Transductor

Un transductor es un dispositivo que convierte energía de una forma a otra. Por lo general, un transductor convierte una señal en una forma de energía en una señal en otra. ^[1] Los transductores se emplean a menudo en los límites de los sistemas de automatización , medición y control , donde las señales eléctricas se convierten en y desde otras cantidades físicas (energía, fuerza, par, luz, movimiento, posición, etc.). El proceso de convertir una forma de energía en otra se conoce como transducción. ^[2]

• Los transductores mecánicos convierten cantidades físicas en salidas mecánicas o viceversa;
• Los transductores eléctricos convierten magnitudes físicas en señales o salidas eléctricas. Algunos ejemplos son:
  • un termopar que transforma las diferencias de temperatura en un pequeño voltaje;
  • un transformador diferencial variable lineal (LVDT), utilizado para medir cambios de desplazamiento (posición) por medio de señales eléctricas.

Los transductores se pueden clasificar según la dirección en que pasa la información a través de ellos:

• Un sensor es un transductor que recibe y responde a una señal o estímulo de un sistema físico. ^{[3] [4] [2]} Produce una señal , que representa información sobre el sistema, que es utilizada por algún tipo de sistema de telemetría, información o control .
• Un actuador es un dispositivo que se encarga de mover o controlar un mecanismo o sistema. Se controla mediante una señal de un sistema de control o un control manual. Es operado por una fuente de energía, que puede ser fuerza mecánica, corriente eléctrica, presión de fluido hidráulico o presión neumática, y convierte esa energía en movimiento. Un actuador es el mecanismo por el cual un sistema de control actúa sobre un entorno. El sistema de control puede ser simple (un sistema mecánico o eléctrico fijo), basado en software (por ejemplo, un controlador de impresora, un sistema de control de robot ), una entrada humana o cualquier otra. ^[2]
• Los transductores bidireccionales pueden convertir fenómenos físicos en señales eléctricas y señales eléctricas en fenómenos físicos. Un ejemplo de un transductor inherentemente bidireccional es una antena , que puede convertir ondas de radio ( ondas electromagnéticas ) en una señal eléctrica para ser procesada por un receptor de radio , o traducir una señal eléctrica de un transmisor en ondas de radio. Otro ejemplo es una bobina móvil , que se utiliza en altavoces para traducir una señal de audio eléctrica en sonido , y en micrófonos dinámicos para traducir ondas de sonido en una señal de audio. ^[2]
• Los transceptores integran una funcionalidad bidireccional simultánea. El ejemplo más común son probablemente los transceptores de radio (llamados transpondedores en los aviones), que se utilizan en prácticamente todas las formas de (telecomunicaciones) comunicaciones inalámbricas y conexiones de dispositivos de red. Otro ejemplo son los transceptores de ultrasonidos que se utilizan, por ejemplo, en las ecografías médicas.

Los transductores pasivos requieren una fuente de alimentación externa para funcionar, que se denomina señal de excitación. La señal es modulada por el sensor para producir una señal de salida. Por ejemplo, un termistor no genera ninguna señal eléctrica, pero al pasar una corriente eléctrica a través de él, se puede medir su resistencia detectando variaciones en la corriente o el voltaje a través del termistor. ^{[5] [2]}

Los transductores activos, por el contrario, generan una corriente eléctrica en respuesta a un estímulo externo que sirve como señal de salida sin necesidad de una fuente de energía adicional. Algunos ejemplos son un fotodiodo , un sensor piezoeléctrico , un termopar o un sensor fotovoltaico . ^[5]

Algunas especificaciones que se utilizan para clasificar los transductores:

• Rango dinámico : es la relación entre la señal de mayor amplitud y la señal de menor amplitud que el transductor puede traducir de manera efectiva. ^[2] Los transductores con mayor rango dinámico son más "sensibles" y precisos.
• Repetibilidad : es la capacidad del transductor de producir una salida idéntica cuando es estimulado por la misma entrada.
• Ruido : todos los transductores añaden algo de ruido aleatorio a su salida. En el caso de los transductores eléctricos, puede tratarse de ruido eléctrico debido al movimiento térmico de las cargas en los circuitos. El ruido corrompe más las señales pequeñas que las grandes.
• Histéresis : es una propiedad en la que la salida del transductor depende no solo de su entrada actual sino también de su entrada anterior. Por ejemplo, un actuador que utiliza un tren de engranajes puede tener cierto juego , lo que significa que si la dirección de movimiento del actuador se invierte, habrá una zona muerta antes de que se invierta la salida del actuador, causada por el juego entre los dientes del engranaje.

• Antenas : convierten las ondas electromagnéticas que se propagan en señales eléctricas conducidas y viceversa.
• Cartuchos magnéticos : convierten el movimiento físico relativo en señales eléctricas y viceversa.
• Cabezal de cinta , cabezales de lectura y escritura de disco : convierte los campos magnéticos en un medio magnético en señales eléctricas y viceversa.
• Sensores de efecto Hall : convierten un nivel de campo magnético en una señal eléctrica
• Sensores de reluctancia variable : el movimiento de objetos metálicos ferrosos cercanos induce una señal eléctrica de corriente alterna
• Pastillas : detectan el movimiento de las cuerdas de metal e inducen una señal eléctrica (voltaje de CA)

• Sondas de pH
• Sensores de oxígeno electrogalvánicos
• Sensores de hidrógeno
• Sensor potenciométrico

Las entradas electromecánicas alimentan medidores y sensores, mientras que los dispositivos de salida electromecánicos se denominan genéricamente actuadores ):

• Acelerómetros
• Sensores de flujo de aire
• Polímeros electroactivos
• Motores rotativos , motores lineales
• Galvanómetros
• Transformadores diferenciales variables lineales o transformadores diferenciales variables rotativos
• Células de carga : convierten la fuerza en una señal eléctrica mV/V mediante medidores de tensión
• Sistemas microelectromecánicos
• Potenciómetros (cuando se utilizan para medir la posición)
• Sensores de presión
• Potenciómetros de cuerda
• Sensores táctiles
• Generadores alimentados por vibración
• Giroscopios de estructura vibratoria

• Altavoces , auriculares : convierten señales eléctricas en sonido ( señal amplificada → campo magnético → movimiento → presión del aire)
• Micrófonos : convierten el sonido en una señal eléctrica (presión del aire → movimiento del conductor/bobina → campo magnético → señal eléctrica) ^[2]
• Transductores táctiles : convierten la señal eléctrica en vibración (señal eléctrica → vibración)
• Termófonos : convierten las señales eléctricas en fluctuaciones de temperatura, que se convierten en sonido (señal eléctrica → calentamiento periódico de un conductor delgado → ondas de temperatura → ondas sonoras)
• Cristales piezoeléctricos : convierten las deformaciones de los cristales de estado sólido (vibraciones) en señales eléctricas y viceversa.
• Geófonos : convierten un movimiento del suelo (desplazamiento) en voltaje (vibraciones → movimiento del conductor/bobina → campo magnético → señal)
• Pastillas de gramófono – (presión de aire → movimiento → campo magnético → señal eléctrica)
• Hidrófonos : convierten los cambios en la presión del agua en una señal eléctrica.
• Transpondedores de sonar (presión del agua → movimiento del conductor/bobina → campo magnético → señal eléctrica)
• Transceptores ultrasónicos que transmiten ultrasonidos (transducidos a partir de electricidad) y los reciben después de la reflexión del sonido en los objetos objetivo, lo que permite obtener imágenes de esos objetos.

También conocido como fotoeléctrico :

• Lámparas fluorescentes : convierten la energía eléctrica en luz incoherente.
• Lámparas incandescentes : convierten la energía eléctrica en luz incoherente .
• Diodos emisores de luz : convierten la energía eléctrica en luz incoherente
• Diodos láser : convierten la energía eléctrica en luz coherente
• Fotodiodos , fotoresistores , fototransistores , fotomultiplicadores : convierten los niveles de luz cambiantes en señales eléctricas.
• Fotodetector o fotorresistor o resistor dependiente de la luz (LDR): convierte los cambios en los niveles de luz en cambios en la resistencia eléctrica.
• Tubo de rayos catódicos (TRC): convierte señales eléctricas en señales visuales

• Electrometros

• Detectores de temperatura de resistencia (RTD): convierten la temperatura en una señal de resistencia eléctrica
• Termopares : convierten las temperaturas relativas de las uniones metálicas en voltaje eléctrico.
• Termistores (incluye resistencia PTC y resistencia NTC)

• Tubos Geiger-Müller : convierten la radiación ionizante incidente en una señal de impulso eléctrico
• Receptores de radio : convierten las transmisiones electromagnéticas en señales eléctricas.
• Transmisores de radio : convierten señales eléctricas en transmisiones electromagnéticas.

• Cibernética
• Analizador de bocina
• Lista de sensores
• Sensor táctil

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Transductores .

• Introducción a los transductores de corriente de efecto Hall de bucle cerrado
• Norma federal 1037C, 7 de agosto de 1996: transductor
• Un transductor de sonido con un diafragma plano y flexible que trabaja con ondas de flexión.