Sensör ve Dönüştürücüler Genel Özeti

Dönüştürücü, elektrik enerjisini ışığa veya sese dönüştürmek gibi bir tür enerjiyi diğerine dönüştüren veya bazı fiziksel parametrelere karşılık gelen bir elektrik çıktısı oluşturan cihazlardır.

Giriş/Çıkış Cihazları ile ilgili bu bölümde dönüştürücülerin bir enerji formunu diğerine dönüştüren cihazlar olduğunu gördük. Örneğin, mikrofonlar ses dalgalarını elektrik sinyallerine, motorlar elektrik enerjisini mekanik enerjiye veya ampuller elektrik enerjisini ışığa dönüştürür. Her iki durumda da, Transdüserler, kuruldukları ortamı izlemek veya kontrol etmek için birçok formda elektrik ve elektronik devrelerle arayüzlenebilir.

Elektrik, mekanik, kimyasal, biyolojik, ultrasonik vb. gibi herhangi bir uygulama için seçim yapabileceğiniz binlerce dönüştürücü vardır.

Dönüştürücüler, “sensörler” adı verilen giriş aygıtlarına ve “aktüatörler” adı verilen çıkış aygıtlarına bölünebilir. Yani sensör, bir giriş sinyalini alan veya yanıtlayan bir cihazdır. Oysa aktüatör, bir şeyi harekete geçiren veya hareket ettiren bir cihazdır.

Aşağıda, Sensörler ve Aktüatörlerle ilgili ana özelliklerin bir listesiyle birlikte bu bölümde incelediğimiz dönüştürücülerin bir özeti bulunmaktadır.

Giriş Cihazları veya Sensörler

• Sensörler, bir tür enerjiyi veya miktarı bir elektrik analog sinyaline dönüştüren “Giriş” cihazlarıdır.
• Sensörlerin en yaygın biçimleri Konum, Sıcaklık, Işık, Basınç ve Hızı algılayanlardır.
• Tüm giriş cihazlarının en basiti, anahtar veya basma düğmesidir.
• “Kendinden üreten” sensörler olarak adlandırılan bazı sensörler, termokupllar ve fotovoltaik güneş pilleri gibi ölçülen miktara göre çıkış voltajları veya akımları üretir ve çıkış bant genişliği ölçülen miktarın bant genişliğine eşittir.
• “Modülasyonlu” sensörler olarak adlandırılan bazı sensörler, endüktif sensörler, LDR’ler ve potansiyometreler gibi ölçülen niceliğe göre endüktans veya direnç gibi fiziksel özelliklerini değiştirir ve bir çıkış voltajı veya akımı sağlamak için öngerilimli olmaları gerekir.
• Tüm sensörler düz doğrusal çıkış üretmez ve doğrusallaştırma devresi gerekli olabilir.
• Sensörler düşük çıkış sinyali ile algılama veya amplifikasyon devresi arasında uyumluluk sağlamak için sinyal koşullandırma da gerekli olabilir.
• Ölçülebilen uygun bir elektrik sinyali üretmek için genellikle bir çeşit amplifikasyon gereklidir.
• Enstrümantasyon tipi İşlemsel Yükselteçler, sinyal işleme ve sensör çıkış sinyalinin koşullandırılması için idealdir.

Çıkış Cihazları veya Aktüatörler

• “Çıkış” cihazlarına genellikle Aktüatörler denir ve tüm aktüatörlerin en basiti LED, lamba veya göstergedir.
• Röleler, düşük voltajlı elektronik kontrol sinyallerinin ve yüksek güçlü yük devrelerinin iyi ayrılmasını sağlar.
• Röleler, DC ve AC devrelerinin ayrılmasını sağlar (yani, bir DC kontrol sinyali aracılığıyla bir alternatif akım yolunun değiştirilmesi veya tam tersi).
• Katı hal röleleri hızlı tepki verir, uzun ömürlüdür, temasta ark veya sıçrama olmadan hareketli parça içermez, ancak ısı emici gerektirir.
• Solenoidler, esas olarak pnömatik valfleri, güvenlik kapılarını ve robot tipi uygulamaları açmak veya kapatmak için kullanılan elektromanyetik cihazlardır. Endüktif yüklerdir, bu nedenle bir volan diyotu gereklidir.
• Kalıcı mıknatıslı DC motorlar, alan sargısı olmadığı için eşdeğer sargılı motorlardan daha ucuz ve daha küçüktür.
• Transistör anahtarları basit ON/OFF tek kutuplu kontrolörler olarak kullanılabilir ve darbe genişliği hız kontrolü, kontrol sinyalinin görev döngüsü değiştirilerek elde edilir.
• Motoru bir transistör H köprüsü içine bağlayarak çift yönlü motor kontrolü sağlanabilir.
• Step motorlar, transistör anahtarlama teknikleri kullanılarak doğrudan kontrol edilebilir.
• Bir step motorun hızı ve konumu, açık çevrim modunda çalışabilmesi için darbeler kullanılarak doğru bir şekilde kontrol edilebilir.
• Mikrofonlar, mekanik bir titreşim tarafından üretilen Kızılötesi ses, İşitilebilir ses veya Ultrason aralığındaki akustik dalgaları algılayabilen giriş ses dönüştürücüleridir.
• Hoparlörler, buzzerler, kornalar ve sirenler çıkış cihazlarıdır ve çıkış sesi, nota veya alarm üretmek için kullanılır.