ตัวแปรสัญญาณ

ตัวแปรสัญญาณ () เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงรูปแบบพลังงานในรูปแบบหนึ่งให้กลายเป็นเป็นพลังงานในอีกรูปแบบหนึ่ง  โดยทั่วไป ตัวแปรสัญญาณจะแปลงสัญญาณในรูปแบบพลังงานหนึ่ง ให้กลายไปสัญญาณในอีกรูปแบบ ตัวแปรสัญญาณสามารถแปลงพลังงานได้กลายรูปแบบ เช่น พลังงานไฟฟ้า, เครื่องกล, แม่เหล็กไฟฟ้า (รวมทั้งแสง), พลังงานเคมี, พลังงานเสียง และ พลังงานความร้อน ตัวแปรสัญญาณปกติจะหมายถึง เซ็นเซอร์ หรือ เครื่องตรวจจับ อันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัดต่างๆ

เซ็นเซอร์จะใช้ในการตรวจสอบพารามิเตอร์ในรูปแบบหนึ่ง และรายงานในอีกรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ซึ่งมักจะเป็นสัญญาณไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ความดันอาจตรวจจับความดัน (รูปแบบเชิงกลของพลังงาน) และแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสำหรับจอแสดงผลที่เครื่องวัดระยะไกล ตัวแปรสัญญาณมักมีการใช้งานในระบบอัตโนมัติ การวัด และ ระบบควบคุม ที่สัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงให้เป็นรูปแบบทางกายภาพอื่น อาทิ 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

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 ()
มิเตอร์วัดความเครียด ()
มิเตอร์วัดแรงดึง ()
เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศ ()
เซ็นเซอร์สัมผัส ()
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

Thermoelectric:
ตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน () 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

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์