Muunnin

Muunnin eli (energian)muutin on koje, joka muuntaa energiaa muodosta toiseen. Se muuntaa yleensä signaalin jostakin energiamuodosta toiseen muotoon. 

Muuntimia käytetään usein automaation, mittaamisen ja ohjausjärjestelmien rajoilla, joissa sähköiset lähetteet (signaalit) muunnetaan jostakin/joksikin muiksi fysikaalisiksi suureiksi kuten energiaksi, voimaksi, vääntömomentiksi, valoksi, liikkeeksi tai kappaleen asemaksi. Muuntaminen tarkoittaa energian muuttamista muodosta toiseen.

Muunninten tyyppejä

Mekaaniset ja sähköiset muuntimet 
Fysikaalisia suureita mekaanisiksi muuntavia muuntimia kutsutaan mekaanisiksi muuntimiksi ja fysikaalisia suureita sähköisiksi muuntavia sähköisiksi muuntimiksi. Esimerkiksi lämpöpari muuntaa lämpötilaerot pieneksi jännitteeksi, ja LVDT-anturi on muunnin, jota käytetään siirtymän mittaamiseen.

Anturit ja toimilaitteet 
Muuntimet voidaan luokitella tiedon kulkusuunnan mukaan: 

 Anturi on muunnin, joka vastaanottaa fyysisen signaalin tai ärsykkeen ja vastaa siihen. Se tuottaa lähetteen, joka kertoo tietoa fysikaalisesta systeemistä. Tietoa käytetään kaukomittauksessa tai tieto- tai ohjausjärjestelmässä.
 Toimilaite on muunnin, joka vastaa koneiston tai järjestelmän liikuttamisesta tai ohjaamisesta. Sitä ohjataan ohjausjärjestelmän tai käsikäyttöisen ohjaimen signaalilla, joka voi olla mekaanista voimaa, sähkövirtaa, hydraulista painetta, ilmanpainetta tai muuta energiaa. Toimilaite muuttaa tämän energian liikkeeksi. Toimilaite on koneisto, jolla ohjausjärjestelmä vaikuttaa ympäristöön. Ohjausjärjestelmä voi olla yksinkertainen kiinteä mekaaninen tai sähköinen järjestelmä, ohjelmistoon perustuva (esim. tulostimen ajuri tai robotin ohjausjärjestelmä), ihminen tai jokin muu. 
 Kaksisuuntaiset muuntimet muuntavat sekä fyysisiä ilmiöitä sähköisiksi lähetteiksi että sähköisiä lähetteitä fyysisiksi ilmiöiksi. Antenni on eräs kaksisuuntainen muunnin, joka muuntaa radioaaltoja (sähkömagneettisia aaltoja) sähköiseksi lähetteeksi, jotka radiovastaanotin käsittelee, ja antenni muuntaa myös lähettimen lähetteen radioaalloiksi. Kaiuttimissa käytettävät puhekelat ovat toinen esimerkki; ne muuntavat sähköisen äänilähetteen ääneksi. Niitä käytetään myös mikrofoneissa muuntamaan ääniaallot äänilähetteeksi.

Aktiivisten ja passiivisten antureiden vertailu 
 Aktiivisen anturit tarvitsevat toimiakseen ulkoisen jännitelähteen, jota kutsutaan herätesignaaliksi. Anturi muuntaa tämän signaalin uudeksi lähetteeksi. Esimerkiksi termistori ei synnytä mitään sähköistä lähetettä, mutta kun sen läpi kulkee sähkövirta, termistorin resistanssi voidaan mitata muuttuvan sähkövirran tai jännitteen perusteella.
 Sen sijaan passiiviset anturit saavat aikaan sähkövirran vasteena ulkoiselle ärsykkeelle, ja se toimii lähtölähetteenä ilman ylimääräistä energialähdettä. Niitä ovat esimerkiksi fotodiodi ja pietsosähköinen anturi: lämpöpari.

Tunnuspiirteet 
Muunninten arvioinnissa käytetään joitakin ohjearvoja: 

 Dynaaminen alue on suurimman ja pienimmän värähdyslaajuuden (amplitudin) signaalin, jonka muunnin voi muuntaa tehokkaasti, suhde. Muuntimet, joiden dynaaminen alue on laaja, ovat herkempiä ja tarkempia. 
 Toistettavuus tarkoittaa, että muunnin tuottaa aina samanlaisen signaalin, kun se altistuu tietynlaiselle ärsykkeelle. 
 Kohina: Kaikki muuntimet lisäävät lähetteeseensä satunnaista kohinaa. Sähköisten muunninten kohina voi johtua virtapiirien sähkövarausten lämpöliikkeestä. Kohina turmelee heikkoja lähetteitä enemmän kuin vahvempia. 
 Hystereesi on ominaisuus, jonka takia muuntimen lähtö ei riipu ainoastaan senhetkisestä tulosignaalista vaan myös aiemmasta tulosta. Esimerkiksi vaihteistoa käyttävässä toimilaitteessa voi olla viivettä, joten jos toimilaitteen liikkeen suunta kääntyy, koneistossa on pieni kuollut alue ennen kuin muuntimen lähtö kääntyy. Tämä johtuu vaihteiston hampaiden välisestä välyksestä.

Käyttökohteita 

 Sähkömagneettisia: 
 Antennit - muuntavat sähkömagneettiset aallot sähköisiksi lähetteiksi ja päinvastoin 
 Äänirasiat - muuntavat fyysiset liikkeet sähköisiksi lähetteiksi ja päinvastoin 
 Ääni- ja kuvapäät, kiintolevyjen luku- ja kirjoituspäät - muuntavat magneettikenttiä sähköisiksi lähetteiksi ja päinvastoin 
 Hall-ilmiöanturit - muuntavat magneettikentän tason vaihtelut sähköiseksi lähetteeksi 
 sähkömagneettisia: 
 pH-mittarit 
 Sähkögalvaaniset happi-ilmaisimet 
 Vetyilmaisimet 
 Sähkömekaanisia (Kojeita, joiden lähtö on sähkömekaaninen, kutsutaan toimilaitteiksi.) 
 Kiihtyvyysanturit
 Ilmanvirtausanturit 
 Sähköaktiiviset polymeerit 
 Sähkömoottorit, lineaarimoottorit 
 Galvanometrit 
 LVDT- ja RVDT-anturit 
 Kuorma-anturit - muuntavat voiman mV/V-muotoiseksi lähetteeksi venymäliuskan avulla 
 Sähkömekaaniset mikrosysteemit 
 Potentiometrit (käytettäessä sijainnin mittaamiseen) 
 Paineanturit 
 Jousipotentiometrit 
 Kosketusanturit 
 Värähtelyllä toimivat generaattorit
 Värähtelyrakenteiset gyroskoopit 
 Sähköakustisia: 
 Kaiuttimet, kuulokkeet - muuntavat äänilähetteet ääneksi (vahvistetun lähetteen magneettikentän ja liikkeen kautta ilmanpaineeksi) 
 Mikrofonit - muuntavat äänen äänilähetteeksi (ilmanpaineen puhekelan liikkeen ja magneettikentän kautta sähköiseksi lähetteeksi) 
 Sähkömagneettiset mikrofonit - muuntavat metallikielten liikkeen äänilähetteeksi (magnetismin sähköiseksi lähetteeksi) 
 Bassotehostimet - muuntavat sähköisen lähetteen värähtelyksi 
 Pietsosähköiset kiteet - muuntavat kiinteiden aineiden kiteiden muodonmuutokset (värähtelyt) sähköisiksi lähetteksi ja päinvastoin 
 Geofonit - muuntavat maan liikkeen jännitteeksi (värähtelyt johtimen/käämin liikkeen ja magneettikentän kautta signaaliksi) 
 Levysoitinten äänirasiat - muuntaavat ilmanpaineen liikkeen ja magneettikentän kautta äänilähetteeksi 
 Hydrofonit - muuntavat vedenpaineen muutokset sähköiseksi lähetteeksi 
 Kaikuluotainten tutkavastaajat - muuntavat vedenpaineen johtimen/käämin liikkeen ja magneettikentän kautta sähköiseksi lähetteeksi 
 Ultraäänianturit - lähettävät ultraääntä sähköstä muuntamalla ja vastaanottavat sen, kun se heijastuu kohteista, joten anturi auttaa kohteiden kuvaamisessa. 
 Valosähköisiä: 
 Loisteputket - muuntavat sähkövirran epäkoherentiksi valoksi 
 Hehkulamput - muuntavat sähkövirran epäkoherentiksi valoksi 
 Loistediodit - muuntavat sähkövirran epäkoherentiksi valoksi
 Laserdiodit - muuntavat sähkövirran koherentiksi valoksi 
 Fotodiodit, valovastukset, valotransistorit ja valonvahvistimet - muuntavat valaistusvoimakkuuksien muutokset sähköisiksi lähetteiksi 
 Valokennot ja valovastukset - muuntavat valaistusvoimakkuuksien muutokset sähkövastuksen muutoksiksi 
 Kuvaputket - muuntavat sähköiset lähetteet näkyviksi kuviksi 
 Sähköstaattisia: 
 Elektrometrit
 Lämpösähköisiä: 
 Vastuslämpötila-anturit - muuntavat lämpötilan sähkövastussignaaliksi 
 Lämpöparit - muuntavat metalliliitosten suhteelliset lämpötilat jännitteeksi 
 Termistorit (sekä PTC-vastukset että NTC-vastukset) 
 Radioakustisia:
 Geiger-Müller-putket - muuntavat ionisoivan säteilyn sähköiseksi impulssisignaaliksi 
 Radiovastaanottimet - muuntavat sähkömagneettiset lähetteet sähköisiksi lähetteiksi 
 Radiolähettimet - muuntavat sähköiset lähetteet sähkömagneettisiksi lähetteiksi

Lähteet

Aiheesta muualla 

Elektroniikan komponentit
Sivut, joissa on tarkistamattomia käännöksiä