ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার: কাজ, প্রকার এবং এর প্রয়োগ

একটি ট্রান্সডুসার হল একটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস যা শক্তিকে এক ফর্ম থেকে অন্য ফর্মে পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, একটি ট্রান্সডিউসার শক্তি সংকেতের এক রূপকে শক্তি সংকেতের অন্য রূপ পরিবর্তন করে। ট্রান্সডুসারের উদাহরণ হল; মাইক্রোফোন, সৌর কোষ, ভাস্বর আলোর বাল্ব, বৈদ্যুতিক মোটর, ইত্যাদি। এই ডিভাইসগুলি প্রায়শই ব্যবহৃত হয় যেখানে বৈদ্যুতিক সংকেতগুলিকে শক্তি, শক্তি, আলো, টর্ক, অবস্থান, গতি ইত্যাদির মতো অন্যান্য শারীরিক পরিমাণে পরিবর্তন করা হয়। বিভিন্ন ধরনের ট্রান্সডুসার যেমন বর্তমান, চাপ, চৌম্বক ক্ষেত্র, থার্মোকল , পাইজোইলেকট্রিক, বিকৃতি পরিমাপক , পারস্পরিক আনয়ন, এবং ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার। এই নিবন্ধটি একটি একটি ওভারভিউ আলোচনা ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার - অ্যাপ্লিকেশনগুলির সাথে কাজ করা।

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার কি?

একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার হল এমন এক ধরনের যন্ত্র যা একটি বৈদ্যুতিক সংকেতকে শব্দ তরঙ্গে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয় যেমন একটি লাউডস্পীকারে (বা) একটি শব্দ তরঙ্গকে একটি মাইক্রোফোনের মতো বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে। অন্য কথায়, যে ডিভাইসটি যান্ত্রিক গতিকে বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে তা পরিচিত ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার . ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার উদাহরণগুলি হল; একটি লাউডস্পিকার, একটি পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডুসার, একটি মাইক্রোফোন এবং স্থায়ী-চুম্বক যন্ত্রের পরিমাপ প্রক্রিয়া।

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারের কাজের নীতি

একটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার কেবল যান্ত্রিক গতিকে একটি কারেন্ট বা ভোল্টেজের বৈচিত্র্য এবং তদ্বিপরীত পরিবর্তন করে কাজ করে। এই ট্রান্সডুসারগুলি প্রধানত স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার মধ্যে সক্রিয় প্রক্রিয়া হিসাবে এবং পরিমাপ ও অটোমেশন প্রযুক্তির মধ্যে যান্ত্রিক গতির সেন্সর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক, রেজিস্টিভ, ম্যাগনেটোইলেকট্রিক, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক প্রকার এবং এনালগ এবং ডিজিটাল প্রকারের মতো o/p সংকেতের ধরন হিসাবে ব্যবহৃত রূপান্তর নীতির উপর ভিত্তি করে এই ট্রান্সডুসারগুলির শ্রেণীবিভাগ করা যেতে পারে।

এই ধরনের ট্রান্সডুসারগুলিকে তাদের স্থির এবং গতিশীল বৈশিষ্ট্য, সংবেদনশীলতা E = Δy/Δx, স্ট্যাটিক সিগন্যাল ত্রুটি, o/p সিগন্যালের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা এবং স্ট্যাটিক রূপান্তর ত্রুটির উপর নির্ভর করে অনুমান করা হয়।

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার ডায়াগ্রাম

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার যা ক্যাপনোগ্রাফি কৌশল বাস্তবায়ন করতে ব্যবহৃত হয় তা নীচে দেখানো হয়েছে। কার্বন ডাই অক্সাইডের মেয়াদ শেষ হওয়ার অধ্যয়নকে ক্যাপনোমেট্রি বলা হয়। নিচের চিত্রে ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারে একটি IR আলোর উৎস রয়েছে যা 2 থেকে 16 µm পরিসরে ব্রড-স্পেকট্রাম বিকিরণ তৈরি করে। ক্যাপনোগ্রাফিতে ব্যবহৃত IR বিকিরণ উত্সগুলির অভিন্ন নির্গমন, উচ্চ বিকিরণ, বর্ণালী অভিন্নতা এবং বৃহৎ দীপ্তিময় এলাকা থাকা উচিত। বাস্তব উত্স থেকে, বিকিরণ সর্বদা একটি আদর্শ ব্ল্যাকবডির তুলনায় কম থাকে, যার নির্গততা সর্বোচ্চ।

কোয়ার্টজ টংস্টেন হ্যালোজেন ল্যাম্প গরম ফিলামেন্ট সহজভাবে IR আউটপুট কাছাকাছি শক্তিশালী প্রদান করে. উপরের চিত্রে, ব্রডব্যান্ড ইনফ্রারেড আলোক রশ্মি একটি IR ফিল্টারের মধ্য দিয়ে যায় তারপর এটি 0.07 μm ব্যান্ডউইথ সহ 4.26 µm মত CO2-এর সর্বাধিক শোষণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো প্রেরণ করে। কম ফ্রিকোয়েন্সিতে, আলোক রশ্মি একটি ঘূর্ণায়মান হেলিকপ্টার চাকার মাধ্যমে নমুনা করা হয়। একবার এই চাকাটি ঘুরলে, তারপরে তাদের re একটি অবস্থান যেখানে ইনফ্রারেড আলো সমগ্র নমুনা চেম্বার জুড়ে প্রেরণ করে এবং বিকিরণটি নিঃশ্বাস ত্যাগ করা বাতাসের মধ্যে উপলব্ধ CO2 অণুর মাধ্যমে শোষিত হয়।

দ্বিতীয় অবস্থানে, ইনফ্রারেড আলো সমগ্র নমুনা এবং রেফারেন্স চেম্বার জুড়ে প্রেরণ করে। এখানে, রেফারেন্স চেম্বারটি CO2 দিয়ে সিল করা হয়েছে। অবশিষ্ট স্থানে, কোন আলো ঘূর্ণন চাকা অতিক্রম করে না. যে বিকিরণটি চাকা জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে তা CO2 অণুর মাধ্যমে শোষিত হয় না এবং কেবল ফটোডিটেক্টর দ্বারা সংগ্রহ করা হয়, সাধারণত একটি GeAs ফটোডিওড .

স্পন্দিত ফটোডিওড o/p বর্তমান ফ্রিকোয়েন্সি স্যাম্পলিং এর সমতুল্য এবং এর প্রশস্ততা প্রেরিত বিকিরণের পরিমাণের মাধ্যমে সামঞ্জস্য করা হয়। রোগীর শ্বাস-প্রশ্বাসে CO2 এর ঘনত্ব নির্ধারণের জন্য দোদুল্যমান সংকেতের তীব্রতা প্রক্রিয়া করা হয়। তাই রিয়েল-টাইমে ক্যাপনোগ্রাফি কৌশল ব্যবহার করে, রোগীদের বায়ুচলাচল অবস্থা এবং সম্ভাব্য শ্বাস-প্রশ্বাসের জটিলতাগুলি স্বাস্থ্যসেবা প্রদানকারীদের দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে।

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারের ধরন

বিভিন্ন ধরণের ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার রয়েছে যা নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

লিনিয়ার ভেরিয়েবল ডিফারেনশিয়াল ট্রান্সফরমার

এলভিডিটি হল একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার, যা বস্তুর রেক্টিলাইনার গতি পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয় যার সাথে এটি একটি পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ, কারেন্ট বা বৈদ্যুতিক সংকেতে যান্ত্রিকভাবে সংযুক্ত থাকে। LVDT সম্পর্কে আরও জানতে এই লিঙ্কটি দেখুন।

সম্পর্কে আরো জানতে এই লিঙ্ক পড়ুন অনুগ্রহ করে এলভিডিটি .

ইলাস্টোমেরিক ট্রান্সডুসার

ইলাস্টোমেরিক ট্রান্সডুসার হল একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার যা বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়। এই ট্রান্সডুসারগুলিকে অপ্টিমাইজ করে পলিমারিক কাঠামোগুলি মূলত অস্তরক বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। অপ্টিমাইজ করা সদস্যদের মধ্যে রয়েছে সিলিকন Q, পলিডাইমিথাইলসিলোক্সেন PDMS এবং সেমিক্রিস্টালাইন পলিউরেথেন PUR। সুতরাং, সেমিক্রিস্টালাইন পলিউরেথেন প্রধানত 3 থেকে 10 এর অস্তরক ধ্রুবক পরিসীমা এবং উচ্চ আয়নিক পরিবাহিতা, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রায় পছন্দ করা হয়। Polydimethylsiloxane ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক পরিসীমা 2.5 থেকে 3 এর মধ্যে তুলনামূলকভাবে কম এবং সিলিকন Q সেমিক্রিস্টালাইন পলিউরেথেনের অনুরূপ যদিও এটির একটি কম গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা রয়েছে।

পাইজোইলেকট্রিক ন্যানোজেনারেটর

পাইজোইলেকট্রিক ন্যানোজেনারেটর হল এক ধরনের ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার যা পাইজোইলেকট্রিক জেডএনও ন্যানোয়ার ব্যবহার করে যান্ত্রিক থেকে বৈদ্যুতিক শক্তি পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয় যা ছোট শারীরিক গতির মাধ্যমে সক্রিয় করা যায় এবং ফ্রিকোয়েন্সির বিশাল পরিসরে কাজ করা যায়। এগুলি উদ্ভাবনী স্বাস্থ্যসেবা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা হয় কারণ তাদের সহজ বাস্তবায়ন, স্ব-শক্তির প্রকৃতি এবং বৈদ্যুতিক উদ্দীপনা থেরাপির মতো অত্যন্ত দক্ষ শক্তি রূপান্তর, সক্রিয় সনাক্তকরণের জায়গায় এবং শরীরের ডিভাইসের উপরে মধ্যস্থতাকারী শক্তিতে মানব বায়োমেকানিক্যাল শক্তি সংগ্রহের জায়গায়।

অস্তরক ইলাস্টোমার

ডাইলেক্ট্রিক ইলাস্টোমার (DEs) হল একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার, যা বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়। এই ইলাস্টোমার দুটি মোডে কাজ করে যেমন অ্যাকচুয়েটর এবং জেনারেল। অ্যাকুয়েটর মোডে, এটি বৈদ্যুতিক থেকে যান্ত্রিক শক্তিতে পরিবর্তন করে যেখানে, সাধারণ মোডে, এটি শক্তিকে যান্ত্রিক থেকে বৈদ্যুতিক রূপান্তর করে। এগুলি হল স্মার্ট উপাদান সিস্টেম যা বড় স্ট্রেন তৈরি করে। এগুলি ইলেক্ট্রোঅ্যাকটিভ পলিমার গ্রুপের অন্তর্গত। এগুলির উচ্চ স্থিতিস্থাপক শক্তি ঘনত্ব রয়েছে এবং হালকা ওজনের।

সুবিধাগুলি এবং অসুবিধাগুলি

দ্য ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসারের সুবিধা নীচে আলোচনা করা হয়.

• এই ট্রান্সডুসার আউটপুট পরিমাপের উদ্দেশ্যে প্রেরণ এবং প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে সহজেই ব্যবহার করা যেতে পারে।
• বৈদ্যুতিক সিস্টেমগুলি শক্তির একটি অত্যন্ত ছোট পরিসরের সাথে নিয়ন্ত্রিত হয়।
• এই ট্রান্সডুসারগুলি ঘর্ষণ প্রভাবের পাশাপাশি অন্যান্য যান্ত্রিক অ-রৈখিকতাও কমিয়ে দেবে।
• ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট প্রযুক্তির কারণে, অনেক সিস্টেম কমপ্যাক্ট, বহনযোগ্য এবং কম ওজনের।
• যান্ত্রিক ব্যর্থতার কোন সুযোগ নেই।
• ভর জড়তা সমস্যা হ্রাস করা যেতে পারে।
• কোন যান্ত্রিক পরিধান এবং টিয়ার.

দ্য ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসারের অসুবিধা নীচে আলোচনা করা হয়.

• এই ট্রান্সডিউসারটি ব্যয়বহুল।
• সার্কিট ডিজাইন করার সময়, বার্ধক্যজনিত প্রভাব এবং প্যারামিটারের সক্রিয় উপাদানগুলির প্রবাহ বিবেচনা করা উচিত। সুতরাং, এটি ডিজাইনটিকে জটিল করে তুলবে।

অ্যাপ্লিকেশন

দ্য একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারের অ্যাপ্লিকেশন নীচে আলোচনা করা হয়.

• ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার একটি বৈদ্যুতিক সংকেতকে শব্দ তরঙ্গ বা শব্দ তরঙ্গকে বৈদ্যুতিক সংকেতে পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়।
• এই ট্রান্সডুসার শারীরিক গতিকে একটি o/p ভোল্টেজে পরিবর্তন করে, প্রশস্ততা এবং ফেজ যেখানে এগুলি অবস্থানের সমানুপাতিক।
• এই ট্রান্সডিউসার একটি বৈদ্যুতিক সিস্টেম থেকে তরঙ্গ গ্রহণ করে এবং একটি যান্ত্রিক সিস্টেমে প্রেরণ করে।
• এগুলি কম্পন পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়।
• এটি রৈখিক আউটপুট প্রদান করতে ব্যবহৃত হয় যা কৌণিক স্থানচ্যুতির ইনপুটের সমানুপাতিক।
• একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারের মতো আরভিডিটি মূলত কৌণিক স্থানচ্যুতি পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়।
• এই ডিভাইসটি চলমান অংশগুলির মাধ্যমে বৈদ্যুতিক থেকে যান্ত্রিক বা শারীরিক ও/পিতে সংকেত পরিবর্তন করে।
• এই ধরনের ট্রান্সডুসার মূলত স্থির অগ্রভাগ ফ্ল্যাপার সার্ভো ট্যাপের মধ্যে টর্ক মোটর প্রতিস্থাপনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
• আরভিডিটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার একটি বস্তুর রেক্টিলাইনার গতিকে রূপান্তর করে যার সাথে এটি যান্ত্রিকভাবে একটি সমতুল্য বৈদ্যুতিক সংকেতে সংযুক্ত থাকে।

একটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ট্রান্সডুসারের মধ্যে পার্থক্য কী?

ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার এমন একটি ডিভাইস যা হয় একটি বৈদ্যুতিক সংকেতকে শব্দ তরঙ্গে পরিবর্তন করে অন্যথায় একটি শব্দ তরঙ্গকে বৈদ্যুতিক সংকেতে পরিবর্তন করে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ট্রান্সডুসার একটি বৈদ্যুতিক সংকেতের আকারে পরিবর্তনগুলি রিপোর্ট করতে ব্যবহৃত হয় যা সরাসরি বিশ্লেষণের ঘনত্বের সমানুপাতিক।

আপনি কিভাবে একটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সঠিক ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার নির্বাচন করবেন?

একটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার নির্বাচন করার সময় অনেকগুলি পরামিতি বিবেচনা করতে হবে যেমন অপারেটিং পরিসীমা, নির্ভুলতা, অপারেটিং নীতি, সংবেদনশীলতা, লোডিং প্রভাব, পরিবেশের সামঞ্জস্যতা ইত্যাদি।

ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসারগুলি কি বিপজ্জনক পরিবেশে ব্যবহার করা যেতে পারে?

যখন একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসার একটি বিপজ্জনক পরিবেশে কোনো সরঞ্জামের সাথে বৈদ্যুতিকভাবে সংযুক্ত থাকে তখন সংযোগের মাধ্যমে সিরিজের মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক নিরাপত্তা বাধা ব্যবহার করা উচিত।

আপনি কিভাবে একটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার ক্যালিব্রেট করবেন?

যান্ত্রিক ট্রান্সডুসারকে অবশ্যই তার পরিষেবার সময়কাল ধরে ক্রমাঙ্কিত করতে হবে কারণ এই ট্রান্সডুসারের সংবেদনশীলতা ব্যবহার এবং চাপের উপর ভিত্তি করে পরিবর্তিত হয় যা তারা তৈরি করা হয়। সুতরাং, একটি ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসার ক্যালিব্রেট করার জন্য একটি পারস্পরিক পদ্ধতি ব্যবহার করা হয় যা একটি ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল ট্রান্সডুসারকে ক্রমাঙ্কন করার সময় কৌশলটির নীতি এবং তারপরে এর প্রয়োগগুলির একটি বিবরণ প্রদান করে।

ইলেক্ট্রোমেকানিকাল ট্রান্সডুসারগুলির জন্য কিছু সাধারণ সমস্যা সমাধানের টিপস কী কী?

• ট্রান্সডুসার ভোল্টমিটার দিয়ে কাজ করছে কি না তা পরীক্ষা করতে সমস্যা সমাধান ব্যবহার করা হয়। এই ট্রান্সডিউসারটিকে ভোল্টমিটারের সাথে সংযুক্ত করুন এবং সঠিক উত্তেজনা ভোল্টেজের মাধ্যমে ট্রান্সডুসারকে উত্তেজিত করুন। এর পরে ট্রান্সডুসারের আউটপুট ভোল্টেজ পরিমাপ করুন কোন লোড ছাড়াই।
• লোড এবং চাপ ধ্রুবক কিনা তা নিশ্চিত করুন।
• উত্তেজনা পাওয়ার সাপ্লাই স্থায়িত্ব যাচাই করুন।
• ভোল্টমিটারের মাধ্যমে মিলিভোল্ট ও/পি পরীক্ষা করুন।
• RFI বা EMI হস্তক্ষেপের জন্য নিশ্চিত করুন।

সুতরাং, এটি ইলেক্ট্রোমেকানিকালের একটি ওভারভিউ ট্রান্সডুসার - কাজ করে নীতি, প্রকার, সুবিধা, অসুবিধা এবং অ্যাপ্লিকেশন। একটি ট্রান্সডুসার যা একটি বৈদ্যুতিক সিস্টেম থেকে তরঙ্গ গ্রহণ করে এবং একটি যান্ত্রিক সিস্টেমে প্রেরণ করে তাকে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ট্রান্সডুসারও বলা হয়। এখানে আপনার জন্য একটি প্রশ্ন, একটি ট্রান্সডুসার কি?