetos
- Eletro-óptico ( fotoelétrico ):
- Lâmpadas fluorescentes - converte energia elétrica em luz incoerente
- Lâmpadas incandescentes - converte energia elétrica em luz incoerente
- Diodos emissores de luz - converte energia elétrica em luz incoerente
- Diodos laser - converte energia elétrica em luz coerente
- Fotodiodos , fotoresistores , fototransistores , fotomultiplicadores - converte os níveis de luz em mudança em sinais elétricos
- Fotodetector ou fotoresistor ou resistor dependente de luz (LDR) - converte mudanças nos níveis de luz em mudanças na resistência elétrica
- Tubos de raios catódicos (CRT) - converte sinais elétricos em sinais visuais
- Eletrostática:
- Termoelétrica:
- Detectores de temperatura de resistência (RTD) - converte a temperatura em um sinal de resistência elétrica
- Termopares - converte as temperaturas relativas das junções metálicas em voltagem elétrica
- Termistores (inclui resistor PTC e resistor NTC)
- Radioacústica:
- Tubos Geiger-Müller - converte a radiação ionizante incidente em um sinal de impulso elétrico
- Os receptores de rádio convertem as transmissões eletromagnéticas em sinais elétricos.
- Os transmissores de rádio convertem sinais elétricos em transmissões eletromagnéticas.
