변환기

Transducer
이 기사는 엔지니어링 장치에 대한 것입니다.컴퓨터 공학에서 비슷하게 명명된 개념은 유한 상태 변환기를 참조하십시오.
트랜지스터와 혼동하지 마십시오.

변환기는 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 장치이다.일반적으로 변환기는 한 형태의 에너지 신호를 다른 [1]형태의 신호로 변환합니다.

변환기는 종종 다른 물리적 양(에너지, 힘, 토크, 빛, 움직임, 위치 등)으로 변환되거나 변환되는 자동화, 측정 및 제어 시스템의 경계에 사용됩니다.어떤 형태의 에너지를 다른 에너지로 변환하는 과정을 [2]변환이라고 한다.

종류들

기계 변환기
  • 물리적 양을 기계적 양으로 변환하거나 그 반대로 변환하는 기계적 변환기
  • 그러나 전기 변환기는 물리적 양을 전기적 양 또는 신호로 변환합니다.예를 들어 다음과 같습니다.
    • 온도 차이를 작은 전압으로 바꾸는 열전대
    • 전기 신호를 통해 변위(위치) 변화를 측정하는 데 사용되는 LVDT(Linear Variable Differential Transform)입니다.

센서, 액추에이터 및 트랜시버

변환기는 변환기를 통과하는 방향에 따라 분류할 수 있습니다.

  • 센서는 물리적 [3][4][2]시스템으로부터 신호 또는 자극을 수신하고 이에 반응하는 변환기입니다.이는 시스템에 대한 정보를 나타내는 신호를 생성하며, 이는 일종의 원격 측정, 정보 또는 제어 시스템에서 사용됩니다.
  • 액추에이터는 메커니즘 또는 시스템을 이동하거나 제어하는 장치입니다.제어 시스템 또는 수동 제어의 신호에 의해 제어됩니다.이것은 기계적 힘, 전류, 유압 또는 공압인 에너지원에 의해 작동되며 이 에너지를 운동으로 변환합니다.액추에이터는 제어 시스템이 환경에 작용하는 메커니즘입니다.제어 시스템은 단순(고정 기계 또는 전기 시스템), 소프트웨어 기반(예: 프린터 드라이버, 로봇 제어 시스템), 사람 또는 기타 [2]입력일 수 있습니다.
  • 양방향 변환기(can)는 물리적 현상을 전기적 신호로 변환하고 전기적 신호를 물리적 현상으로 변환합니다.본질적으로 쌍방향 변환기의 예는 안테나를 들 수 있다.안테나는 전파(전자파)를 무선수신기에 의해 처리되는 전기신호로 변환하거나 송신기로부터의 전기신호를 전파로 변환할 수 있다.또 다른 예로는 확성기에서 전기 오디오 신호를 소리로 변환하기 위해, 동적 마이크에서 음파를 오디오 [2]신호로 변환하기 위해 사용되는 보이스 코일이 있습니다.
  • 트랜시버는 동시 양방향 기능을 통합합니다.가장 흔한 예는 (트랜폰더라고 불리는 항공기에서) 거의 모든 형태의 무선 통신과 네트워크 장치 연결에 사용되는 무선 송수신기입니다.또 다른 예로는 의료용 초음파(에코) 스캔에 사용되는 초음파 트랜시버가 있습니다.

액티브 센서와 패시브 센서

능동형 변환기는 작동하기 위해 들뜸 신호라고 불리는 외부 전원이 필요합니다.신호는 센서에 의해 변조되어 출력 신호를 생성합니다.예를 들어 서미스터는 전기신호를 발생시키지 않지만 서미스터를 통해 전류를 흘림으로써 [5][2]서미스터 전체의 전류 또는 전압의 변화를 검출함으로써 서미스터의 저항을 측정할 수 있다.

반면 수동형 변환기는 추가 에너지원이 필요 없이 출력 신호 역할을 하는 외부 자극에 반응하여 전류를 발생시킵니다.이러한 예로는 포토다이오드, 압전 센서, 광전극, [5]열전대가 있습니다.

특성.

변환기의 등급을 매기는 데 사용되는 일부 사양은 다음과 같습니다.

  • 동적 범위:이는 변환기가 효과적으로 [2]변환할 수 있는 최대 진폭 신호와 최소 진폭 신호 사이의 비율입니다.동적 범위가 큰 변환기는 더 "민감하고" 정확합니다.
  • 반복성:이는 변환기가 동일한 입력에 의해 자극될 때 동일한 출력을 생성할 수 있는 기능입니다.
  • 노이즈: 모든 변환기는 출력에 랜덤 노이즈를 추가합니다.전기 변환기에서 이는 회로 내 전하의 열운동으로 인한 전기 노이즈일 수 있습니다.노이즈는 큰 신호보다 작은 신호를 더 손상시킵니다.
  • 이력:이는 변환기의 출력이 현재 입력뿐만 아니라 과거 입력에 따라 달라지는 특성입니다.예를 들어 기어 트레인을 사용하는 액추에이터에는 약간의 백래시가 있을 수 있습니다. 즉, 액추에이터의 운동 방향이 반전될 경우 기어 톱니 사이의 유격으로 인해 액추에이터 출력이 반전되기 전에 데드 존이 존재하게 됩니다.

적용들

변환기는 다양한 물리적 형태의 신호를 전자 신호로 변환하기 위해 전자 통신 시스템에서 사용됩니다. 그 반대도 마찬가지입니다.이 예에서 첫 번째 변환기는 마이크, 두 번째 변환기는 스피커가 될 수 있습니다.

전자파

전기화학

전기 기계

전기 기계식 입력은 미터와 센서를 공급하지만, 전기 기계식 출력 장치는 일반적으로 액추에이터라고 불립니다.

전기 음향

전기 광학

광전이라고도 합니다.

정전

열전

  • 저항 온도 감지기(RTD) – 온도를 전기 저항 신호로 변환
  • 열전대 – 금속 접합부의 상대 온도를 전기 전압으로 변환
  • 서미스터(PTC 저항 및 NTC 저항 포함)

라디오 음향

  • 가이거 뮐러 튜브 – 입사한 이온화 방사선을 전기 임펄스 신호로 변환
  • 라디오 수신기는 전자파 전송을 전기 신호로 변환합니다.
  • 무선 송신기는 전기 신호를 전자파 전송으로 변환합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 아가왈, 아난트아날로그 및 디지털 전자회로의 기초.매사추세츠공대 전기공학 및 컴퓨터과학부, 2005, 43페이지
  2. ^ a b c d e f g Winer, Ethan (2013). "Part 3". The Audio Expert. New York and London: Focal Press. ISBN 978-0-240-82100-9.
  3. ^ Fraden J. (2016년)최신 센서 핸드북:물리, 설계 및 응용 프로그램 제5호스프링거 1페이지
  4. ^ 칼란타르자데, K. (2013년)센서:입문 코스 2013년판.스프링거 1페이지
  5. ^ a b Fraden J. (2016년)최신 센서 핸드북:물리, 설계 및 응용 프로그램 제5호스프링거 7페이지

외부 링크

Wikimedia Commons에는 변환기와 관련된 미디어가 있습니다.