ตัวแปรสัญญาณ

ตัวแปรสัญญาณ (Transducer) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงรูปแบบพลังงานในรูปแบบหนึ่งให้กลายเป็นเป็นพลังงานในอีกรูปแบบหนึ่ง  โดยทั่วไป ตัวแปรสัญญาณจะแปลงสัญญาณในรูปแบบพลังงานหนึ่ง ให้กลายไปสัญญาณในอีกรูปแบบ ตัวแปรสัญญาณสามารถแปลงพลังงานได้กลายรูปแบบ เช่น พลังงานไฟฟ้า, เครื่องกล, แม่เหล็กไฟฟ้า (รวมทั้งแสง), พลังงานเคมี, พลังงานเสียง และ พลังงานความร้อน ตัวแปรสัญญาณปกติจะหมายถึง เซ็นเซอร์ หรือ เครื่องตรวจจับ อันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัดต่าง ๆ
เซ็นเซอร์จะใช้ในการตรวจสอบพารามิเตอร์ในรูปแบบหนึ่ง และรายงานในอีกรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ซึ่งมักจะเป็นสัญญาณไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ความดันอาจตรวจจับความดัน (รูปแบบเชิงกลของพลังงาน) และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสำหรับจอแสดงผลที่เครื่องวัดระยะไกล ตัวแปรสัญญาณมักมีการใช้งานในระบบอัตโนมัติ การวัด และ ระบบควบคุม ที่สัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงให้เป็นรูปแบบทางกายภาพอื่น เช่น พลังงาน แรง ทอร์ก แสง การเคลื่อนที่ ฯลฯ กระบวนการนี้มีชื่อเรียกว่า การแปรสัญญาณ (Transduction)
ตัวกระตุ้น (Actuator) คือ ตัวแปรสัญญาณ (Transducer) รูปแบบหนึ่ง, ตัวกระตุ้นจะรับพลังงานไฟฟ้าและเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนไหว เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า และ ลำโพง อุปกรณ์สองอย่างนี้แปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหว

**ประเภท**

**ตัวแปรสัญญาณไฟฟ้า และ ตัวแปรสัญญาณใช้พลังงานกล**
ตัวแปรสัญญาณที่แปรพลังงานอื่น ๆ เป็นพลังงานกล เรียกว่า ตัวแปรสัญญาณกล (Mechanical transducers) ส่วนตัวแปรสัญญาณที่แปรพลังงานอื่น ๆ เป็นพลังงานไฟฟ้าเรียกว่า ตัวแปรสัญญาณไฟฟ้า อาทิเช่น เครื่องคู่ควบความร้อน (Thermocouple) เปลี่ยนความแตกต่างของอุณหภูมิให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือ LVDT (Linear variable differential transformer) ที่ใช้วัดการเคลื่อนตำแหน่ง

**การประยุกต์ใช้**
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 (accelerometer)
**มิเตอร์วัดความเครียด (Strain gauge)
**มิเตอร์วัดแรงดึง (String potentiometer)
**เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศ (Air flow sensor)
**เซ็นเซอร์สัมผัส (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 (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**
Tactile sensor
*Horn analyzer

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์