Apa Jenis Transduser dan Aplikasinya

Ada bermacam-macam komponen listrik dan elektronik digunakan untuk membangun sirkuit dan proyek bagi mahasiswa teknik. Komponen tersebut adalah komponen aktif dan pasif, sensor, transduser, pemancar, penerima, modul (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS), dan lain sebagainya. Secara umum, proses transduksi melibatkan pengubahan satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Proses ini terutama mencakup elemen penginderaan untuk merasakan energi input dan kemudian mengubahnya menjadi bentuk lain dengan elemen transduksi. Measurand memberi tahu properti, kuantitas, atau status yang transduser terlihat diterjemahkan menjadi keluaran listrik. Di sini, artikel ini membahas tentang apa itu transduser, jenis transduser, dan aplikasi transduser.

Apa itu Jenis Transduser / Transduser?

Transduser adalah perangkat listrik yang digunakan untuk mengubah satu bentuk energi menjadi bentuk lain. Secara umum, perangkat ini menangani berbagai jenis energi seperti mekanik, energi listrik , energi cahaya, energi kimia, energi termal, energi akustik, energi elektromagnetik, dan sebagainya.

Transduser

Misalnya, pertimbangkan mikrofon yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari di telepon, telepon seluler, yang mengubah suara menjadi sinyal listrik dan kemudian memperkuatnya ke kisaran yang diinginkan. Kemudian, mengubah sinyal listrik menjadi sinyal audio pada output daya loudspeaker. Saat ini, lampu fluorescent digunakan untuk penerangan, mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

Terbaik transduser contoh adalah pengeras suara, mikrofon, posisi, termometer, antena & sensor tekanan. Selain itu, ada berbagai jenis transduser yang digunakan dalam proyek listrik dan elektronik .

Ketentuan untuk Jenis Transduser

Beberapa kondisi yang terutama digunakan untuk menilai transduser dibahas di bawah ini.

Jangkauan Dinamis

Rentang dinamis transduser adalah rasio antara sinyal amplitudo tinggi serta sinyal amplitudo paling kecil sehingga transduser dapat menerjemahkan secara efisien. Saat Transduser memiliki jangkauan dinamis tinggi yang lebih presisi sekaligus sensitif.

Pengulangan

Pengulangan adalah kemampuan transduser untuk menghasilkan keluaran yang sama setelah distimulasi melalui masukan yang serupa.

Kebisingan

Keluaran transduser menambahkan beberapa derau acak. Dalam transduser tipe listrik, kebisingan yang ditambahkan oleh ini dapat berupa listrik karena aksi termal dari muatan di dalam rangkaian. Sinyal kecil dapat dirusak oleh noise lebih banyak daripada sinyal besar.

Histeresis

Dalam properti ini, keluaran dari transduser tidak hanya bergantung pada masukan saat ini, tetapi juga bergantung pada masukan sebelumnya. Misalnya, sebuah aktuator menggunakan rangkaian roda gigi yang memiliki beberapa reaksi, ketika arah pergerakan aktuator terbalik, maka akan ada zona mati sebelum keluaran aktuator terbalik dengan cara bermain di antara gigi roda gigi tersebut.

Jenis Transduser dan Aplikasinya

Ada berbagai jenis transduser seperti transduser tekanan, transduser piezoelektrik, transduser ultrasonik, transduser suhu, dan sebagainya. Mari kita bahas penggunaan berbagai jenis transduser dalam aplikasi praktis.

Beberapa jenis transduser seperti transduser aktif dan transduser pasif didasarkan pada apakah sumber daya diperlukan atau tidak.

Jenis Transduser

Transduser aktif tidak memerlukan sumber daya apa pun untuk pengoperasiannya. Transduser ini bekerja berdasarkan prinsip konversi energi. Mereka menghasilkan sinyal listrik yang proporsional dengan i / p. Contoh terbaik transduser ini adalah termokopel. Sedangkan transduser pasif membutuhkan sumber daya eksternal untuk pengoperasiannya. Mereka menghasilkan output daya dalam bentuk kapasitansi, resistansi. Kemudian itu harus diubah menjadi tegangan atau sinyal arus yang setara. Contoh terbaik dari transduser pasif adalah fotosel.

Transduser Ultrasonik

Fungsi utama transduser ultrasonik adalah mengubah sinyal listrik menjadi gelombang ultrasonik. Transduser ini juga dapat disebut transduser kapasitif atau piezoelektrik.

Transduser Ultrasonik

Penerapan Transduser Ultrasonik

Transduser ini dapat digunakan untuk mengukur jarak suara berdasarkan pantulan. Pengukuran ini didasarkan pada metode yang sesuai dibandingkan dengan metode lurus yang menggunakan skala pengukuran yang berbeda. Daerah yang sulit ditemukan, seperti daerah bertekanan, suhu sangat tinggi, menggunakan metode konvensional, pengukuran jarak bukanlah tugas yang mudah. Jadi, sistem pengukuran berbasis transduser ini dapat digunakan di zona semacam ini.

Penggunaan sistem yang diusulkan 8.051 mikrokontroler , catu daya, modul transduser ultrasonik yang mencakup pemancar dan penerima, blok tampilan LCD digunakan yang ditunjukkan pada diagram blok di atas.

Di sini, jika ada penghalang atau objek apa pun yang ditemukan yang terdeteksi oleh transduser ultrasonik maka ia mentransmisikan gelombang dan dipantulkan kembali dari objek dan gelombang ini diterima oleh transduser. Waktu yang dikonsumsi oleh transduser untuk transmisi & menerima gelombang dapat dicatat dengan mempertimbangkan kecepatan suara. Kemudian, berdasarkan kecepatan suara dan mikrokontroler yang telah terprogram dilakukan sedemikian rupa sehingga jarak diukur dan ditampilkan pada layar LCD. Di sini, tampilan dihubungkan dengan mikrokontroler. Transduser ultrasonik menghasilkan gelombang frekuensi 40kHz.

Transduser Suhu

Transduser suhu adalah perangkat listrik yang digunakan untuk mengubah suhu suatu perangkat menjadi besaran lain seperti energi listrik atau tekanan atau energi mekanik, kemudian besaran tersebut akan dikirim ke perangkat kontrol untuk mengontrol suhu perangkat.

Penerapan Transduser Suhu

Transduser suhu digunakan untuk mengukur suhu udara sedemikian rupa sehingga dapat mengontrol suhu beberapa sistem kontrol seperti AC, pemanas, ventilasi, dan lain sebagainya.

Pengatur kecepatan kipas otomatis berbasis Arduino yang mengendalikan Diagram Blok suhu

Mari kita pertimbangkan contoh praktis transduser suhu yang digunakan untuk mengontrol suhu perangkat apa pun berdasarkan kebutuhan untuk berbagai aplikasi industri. Pengatur kecepatan kipas otomatis berbasis Arduino yang mengontrol suhu dan menunjukkan ukuran suhu pada layar LCD .

Dalam sistem yang diusulkan, IC LM35 digunakan sebagai transduser suhu. Sebuah Papan Arduino digunakan untuk mengontrol berbagai fungsi yang disertakan konversi analog ke digital dan layar LCD yang terhubung pada gambar di atas.

Suhu dapat ditetapkan dengan menggunakan pengaturan seperti INC dan DEC untuk menaikkan dan menurunkan. Berdasarkan suhu yang diukur, modulasi lebar pulsa output daya akan dihasilkan oleh program papan Arduino. Outputnya digunakan untuk kendalikan kipas DC melalui IC driver motor.

Transduser piezoelektrik

Transduser piezoelektrik adalah jenis sensor khusus, dan fungsi utama transduser ini adalah mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dengan cara yang sama, energi listrik dapat diubah menjadi energi mekanik.

Transduser piezoelektrik

Aplikasi Transduser piezoelektrik

• Transduser ini terutama digunakan untuk mendeteksi dampak stick drummer pada bantalan drum elektronik. Dan juga digunakan untuk mendeteksi pergerakan otot, yang dapat dinamakan akseleromiografi.
• Beban mesin dapat ditentukan dengan menghitung tekanan absolut yang beragam, yang dapat dilakukan dengan menggunakan transduser ini sebagai sensor MAP dalam sistem injeksi bahan bakar.
• Sensor ini dapat digunakan sebagai sensor ketukan pada sistem manajemen mesin otomotif untuk memperhatikan ketukan pada mesin.

Transduser Tekanan

Transduser tekanan adalah jenis sensor khusus yang mengubah tekanan yang dipaksakan menjadi sinyal listrik. Transduser ini juga disebut indikator tekanan, manometer, pisometer, pemancar, dan sensor tekanan .

Penerapan Transduser Tekanan

Transduser tekanan digunakan untuk mengukur tekanan kuantitas tertentu seperti gas atau cairan dengan mengubah tekanan menjadi energi listrik. Berbagai jenis transduser ini seperti transduser tegangan yang diperkuat, transduser tekanan dasar pengukur tegangan, transduser tekanan millivolt (mv), transduser tekanan 4-20mA, dan transduser tekanan.

Aplikasi transduser tekanan terutama melibatkan penginderaan ketinggian, penginderaan tekanan, penginderaan level atau kedalaman, penginderaan aliran, dan pengujian kebocoran. Transduser ini dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik di bawah pemecah kecepatan di jalan raya atau jalan raya di mana gaya kendaraan dapat diubah menjadi energi listrik.

Klasifikasi Jenis Transduser

Ada beberapa metode berbeda untuk mengklasifikasikan transduser yang terdiri tetapi tidak terbatas pada fungsi transduser, struktur, sebaliknya terjadinya kerjanya. Sangat mudah untuk mengkategorikan transduser seperti Transduser Input & Output, tetapi mereka diperlakukan seperti konverter sinyal sederhana. Fungsi utama transduser input adalah untuk mengukur besaran dari non-listrik ke listrik.

Di sisi lain, transduser output daya bekerja sangat berlawanan karena kelistrikannya adalah sinyal input sedangkan nonelektrik adalah sinyal keluaran seperti perpindahan, gaya, tekanan, torsi, dll.
Transduser diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan prinsip operasinya seperti listrik, termal, dan mekanis. Tiga metode berikut digunakan untuk mengklasifikasikan transduser.

• Efek Fisik
• Kuantitas fisik
• Sumber energi
• Prinsip Transduksi
• Transduser Primer & Sekunder
• Transduser Analog & Digital
• Transduser & Transduser Terbalik

Efek Fisik

Klasifikasi pertama transduser dapat dilakukan berdasarkan efek fisik. Ini adalah klasifikasi pertama dari transduser yang bergantung pada efek fisik, digunakan untuk mengubah kuantitas dari fisik ke listrik. Misalnya, perubahan elemen tembaga dalam hambatan akan sebanding dengan perubahan suhu. Berikut adalah efek fisik yang digunakan untuk perubahan resistansi, induktansi, kapasitansi, Efek Hall & efek piezoelektrik

Kuantitas fisik

Klasifikasi kedua transduser dapat dilakukan berdasarkan perubahan kuantitas fisik, yaitu penggunaan akhir transduser di belakang konversi. Misalnya, Transduser Tekanan adalah transduser yang mengubah tekanan menjadi sinyal listrik. Klasifikasi berdasarkan transduser berdasarkan kuantitas fisik meliputi yang berikut ini.

• Transduser aliran seperti Flow Meter
• Transduser akselerasi seperti akselerometer
• Transduser suhu seperti termokopel
• Level transduser seperti Torsi Tube
• Transduser tekanan seperti Bourdon Gauge
• Transduser perpindahan seperti Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
• Paksa Transduser seperti dinamometer

Sumber energi

Pengklasifikasian transduser berdasarkan sumber energinya dapat dilakukan melalui dua jenis yaitu sebagai berikut.

• Transduser Aktif
• Transduser Pasif

Transduser Aktif

Dalam jenis transduser ini, energi masukan dapat digunakan sebagai sinyal kontrol saat mentransmisikan energi menggunakan catu daya menuju keluaran proporsional.

Misalnya, dalam transduser aktif seperti pengukur regangan, regangan dapat diubah menjadi resistansi. Namun, karena energi dari elemen tegang lebih sedikit, maka energi untuk keluaran dapat diberikan melalui catu daya eksternal.

Transduser Pasif

Dalam transduser ini, energi masukan dapat diubah langsung menjadi keluaran. Misalnya, transduser pasif seperti Termokopel, di mana energi panas dapat diserap dari input dapat diubah menjadi tegangan atau sinyal listrik.

Prinsip Transduksi

Klasifikasi transduser dapat dilakukan berdasarkan media transduksi. Di sini medianya mungkin kapasitif, resistif, atau induktif berdasarkan metode konversi yang bagaimana transduser input mengubah sinyal input menjadi resistansi, induktansi & kapasitansi masing-masing.

Transduser Primer & Sekunder

Transduser utama meliputi perangkat listrik & mekanik. Perangkat mekanis juga disebut transduser primer, yang digunakan untuk mengubah kuantitas i / p fisik menjadi sinyal mekanis. Fungsi utama transduser kedua digunakan untuk mengubah sinyal dari mekanik ke listrik. Besarnya sinyal output daya terutama bergantung pada sinyal mekanis input daya.

Contoh

Contoh terbaik dari transduser primer dan sekunder adalah Bourdon's Tube karena dengan demikian tabung bekerja seperti transduser primer untuk melihat gaya serta mengubahnya menjadi dislokasi dari ujung terbukanya. Dislokasi ujung terbuka menggerakkan pusat LVDT. Gerakan pusat dapat menginduksi tegangan keluaran yang relatif langsung terhadap dislokasi ujung terbuka tabung.

Oleh karena itu, dua jenis transduksi terjadi di dalam tabung. Pertama, gaya dapat diubah menjadi dislokasi & setelah itu diubah menjadi tegangan menggunakan LVDT. Tabung Bourdon adalah transduser utama sedangkan LVDT adalah transduser sekunder.

Transduser Analog & Digital

Klasifikasi transduser dapat dilakukan berdasarkan sinyal keluarannya yang kontinu atau diskrit.

Fungsi utama transduser Analog adalah mengubah kuantitas input menjadi fungsi konstan. Contoh terbaik dari transduser analog adalah LVDT, termokopel, pengukur regangan & termistor. Transduser digital digunakan untuk mengubah kuantitas input menjadi sinyal digital yang bekerja pada daya rendah atau tinggi.

Transduser digital digunakan untuk mengukur besaran fisik untuk mengirimkan data seperti sinyal digital berkode daripada seperti tegangan atau arus yang terus berubah. Jenis transduser digital adalah Shaft Encoder, Digital Resolver, Digital Tachometer, Hall Effect Sensor & Limit Switches.

Transduser & Transduser Terbalik

Transduser - Perangkat yang mengubah besaran non-listrik menjadi besaran listrik dikenal sebagai transduser.

Transduser Terbalik - Transduser yang mengubah besaran listrik menjadi besaran fisik, jenis transduser tersebut dikenal sebagai transduser terbalik. Transduser memiliki masukan listrik yang tinggi dan keluaran non-listrik yang rendah.

Transduser Strain Gauge

Fungsi utama transduser strain gauge adalah untuk mengubah besaran fisik secara elektrik. Mereka berfungsi melalui perubahan besaran fisik menjadi tekanan mekanis dalam komponen yang dikenal sebagai elemen penginderaan & setelah itu mengubah tegangan secara elektrik menggunakan pengukur regangan.

Strain Gauge

Struktur elemen penginderaan, serta pengukur regangan, dirancang secara optimal untuk memberikan penanganan & produk akurasi yang unggul. Transduser ini diklasifikasikan secara umum berdasarkan penerapannya pada jenis konstruksi / teknik sipil atau jenis umum. Beberapa transduser tipe umum digunakan di bidang konstruksi atau teknik sipil. Jenis transduser strain gauge adalah Wire Strain Gauge, Foil Strain Gauge & Semiconductor Strain Gauge.

Transduser Induktif

Transduser induktif bekerja berdasarkan prinsip perubahan induktansi karena transformasi yang cukup besar dalam jumlah yang akan diukur. Misalnya, LVDT adalah transduser induktif tipe, yang digunakan untuk mengukur perpindahan seperti disparitas tegangan di antara dua tegangan sekundernya. Tegangan ini adalah hasil induksi karena perubahan fluks di dalam kumparan sekunder oleh dislokasi batang besi. Jenis transduser induktif adalah Induktansi Sederhana dan Induktansi Saling Dua Koil.

Transduser Induktif

Karakteristik Jenis Transduser

Karakteristik transduser diberikan di bawah ini yang ditentukan dengan memeriksa respons output daya dari transduser terhadap berbagai sinyal i / p. Kondisi pengujian menciptakan kondisi operasi yang pasti semirip mungkin. Metode komputasi dan statistik standar dapat diterapkan pada data uji.

Karakteristik transduser memainkan peran kunci saat memilih transduser yang sesuai, terutama untuk desain tertentu. Jadi mengetahui karakteristiknya penting untuk pemilihan yang sesuai. Jadi karakteristik transduser dikategorikan menjadi dua jenis seperti statis dan dinamis.

• Presisi
• Resolusi
• Kepekaan
• Melayang
• Linearitas
• Kesesuaian
• Menjangkau
• Histeresis
• Distorsi
• Kebisingan
• Linearitas
• Kepekaan
• Resolusi
• Ambang
• Rentang & Rentang
• Ketepatan
• Stabilitas
• Melayang
• Pengulangan
• Responsivitas
• Ambang
• Impedansi Input & O / P

Karakteristik Statis

Karakteristik statis transduser adalah sekumpulan kriteria tindakan yang dikenali di seluruh kalibrasi statis yang berarti penjelasan nilai pengukuran melalui pemeliharaan kuantitas yang dihitung secara fundamental karena nilai konstan berubah sangat lambat.

Untuk instrumen, seperangkat kriteria dapat didefinisikan untuk menghitung kuantitas yang secara bertahap berubah seiring waktu, sebaliknya sebagian besar konstan yang tidak berbeda dari waktu ke waktu dikenal sebagai karakteristik statis. Ciri-cirinya meliputi berikut ini.

Karakteristik Dinamis

Karakteristik dinamis transduser menyampaikan ke kinerjanya setelah kapasitas yang diukur adalah fungsi waktu yang berubah dengan cepat terhadap waktu. Setelah karakteristik ini bergantung pada kinerja transduser, kuantitas yang diukur pada dasarnya stabil.

Jadi karakteristik ini bergantung pada input dinamis karena mereka bergantung pada parameternya sendiri & karakter sinyal input. Karakteristik dinamis transduser meliputi berikut ini.

• Kesetiaan
• Kecepatan Respon
• Bandwidth
• Kesalahan Dinamis

Secara umum, kedua karakteristik transduser seperti statis & dinamis akan memverifikasi kinerjanya & menentukan seberapa efisien transduser dapat mengenali sinyal masukan yang disukai serta menolak masukan yang tidak perlu.

Aplikasi Jenis Transduser

Aplikasi jenis transduser dibahas di bawah ini.

• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektromagnetik seperti antena, kartrid magnetis, sensor efek hall, kepala baca & tulis disk.
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektromekanis seperti akselerometer, LVDT, galvanometer, sensor tekanan, sel beban, MEMS, potensiometer, sensor aliran udara, motor linier & putar.
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektrokimia seperti sensor oksigen, sensor hidrogen, pengukur pH,
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi elektroakustik seperti speaker, kristal piezoelektrik, mikrofon, transceiver ultrasonik, sonar, dll.
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi fotolistrik seperti LED, fotodioda, dioda laser, sel fotolistrik, LDR, fluoresen, lampu pijar, dan fototransistor.
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi termoelektrik seperti termistor, termokopel, Detektor Suhu Resistensi (RTD)
• Jenis transduser digunakan dalam aplikasi akustik radio seperti Geiger-Muller Tube, pemancar & penerima radio

Jadi, ini semua tentang berbagai jenis transduser digunakan di beberapa proyek listrik dan elektronik . Apakah Anda terpesonamelaksanakan proyek dengan menggunakan transduser? Kemudian, tolong berikan saran Anda dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untuk Anda, apa fungsi utama transduser?