Đầu dò là một thiết bị điện tử được sử dụng để thay đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Nói chung, một bộ chuyển đổi thay đổi một dạng tín hiệu năng lượng thành một dạng tín hiệu năng lượng khác. Ví dụ về một bộ chuyển đổi là; micrô, pin mặt trời, bóng đèn sợi đốt, động cơ điện, v.v. Những thiết bị này thường được sử dụng khi tín hiệu điện được thay đổi thành các đại lượng vật lý khác như lực, năng lượng, ánh sáng, mô-men xoắn, vị trí, chuyển động, v.v. Có các loại đầu dò khác nhau như dòng điện, áp suất, từ trường, cặp nhiệt điện , áp điện, máy đo sức căng , cảm ứng lẫn nhau và đầu dò điện cơ. Bài viết này thảo luận về một cái nhìn tổng quan về một đầu dò điện cơ - làm việc với các ứng dụng.
Đầu dò điện cơ là gì?
Đầu dò cơ điện là một loại thiết bị được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng âm thanh như trong loa (hoặc) chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu điện như trong micrô. Nói cách khác, thiết bị chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện đã được biết đến. đầu dò điện cơ . Các ví dụ về bộ chuyển đổi cơ điện là; loa, bộ chuyển đổi áp điện, micrô và cơ chế đo của dụng cụ nam châm vĩnh cửu.
Nguyên tắc làm việc của đầu dò cơ điện
Một bộ chuyển đổi cơ điện hoạt động đơn giản bằng cách thay đổi chuyển động cơ học thành các biến thể của dòng điện hoặc điện áp và ngược lại. Các bộ chuyển đổi này chủ yếu được sử dụng làm cơ chế kích hoạt trong các hệ thống điều khiển tự động và cũng như các cảm biến chuyển động cơ học trong công nghệ đo lường và tự động hóa. Việc phân loại các bộ chuyển đổi này có thể được thực hiện dựa trên nguyên tắc chuyển đổi được sử dụng như loại điện từ, điện trở, điện từ, tĩnh điện và cả loại tín hiệu o/p như loại analog & kỹ thuật số.
Các loại đầu dò này được ước tính dựa trên các đặc tính tĩnh & động của chúng, độ nhạy E = Δy/Δx, lỗi tín hiệu tĩnh, dải tần hoạt động của tín hiệu o/p & lỗi chuyển đổi tĩnh.
Sơ đồ đầu dò cơ điện
Đầu dò cơ điện được sử dụng để thực hiện kỹ thuật Capnography được hiển thị bên dưới. Nghiên cứu về sự hết hạn của carbon dioxide được gọi là phép đo áp suất. Đầu dò cơ điện trong sơ đồ sau đây có nguồn sáng hồng ngoại tạo ra bức xạ phổ rộng trong phạm vi từ 2 đến 16 µm. Các nguồn bức xạ hồng ngoại được sử dụng trong capnography phải có độ phát xạ đồng đều, độ bức xạ cao, phổ đồng nhất và diện tích bức xạ lớn. Từ các nguồn thực, bức xạ luôn thấp so với vật đen lý tưởng, vật có độ phát xạ cao nhất.
Dây tóc nóng của đèn halogen vonfram thạch anh chỉ đơn giản là cung cấp đầu ra IR mạnh. Trong sơ đồ trên, tia sáng hồng ngoại băng thông rộng đi qua một bộ lọc IR sau đó nó truyền ánh sáng ở bước sóng hấp thụ cực đại của CO2 như 4,26 µm với băng thông 0,07 μm. Ở tần số thấp, tia sáng được lấy mẫu thông qua một bánh xe chopper đang quay. Khi bánh xe này quay, thì vị trí của chúng là vị trí mà ánh sáng hồng ngoại truyền khắp buồng mẫu và bức xạ được hấp thụ qua các phân tử CO2 có sẵn trong không khí thở ra.
Ở vị trí thứ hai, ánh sáng hồng ngoại truyền khắp mẫu và các buồng tham chiếu. Tại đây, buồng Tham chiếu được niêm phong bằng CO2. Ở vị trí còn lại, không có ánh sáng nào vượt qua bánh xe quay. Bức xạ truyền qua bánh xe không được hấp thụ qua các phân tử CO2 và được thu thập đơn giản bởi bộ tách sóng quang, thường là GeAs điốt quang .
Tần số dòng o/p điốt quang xung tương đương với tần số lấy mẫu & biên độ của nó được điều chỉnh thông qua lượng bức xạ truyền đi. Cường độ tín hiệu dao động được xử lý để quyết định nồng độ CO2 trong hơi thở của bệnh nhân. Vì vậy, bằng cách sử dụng kỹ thuật capnography trong thời gian thực, các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe có thể theo dõi tình trạng thông khí của bệnh nhân và các biến chứng hô hấp tiềm ẩn.
Các loại đầu dò cơ điện
Có nhiều loại đầu dò cơ điện khác nhau được thảo luận dưới đây.
Máy biến áp vi sai biến tuyến tính
LVDT là một bộ chuyển đổi cơ điện, được sử dụng để thay đổi chuyển động thẳng của vật thể mà nó được kết nối cơ học thành một điện áp, dòng điện hoặc tín hiệu điện có thể thay đổi. Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về LVDT.
Vui lòng tham khảo liên kết này để biết thêm về LVĐT .
Đầu dò đàn hồi
Bộ chuyển đổi đàn hồi là một bộ chuyển đổi cơ điện được sử dụng để thay đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Các cấu trúc polyme tối ưu hóa các đầu dò này chủ yếu phụ thuộc vào các đặc tính của chất điện môi. Các thành phần được tối ưu hóa bao gồm silicone Q, polydimethylsiloxane PDMS & polyurethane bán tinh thể PUR. Vì vậy, polyurethane bán tinh thể chủ yếu được ưa thích do hằng số điện môi của nó nằm trong khoảng từ 3 đến 10 và độ dẫn ion cao, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Dải hằng số điện môi polydimethylsiloxane tương đối thấp, từ 2,5 đến 3 và Silicone Q tương tự như polyurethane bán tinh thể mặc dù nó có nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh thấp.
Máy phát điện nano áp điện
Máy phát điện nano áp điện là một loại đầu dò điện cơ được sử dụng để thay đổi năng lượng từ cơ sang điện bằng cách sử dụng các dây nano ZnO áp điện có thể được kích hoạt thông qua các chuyển động vật lý nhỏ & hoạt động ở dải tần số lớn. Chúng được sử dụng trong các ứng dụng chăm sóc sức khỏe sáng tạo vì cách thực hiện đơn giản, tính chất tự cung cấp năng lượng và chuyển đổi năng lượng hiệu quả cao như liệu pháp kích thích điện, trong không gian phát hiện tích cực và thu hoạch năng lượng cơ sinh học của con người thành năng lượng trung gian trên các thiết bị cơ thể.
Chất đàn hồi điện môi
Chất đàn hồi điện môi (DEs) là một bộ chuyển đổi cơ điện, được sử dụng để biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Các chất đàn hồi này hoạt động ở hai chế độ như bộ truyền động và chế độ chung. Ở chế độ bộ truyền động, nó thay đổi năng lượng từ điện sang cơ trong khi ở chế độ chung, nó chuyển đổi năng lượng từ cơ sang điện. Đây là những hệ thống vật liệu thông minh tạo ra các biến dạng lớn. Chúng thuộc nhóm polyme điện động. Chúng có mật độ năng lượng đàn hồi cao và nhẹ.
Ưu điểm và nhược điểm
Các Ưu điểm của đầu dò cơ điện được thảo luận dưới đây.
- Đầu ra của bộ chuyển đổi này có thể được sử dụng dễ dàng bằng cách truyền và xử lý cho mục đích đo lường.
- Các hệ thống điện được điều khiển với dải công suất cực nhỏ.
- Những bộ chuyển đổi này sẽ làm giảm hiệu ứng ma sát cũng như các hiện tượng phi tuyến tính cơ học khác.
- Do công nghệ mạch tích hợp, nhiều hệ thống nhỏ gọn, di động và ít trọng lượng hơn.
- Không có cơ hội thất bại cơ học.
- Vấn đề quán tính khối lượng có thể được giảm bớt.
- Không hao mòn cơ học.
Các nhược điểm của đầu dò điện cơ được thảo luận dưới đây.
- Bộ chuyển đổi này là đắt tiền.
- Trong khi thiết kế mạch, cần xem xét các hiệu ứng lão hóa và độ lệch của các thành phần hoạt động của các tham số. Vì vậy, điều này sẽ làm cho thiết kế trở nên phức tạp.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của đầu dò điện cơ được thảo luận dưới đây.
- Đầu dò cơ điện được sử dụng để biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm thanh hoặc sóng âm thanh thành tín hiệu điện.
- Đầu dò này thay đổi chuyển động vật lý thành điện áp o/p, biên độ & pha trong đó chúng tỷ lệ thuận với vị trí.
- Đầu dò này nhận sóng từ hệ thống điện & truyền chúng đến hệ thống cơ học.
- Chúng được sử dụng để đo độ rung.
- Điều này được sử dụng để cung cấp đầu ra tuyến tính tỷ lệ với đầu vào của chuyển vị góc.
- Một bộ chuyển đổi cơ điện như RVDT chủ yếu được sử dụng để đo chuyển vị góc.
- Thiết bị này thay đổi tín hiệu từ o/p điện sang cơ hoặc vật lý thông qua các bộ phận chuyển động.
- Loại đầu dò này được thiết kế chủ yếu để thay thế động cơ mô-men xoắn trong vòi servo của vòi cố định.
- Đầu dò cơ điện RVDT chuyển đổi chuyển động thẳng của một vật thể mà nó được kết nối cơ học thành một tín hiệu điện tương đương.
Sự khác biệt giữa đầu dò điện cơ và đầu dò điện hóa là gì?
Đầu dò cơ điện là một thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành sóng âm thanh hoặc biến đổi sóng âm thanh thành tín hiệu điện. Đầu dò điện hóa được sử dụng để báo cáo các thay đổi ở dạng tín hiệu điện tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích.
Làm thế nào để bạn chọn đúng đầu dò cơ điện cho một ứng dụng cụ thể?
Có nhiều thông số cần xem xét khi lựa chọn đầu dò cơ điện như phạm vi hoạt động, độ chính xác, nguyên tắc hoạt động, độ nhạy, hiệu ứng tải, khả năng tương thích với môi trường, v.v.
Đầu dò cơ điện có thể được sử dụng trong môi trường nguy hiểm không?
Khi một bộ chuyển đổi cơ điện được kết nối điện với bất kỳ thiết bị nào trong môi trường nguy hiểm thì nên sử dụng rào chắn an toàn điện trong chuỗi kết nối.
Làm thế nào để bạn hiệu chỉnh một bộ chuyển đổi cơ điện?
Đầu dò cơ học phải được hiệu chuẩn trong suốt thời gian sử dụng vì độ nhạy của đầu dò này thay đổi dựa trên cách sử dụng & ứng suất tác dụng lên vật liệu chế tạo chúng. Vì vậy, một phương pháp tương hỗ được sử dụng để hiệu chỉnh đầu dò cơ điện cung cấp mô tả về nguyên tắc của kỹ thuật và sau đó là các ứng dụng của nó trong khi hiệu chuẩn đầu dò cơ điện.
Một số mẹo khắc phục sự cố phổ biến cho đầu dò cơ điện là gì?
- Xử lý sự cố được sử dụng để kiểm tra xem đầu dò có hoạt động hay không bằng vôn kế. Kết nối đầu dò này với vôn kế & kích thích đầu dò thông qua điện áp kích thích thích hợp. Sau đó đo điện áp đầu ra của đầu dò khi không tải.
- Đảm bảo tải trọng và áp suất có ổn định hay không.
- Xác minh sự ổn định của nguồn cấp điện kích thích.
- Kiểm tra millivolt o/p thông qua vôn kế.
- Đảm bảo nhiễu RFI hoặc EMI.
Vì vậy, đây là một cái nhìn tổng quan về cơ điện đầu dò - làm việc nguyên lý, chủng loại, ưu nhược điểm & ứng dụng. Bộ chuyển đổi nhận sóng từ hệ thống điện và truyền chúng đến hệ thống cơ học còn được gọi là bộ chuyển đổi điện từ. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, đầu dò là gì?
