مبدل چیست؟ انواع و کاربردهای مختلف مبدل

شرایط فنی خاصی وجود دارند که با توجه به آن‌ها مبدل‌ها در انواع با کارایی‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند. در ادامه به این شاخصه‌ها اشاره می‌کنیم:

محدوده دینامیکی مبدل، ویژگی مبدل را نسبت به سیگنال با دامنه‌های بالا و پایین مشخص می‌کند. در واقع، محدوده دینامیکی، یک دامنه حداقلی و حداکثری است که مبدل در آن فعالیت موثری دارد. مبدل‌ها با دامنه دینامیکی بالا، کارایی، دقت و حساسیت بالاتری دارند.

تکرارپذیری به معنی توانایی مبدل برای تولید خروجی برابر نسبت به ورودی‌های مشابه است. اگر مبدلی چنین ویژگی نداشته باشد یا سطح ضعیفی از آن را به نمایش بگذارد، ورودی‌های یکسان به خروجی‌های متفاوت می‌انجامند و نمی‌توان به عملکرد درست مبدل اطمینان کرد.

هر خروجی محصول ترانسدیوسر، مقداری نویز را در خود دارد. در مبدل‌های الکتریکی، نویز حاصل ممکن است به دلایل مختلفی چون فعالیت در دمای بالا و مدارهای داغ‌شده دستگاه الکترونیکی باشد. به‌ویژه، سیگنال‌های کوچک آسیب‌پذیرتر هستند و نویز بیشتری را به همراه دارند.

در این شاخصه، خروجی مبدل نه‌ تنها به نوع و میزان ورودی بستگی دارد، بلکه به ورودی قبلی آن نیز وابسته است. به عنوان مثال، در مدارهایی که در آن‌ها، داده‌های تاریخی برای عملکرد و شبیه‌سازی یک فعالیت مهم است، مبدل باید بتواند رکوردهای قبلی را در خروجی کنونی وارد کند.

انواع مختلفی از مبدل‌ها مانند مبدل فشار، مبدل پیروالکتریک، مبدل اولتراسونیک، مبدل دما و غیره، وجود دارند. در ادامه به کاربردهای شاخص این انواع خواهیم پرداخت.
بخصوص، عملکرد برخی از مبدل‌ها مانند مبدل‌های فعال و غیرفعال بر اساس نیاز به منبع تغذیه دسته‌بندی می‌شوند. مبدل‌های فعال، در فرایند عملکردی خود، به هیچ منبع تغذیه‌ای نیاز ندارند. این مبدل‌ها بر اساس اصل تبدیل انرژی کار می‌کنند (انرژی از بین نمی‌رود، فقط از حالتی به حالت دیگر تغییر می‌کند). بهترین نمونه برای ایراد مثال، ترموکوپل‌ها هستند.
مبدل غیرفعال اما، برای فعالیت در مدار به یک منبع تغذیه خارجی نیاز دارد. آن‌ها یک مدار تقویت‌کننده را با خازن و مقاومت تشکیل می‌دهند که در ادامه یک سیگنال یا ولتاژ معادل و هدف را تولید می‌کند. نمونه‌ای از این نوع مبدل‌ها فتوسل است.

اصلی‌ترین عملکرد مبدل اولتراسونیک تبدیل سیگنال الکتریکی به امواج‌ اولتراسوند است. این مبدل را غالبا مبدل‌ خازنی یا پیزوالکتریک نیز می‌خوانند. از آن‌ها می‌توان برای تشخیص فاصله منبع صدا استفاده کرد. بخصوص، در محیط‌های با دما و فشار بالا، اولتراسونیک‌ها ابزارهایی کاربردی در تشخیص فاصله از منبع صدا هستند.

مبدل دما یک دستگاه الکتریکی است که برای تبدیل دمای یک دستگاه به کیفیت‌‌های دیگری مانند انرژی الکتریکی، فشار یا انرژی مکانیکی استفاده می‌شود. همچنین، از یک کنترل‌کننده برای تعیین میزان دمای مبدل و تجهیزات متصل به آن به کار گرفته می‌شود.
از مبدل‌های هوا برای اندازه‌گیری دمای محیط و به‌طور کلی، کنترل دمای سیستم‌های تهویه مطبوع، گرمایش، فن و چیلرها استفاده می‌شود. برای مثال یک تنظیم کننده اتوماتیک سرعت فن مبتنی بر آردوینو کاربردی پر بسامد از مبدل‌های حرارتی در دستگاه‌های الکترونیکی است.

مبدل پیزوالکتریک نوعی حسگر خاص است که وظیفه اصلی آن تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. به همین ترتیب، انرژی الکتریکی را می‌توان با استفاده از این دستگاه به انرژی مکانیکی تبدیل کرد.

اصلی‌ترین کاربردهای مبدل پیزوالکتریک شامل موارد زیر است:

• تشخیص تأثیر درامر چوب‌بر بر روی پدهای درام الکترونیکی
• استفاده از این مبدل‌ها در قالب سنسور MAP در سیستم‌های تزریق سوخت که بار موتور را در قالب فشار موجود در آن ناحیه اندازه‌‌گیری می‌کنند
• استفاده از آن به عنوان تشخیص‌دهنده و اندازه‌گیری میزان ضربه حاصل از عملکرد موتورها

مبدل فشار نوع خاصی از سنسور است که فشار وارد شده به سیگنال‌های الکتریکی را تغییر می‌دهد. به این مبدل‌ها نشانگر فشار، مانومتر، پیزومتر، فرستنده و سنسور فشار نیز گفته می‌شود. مبدل فشار برای اندازه‌گیری فشار یک کمیت خاص مانند گاز یا مایع، با تغییر فشار به انرژی الکتریکی، استفاده می‌شود.
انواع مختلف این مبدل‌ها شامل ترانسدیوسر ولتاژ تقویت‌شده، مبدل فشار پایه کرنش، مبدل فشار میلی‌ولت، مبدل فشار ۴-۲۰ میلی‌آمپر هستند. از این انواع برای اندازه‌گیری فشار، ارتفاع سطح و عمق، جریان و تست نشتی استفاده می‌گردد.