Într-un mediu bazat pe date, în care sistemele de automatizare și AI/ML (inteligență artificială/învățare automată) sunt față și centru în sisteme automatizate, traductorii joacă cel mai crucial și de obicei invizibil.
Acestea pun la distanță Golful dintre lumea fizică și interpretările digitale necesare cu care trebuie să funcționeze astfel de sisteme. Ei interpretează și prezintă caracteristici și fapte fizice și de mediu ca date interpretabile de sistem care pot fi analizate, monitorizate și utilizate în mod fiabil în controlul general sau local al sistemului. Lipsa de traductoare, sisteme automate - automatizare industrială la monitorizarea asistenței medicale și electronice pentru consumatori - sunt orbe de evenimente și nu pot opera nicio formă de control.
O scufundare profundă în știința traducătorilor explorează în mod necesar modul în care acestea transformă lumea fizică în date utilizabile, revizuiește tipurile mai comune, ilustrează principiile lor de lucru și exemplifică aplicațiile pentru claritate.
Ce este un traductor?
În centrul său, un traductor este un dispozitiv care transformă energia între diferite forme. Pentru colectarea și măsurarea datelor, traductorii convertesc cantități fizice, cum ar fi temperatura, presiunea, lumina, sunetul și mișcarea în semnale electrice. - Sistemele digitale le pot procesa, înregistra și analiza. Astfel de sisteme necesită o cunoaștere virtuală exactă și repetabilă a schimbărilor din lumea reală.
Rolul traductorului este de a fi interfața dintre lumea reală și în schimbare și sistemul de analiză automată, care monitorizează, analizează și răspunde la modificările detectate de aceste dispozitive. Ca un exemplu cunoscut, un microfon este un traductor care transformă modificările presiunii aerului (unde acustice, energie mecanică) într -un semnal electric analogic. Transformă energia în presiunea aerului oscilant rapid într -un semnal electric care poate fi înregistrat și analizat și aplicat proceselor ulterioare.
Senzorisunt în centrul majorității aplicațiilor, de la detectarea mediului și controlul proceselor industriale până la diagnosticul medical și electronica pentru consumatori, de la controlul zborului la toaletele de înroșire. Capacitatea lor de a converti schimbările fizice în date fiabile și cuantificabile le -a făcut o piatră de temelie a creșterii tehnologiei și automatizării.
Modul în care traductorii convertesc intrările fizice în semnale electrice
Înțelegerea principiilor de lucru ale traducătorilor necesită o anumită înțelegere a modului în care acestea convertesc fenomenele fizice în ieșiri electrice - atât digitale cât și analogice:
Multe traductoare se bazează pe modificări ale rezistenței la transformarea intrărilor fizice în semnale electrice. Exemple includ indicatoarele de tulpini, care măsoară modificările de rezistență datorate deformării mecanice (întindere sau contracție); termistori, care suferă modificări de rezistență previzibile care sunt proporționale cu temperatura; și benzi bimetalice care suferă modificări fizice proporționale cu temperatura.
Traductorii inductivi funcționează prin detectarea modificărilor cuplării inductive, pe măsură ce un conductor se deplasează într -un câmp magnetic. LVDT-urile folosesc acest principiu pentru a măsura deplasarea, unde senzorii inductivi de formă lungă pot utiliza banda de cupru cu undă sinusoidală ca sursă de inducție, măsurarea modificărilor ciclice care pot fi interpretate prin numărarea pulsului plus detectarea parțială a impulsurilor.
Traductoarele capacitive măsoară modificările capacității, care pot apărea atunci când distanța dintre două plăci conductoare variază în funcție de deplasare. Acest principiu este adesea utilizat în senzorii de presiune și deplasare, producând o măsurare analogică care poate fi utilizată direct sau convertită folosind un convertor analog la digital (ATOD).
Traductoarele piezoelectrice generează o sarcină electrică atunci când se aplică tensiune mecanică. Acest lucru este ideal pentru aplicațiile în care vibrațiile, presiunea sau undele sonore trebuie detectate atunci când frecvența semnalului este relativ ridicată, iar deplasările implicate sunt mici. Traductoarele piezo pot fi extrem de sensibile și sunt comune pentru instrumente științifice și măsurători de sunet/vibrații de înaltă precizie.
Termocuple se bazează pe efectul termoelectric, unde se generează o tensiune datorită diferențelor de temperatură între două conductoare diferite de sârmă metalică, unde joncțiunea oferă un punct de detectare poziționat precis.
Viitorul traducătorilor
Pe măsură ce dezvoltarea tehnologică progresează, traductorii au crescut constant în complexitate, precizie și delicatesă. Este rezonabil să vă așteptați ca acestea să devină și mai precise, mai mici și mai eficiente din punct de vedere energetic, precum și la creșterea diversității detectărilor.
Internet of Things (IoT), dispozitive purtabile și fabricație inteligentă determină cererea pentru tehnologii mai avansate, mai mici și mai fiabile de traductor. Progresele tehnologiei MEMS (sisteme micro-electro-mecanice) duc, de asemenea, la dezvoltarea de noi clase de traductoare miniaturizate care pot fi integrate în dispozitive portabile din ce în ce mai mici și mai mici.
Utilizarea traductoarelor wireless, eliminarea necesității conexiunilor fizice între senzor și sistemul de prelucrare a datelor este deosebit de utilă în mediile îndepărtate sau periculoase, unde conexiunile cu fir pot fi practic. Opțiunile disponibile în acest domeniu continuă să se extindă.
Concluzie
Traductorii sunt stadiul central în multe domenii ale tehnologiei, transformând lumea fizică complexă și dinamică în date fiabile și acționabile. Convertirea cantităților fizice precum presiunea, temperatura, lumina, vibrațiile, câmpurile magnetice, nivelurile de poluanți și mișcarea în semnale electrice, traductoare permit monitorizarea, controlul și automatizarea proceselor pe toate sectoarele. Oportunitățile și tehnologiile de traductor nu sunt probabil să se reducă, deoarece tehnologiile devin mai precise și mai integrante activităților sociale și comerciale.
Înțelegerea principiilor și metodologiilor de bază în aplicațiile traductoarelor este o abilitate cheie pentru oricine este implicat în inginerie, fabricație, asistență medicală și electronică. Înțelegerea și interpretarea lumii reale este preocuparea principală în toate aplicațiile de automatizare și această zonă de cunoștințe continuă să se extindă și să crească în utilitate.