امروزه یکی از مشکلات و معضلات مهندسین برق و رشته مهندسی برق تبدیل پارامترهای آنالوگ مانند دما، سرعت، شتاب، درجه حرارت، وزن و… به پارامترهای دیجیتال است. این پارامترهای آنالوگ باید به زبان دیجیتال ترجمه شوند تا در دنیای دیجیتال امروز معنا پیدا کنند. به همین دلیل نیاز به ترنسدیوسر همواره در صنعت برق احساس می شود. با آذر نیرو تا انتهای این مقاله همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در مورد ترنسدیوسر پیدا کنید.
ترنسدیوسر چیست؟
ترنسدیوسر (Transducer) وسیله ای است که سیگنال الکتریکی یا مکانیکی را از یک دستگاه به سیگنال الکتریکی دیگر تبدیل می کند. در دنیای برق صنعتی پارامترها و سیگنال های مختلفی مانند جریان و ولتاژ AC و DC در رنج های گوناگون دما، وزن و … وجود دارد. از سوی دیگر، دستگاه هایی مانند PLC وجود دارند که تنها دو پارامتر خاص جریان و ولتاژ را به عنوان ورودی می پذیرند یا به عبارتی تنها این دو پارامتر برای آنها قابلفهم است. وظیفه یک ترنسدیوسر تبدیل پارامترهای بی شماری از دنیای برق صنعتی به دو پارامتر ولتاژ و جریان است.
انواع ترنسدیوسر در صنعت برق کدامند؟
- فرکانس
- مقاومت
- ولتاژ
- توان اکتیو و راکتیو
- جریان
- ضریب توان
- دما
- فشار
- خازنی
- قابل برنامهریزی
انواع ترنسدیوسر کدامند؟
دو نوع مختلف مبدل وجود دارد:
1.ترنسدیوسر/مبدل ورودی
مبدل یا ترنسدیوسر ورودی شکل انرژی فیزیکی را به خود می گیرد و آن را به یک سیگنال قابل اندازه گیری تبدیل می کند. به عنوان مثال، یک میکروفون انرژی صدا را گرفته و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که می تواند از طریق سیم به تقویت کننده ارسال شود. در واقع وظیفه یک مبدل ورودی تبدیل کمیت فیزیکی غیر الکتریکی به سیگنال الکتریکی است. با این مبدل می توان کمیت های فیزیکی مانند صدا یا نور را به کمیت های الکتریکی مانند ولتاژ یا جریان تبدیل کرد. مانند میکروفون
یک ترنسدیوسر فشار هم یک ترنسدیوسر ورودی است. این مبدل ها کمیت های فیزیکی را به اعداد تبدیل می کنند. به گونه ای که بتوان آنها را سنجید و فهمید.
2.ترنسدیوسر خروجی
مبدل خروجی یا محرک، سیگنال الکتریکی را می گیرد و آن را به شکل دیگری از انرژی تبدیل می کند. مانند لامپ که الکتریسیته را به نور و موتوری که الکتریسیته را به حرکت تبدیل می کند. انواع مختلفی از مبدل ها برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی وجود دارد.
انتخاب ترانسدیوسر مناسب
برای انتخاب ترانسدیوسر مناسب می توانیم چک لیستی تهیه کرده و آن را دنبال کنیم. عوامل مهم در انتخاب یک مبدل کارآمد به شرح زیر است:
1.اصول کارکرد
بسته به نحوه عملکرد ترنسدیوسر انتخابی، مبدل می تواند از هر نوع باشد. مقاومت، سلفی، ظرفیت، فوتوالکتریک، پیزوالکتریک و غیره.
2.حساسیت
آیا حساسیت این ترنسدیوسر برای محیط کار و کنترل مناسب است تا با آن هماهنگ شود؟
3.محدوده عملیاتی
بهتر است مبدل انتخابی دارای محدوده عملیاتی وسیعی باشد تا اگر چیزی از کنترل خارج شود باعث آسیب دائمی به تجهیزات نشود.
4.دقت
دقت با حساسیت متفاوت است، یک ترنسدیوسر خوب باید بتواند تغییرات کوچک را مدت ها پس از اندازه گیری تشخیص دهد، دقت بالا و حساسیت خوب قطعا مورد نیاز است.
5.خطا
متأسفانه به دلیل عدم کیفیت ساخت مناسب، برخی از ترنسدیوسرها خطاهای ثابتی را نشان می دهند و باید ریست و کالیبره شوند.
6.سازگاری با محیط کاری
ترنسدیوسر را بر اساس نوع و شدت محیط صنعتی انتخاب کنید.
7.ابعاد و حجم
برای برخی از کاربردهای خاص که به ابعاد ترنسدیوسر خاصی نیاز دارند، باید به ابعاد ترنسدیوسری که انتخاب می کنید توجه کنید.
8.ثبات و قابلیت اطمینان
از آنجایی که ترنسدیوسر 24 ساعت شبانه روز در مدار است، دوام و قابلیت اطمینان یک ترنسدیوسر می تواند یکی از عوامل اصلی انتخاب باشد.
راندمان ترنسدیوسرها چه میزان است؟
راندمان عامل مهمی در هنگام در نظر گرفتن ترنسدیوسرها است. راندمان مبدل به عنوان نسبت توان خروجی نوع مورد نظر به کل توان ورودی توصیف می شود. اساساً هیچ ترنسدیوسری کاملاً بهینه نیست. مقداری انرژی اغلب در طول فرآیند تبدیل از دست می رود. برخی از مبدل ها به طور کلی بهتر از سایرین هستند. نمونه ای از مبدل کارآمد آنتن رادیویی است که انرژی فرکانس رادیویی را به میدان الکترومغناطیسی تبدیل می نماید. اگر آنتن به درستی کار کند، این فرآیند می تواند 80٪ یا بیشتر کامل باشد. از طرفی تقریباً تمام موتورهای الکتریکی با راندمان کمتر از 50 درصد کار می کنند.
کاربرد ترنسدیوسر چیست؟
با توجه به کاربرد گسترده ترنسدیوسر ها در زمینه های مختلف، کاربرد آنها را در زیر با هم بررسی خواهیم کرد:
- الکترومغناطیس: ترنسدیوسر های متنوعی در این بخش وجود دارد. آنتن ها امواج الکترومغناطیسی را به سیگنال تبدیل می کنند. نوار ضبط صوت و هر ابزاری که دارای مدار مغناطیسی هست میتواند، از یک ترنسدیوسر برای تبدیل انرژی استفاده نماید.
- الکتروشیمی: شاخه ای از شیمی فیزیک یا شیمی تجربی که به مطالعه واکنش های شیمیایی ناشی از عبور جریان الکتریسیته می پردازد. کاربردهای میدانی مبدلها در میلههای pH، سلولهای سوختی الکتروشیمیایی و حسگرهای هیدروژن است.
- الکترومکانیکی: حوزه کاربرد ترنسدیوسرها شتاب سنج،پتانسیومتر،موتورهای الکتریکی،برق کافت پلیمر،حسگر لمسی و حسگر جریان باد میباشد.