ตัวแปรสัญญาณ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ตัวแปรสัญญาณ (อังกฤษ: Transducer) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงสัญญาณของพลังงานในรูปแบบหนึ่งเป็นพลังงานในอีกรูปแบบหนึ่ง[1] พลังงานดังกล่าวรวมถึง (แต่ไม่จำกัด เพียงเท่านี้) พลังงานไฟฟ้า, เครื่องกล, แม่เหล็กไฟฟ้า (รวมทั้งแสง), พลังงานเคมี, พลังงานเสียง, หรือพลังงานความร้อน ตัวแปรสัญญาณปกติจะหมายถึงเซ็นเซอร์/เครื่องตรวจจับ และใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัดต่างๆ

เซ็นเซอร์จะใช้ในการตรวจสอบพารามิเตอร์ในรูปแบบหนึ่ง และรายงานในอีกรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ซึ่งมักจะเป็นสัญญาณไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ความดันอาจตรวจจับความดัน (รูปแบบเชิงกลของพลังงาน) และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสำหรับจอแสดงผลที่เครื่องวัดระยะไกล

Actuator จะทำงานตรงกันข้ามกับ transducer นั่นคือ actuator รับพลังงานไฟฟ้าและเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนไหว เช่นมอเตอร์ไฟฟ้าและ ลำโพงเป็น actuator ทั้งสองอย่างนี้แปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหว เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน

การประยุกต์ใช้[แก้]

ตัวแปรสัญญาณที่ใช้ในระบบการสื่อสารอิเล็กทรอนิกส์เพื่อแปลงสัญญาณจากรูปแบบทางกายภาพต่างๆ ให้เป็นสัญญาณ อิเล็กทรอนิกส์ และในทางกลับกัน
  • แม่เหล็กไฟฟ้า :
    • สายอากาศ - แปลงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า และแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
    • หัวอ่าน/เขียนเทป ดิสก์ - แปลงสนามแม่เหล็กบนสื่อแม่เหล็กไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า(อ่าน)และแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแม่เหล็ก(เขียน)
    • เซ็นเซอร์ Hall Effect - แปลงระดับของสนามแม่เหล็กเป็นสัญญาณไฟฟ้า
  • ไฟฟ้าเคมี :
    • หัววัดค่า pH
    • เซลล์เชื้อเพลิงแบบไฟฟ้าเคมี
    • เซ็นเซอร์ไฮโดรเจน
  • เครื่องกลไฟฟ้า :
    • โพลีเมอ electroactive มีคุณสมบัติที่จะเปลี่ยนรูปถ้าจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป, เป็น actuator ใช้ทำกล้ามเนื้อเทียมของหุ่นยนต์
    • เครื่องวัดกระแสไฟฟ้า
    • ระบบ Microelectromechanical
    • มอเตอร์โรตารี มอเตอร์แนวราบ
    • เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขับเคลื่อนโดยการสั่นสะเทือน
    • Potentiometer เมื่อนำมาใช้สำหรับการวัดตำแหน่ง
    • หม้อแปลงไฟฟ้าเชิงเส้นตัวแปรแตกต่าง หรือ หม้อแปลงไฟฟ้าโรตารี่ตัวแปรแตกต่าง
    • โหลดเซลล์ - แปลงแรงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าระดับ mV/V โดยใช้มาตรวัดความเครียด
    • มิเตอร์วัดความเร็ว (อังกฤษ: accelerometer)
    • มิเตอร์วัดความเครียด (อังกฤษ: Strain gauge)
    • มิเตอร์วัดแรงดึง (อังกฤษ: String potentiometer)
    • เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศ (อังกฤษ: Air flow sensor)
    • เซ็นเซอร์สัมผัส (อังกฤษ: Tactile sensor)
  • เสียงacoustic :
    • ลำโพง หูฟัง - แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นเสียง (ขยายสัญญาณ → สนามแม่เหล็ก → การเคลื่อนไหว → แรงกดดันอากาศ)
    • ไมโครโฟน - แปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า(แรงดันอากาศ → การเคลื่อนไหวของตัวนำ/ขดลวด → สนามแม่เหล็ก → สัญญาณไฟฟ้า)
    • Pickup (เทคโนโลยีดนตรี) - แปลงการเคลื่อนไหวของสายลวดโลหะเป็นสัญญาณไฟฟ้า(แม่เหล็ก → สัญญาณไฟฟ้า)
    • คริสตัล piezoelectric - แปลงการเปลี่ยนรูปร่างของคริสตัล solid-state (การสั่นสะเทือน) ไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า ใช้ทำ ringer ในโทรศัพท์มือถือ
    • geophone - เปลี่ยนการเคลื่อนไหวของพื้นดิน(การแยกออก)เป็นแรงดันไฟฟ้า ( การสั่นสะเทือน → การเคลื่อนไหวของตัวนำ/ขดลวด → สนามแม่เหล็ก → สัญญาณ )
    • Gramophone pickup - (ความดันอากาศ → เคลื่อนไหว → สนามแม่เหล็ก → สัญญาณไฟฟ้า )
    • Hydrophone - แปลงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันน้ำเป็นสัญญาณไฟฟ้า
    • Sonar transponder (แรงดันน้ำ → การเคลื่อนไหวของตัวนำ/ขดลวด → สนามแม่เหล็ก → สัญญาณไฟฟ้า)
    • Ultrasonic transceiver ส่งสัญญาณอัลตราซาวนด์ที่ได้รับจากการสะท้อนกลับเมื่อเสียงกระทบวัตถุเป้าหมาย ใช้สร้างภาพของวัตถุนั้น
  • Electro-optical (Photoelectric):
    • หลอดไฟ, LED, Laser Diode - แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่ไม่ต่อเนื่องกัน
    • Photodiode, photoresistor, phototransistor, photomultiplier - แปลงการเปลี่ยนระดับแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
    • Photodetector หรือ photoresistor หรือ ตัวต้านทานขึ้นอยู่กับแสง (LDR ) - แปลง เปลี่ยนแปลงระดับแสงสว่างมาเป็นการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานไฟฟ้า
  • ไฟฟ้าสถิต :
    • Electrometer เครี่องวัดไฟฟ้าสถิต
องค์ประกอบง่ายๆของ Peltier Cooler, ขั้ว Thermoelectric ต่อขนานกันด้านอุณหภูมิแต่อนุกรมกันด้านไฟฟ้า
  • Thermoelectric:
    • ตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (อังกฤษ: Resistance Temperature Detector) หรือ RTD - แปลงอุณหภูมิของตัวต้านทานให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
    • คู่ควบความร้อน - แปลงอุณหภูมิสัมพันธ์ของรอยต่อโลหะให้เป็นแรงดันไฟฟ้า
    • Peltier Cooler - แปลงอุณหภูมิสัมพัทธ์ของรอยต่อโลหะให้เป็นแรงดันไฟฟ้าหรือกลับกัน ใช้ในการหล่อเย็น CPU ใน PC หรือเป็นตัวกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก
    • เทอร์มิสเตอร์ (รวมตัวต้านทานแบบ Positive Temperature Coefficient (PTC) และ ตัวต้านทานแบบ Negative Temperature Coefficient (NTC)
  • Radioacoustic :
    • Geiger–Müller tube - แปลงการแผ่รังสีที่ถูก ionize ให้เป็นสัญญาณแรงกระตุ้นไฟฟ้า
    • ตัวรับ (วิทยุ)
    • เครื่องส่งสัญญาณ - แปลงสัญญาณเสียงให้เป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าส่งกระจายเสียง

ดูเพิ่ม[แก้]

  • Tactile sensor
  • Horn analyzer

อ้างอิง[แก้]

  1. Agarwal, Anant. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits.Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, 2005, p. 43