Magnetostrictive Transducer : اسکیمیٹک ڈایاگرام، اقسام، فوائد اور اس کے اطلاقات

دی الیکٹرو مکینیکل ٹرانس ڈوسر ایک ایسا آلہ ہے جو برقی سگنل کو صوتی لہروں یا آواز کی لہر کو برقی سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ ٹرانسڈیوسرز زیادہ ورسٹائل ہیں اور ان میں میگنیٹوسٹریکٹیو اور پیزو الیکٹرک آلات ہوتے ہیں۔ اس وقت پاور الٹراسونک ایپلی کیشنز کے لیے، میگنیٹوسٹریکٹیو اور پیزو الیکٹرک استعمال کیے جانے والے دو بنیادی ٹرانس ڈوسر ڈیزائن ہیں۔ اے piezoelectric transducer توانائی کو برقی سے مکینیکل میں تبدیل کرنے کے لیے پیزو الیکٹرک مواد کی خاصیت کا استعمال کرتا ہے۔ مقناطیسی میدان کے اندر توانائی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے ایک میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر مقناطیسی مواد کی خاصیت کا استعمال کرتا ہے۔ یہاں، مقناطیسی میدان تار کے ایک کنڈلی کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے جو مقناطیسی مواد کے گرد احاطہ کرتا ہے۔ تو یہ مضمون ایک جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ magnetostrictive transducer - کام کرنا اور اس کی ایپلی کیشنز۔

Magnetostrictive Transducer کیا ہے؟

ایک ایسا آلہ جو توانائی کو مکینیکل سے مقناطیسی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے اسے میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر کہا جاتا ہے۔ دی magnetostrictive transducer کام کرنے کے اصول مقناطیسی مواد کی ایک قسم کا استعمال کرتا ہے جہاں ایک لاگو oscillating مقناطیسی میدان کو نچوڑ دے گا ایٹم مواد کا، مواد کی لمبائی کے اندر ایک متواتر تبدیلی پیدا کرتا ہے اور اعلی تعدد کے ساتھ میکانیکی کمپن پیدا کرتا ہے۔ اس قسم کے ٹرانس ڈوسر بنیادی طور پر کم فریکوئنسی رینج میں استعمال ہوتے ہیں اور یہ الٹراسونک مشینی اور الٹراسونک کلینر ایپلی کیشنز میں بہت عام ہیں۔

Magnetostrictive Transducer اسکیمیٹک ڈایاگرام

میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر کے کام کو درج ذیل اسکیمیٹک ڈایاگرام کا استعمال کرکے بیان کیا جاسکتا ہے۔ یہ خاکہ null سے مکمل میگنیٹائزیشن تک پیدا ہونے والی تناؤ کی مقدار کی وضاحت کرتا ہے۔ اس کو مجرد مکینیکل اور مقناطیسی صفات میں تقسیم کیا گیا ہے جو مقناطیسی انڈکشن اور میگنیٹوسٹریکٹیو کور سٹرین پر اپنے اثر میں مرتب ہوتے ہیں۔

پہلی صورت میں، فگر c ظاہر کرتا ہے کہ جب مقناطیسی فیلڈ کو مواد پر لاگو نہیں کیا جاتا ہے، تو پیدا ہونے والی مقناطیسی انڈکشن کے ساتھ لمبائی میں تبدیلی بھی کالعدم ہو جاتی ہے۔ مقناطیسی میدان کی مقدار (H) کو اس کی سنترپتی حد (±Hsat) تک بڑھا دیا جاتا ہے۔ یہ محوری تناؤ کو 'esat' میں بڑھاتا ہے۔ اس کے علاوہ، میگنیٹائزیشن ویلیو کو Figure-e میں دکھائے گئے +Bsat کی قدر تک بڑھایا جائے گا یا پھر -Bsat تک گھٹا دیا جائے گا جو کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔

جب 'Hs' قدر اپنے زیادہ سے زیادہ نقطہ پر ہو، تب مقناطیسی انڈکشن اور سب سے زیادہ تناؤ سنترپتی حاصل کی جا سکتی ہے۔ لہٰذا اس مقام پر، اگر ہم فیلڈ ویلیو کو بڑھانے کی کوشش کرتے ہیں، تو یہ ڈیوائس کی میگنیٹائزیشن ویلیو یا فیلڈ کو تبدیل نہیں کرے گا۔ لہذا، جب فیلڈ ویلیو سنترپتی پر حملہ کرتی ہے، تو تناؤ اور مقناطیسی انڈکشن قدریں بڑھیں گی اور مرکزی اعداد و شمار کے باہر کی طرف بڑھیں گی۔

دوسری صورت میں، جب 'Hs' قدر کو مقرر رکھا جاتا ہے اور اگر ہم مقناطیسی مواد پر قوت کی مقدار کو بڑھاتے ہیں، تو مادے کے اندر دبانے والا دباؤ محوری تناؤ اور محوری مقناطیسی قدروں میں کمی کے ساتھ الٹ سائیڈ پر بڑھے گا۔ . فگر-c میں، null magnetization کی وجہ سے کوئی بہاؤ لائنیں دستیاب نہیں ہیں جبکہ Figure میں۔ ب اور اعداد و شمار. d میں مقناطیسی بہاؤ کی لکیریں بہت کم طول و عرض کی ہوتی ہیں جو مقناطیسی ڈرائیور میں مقناطیسی ڈومین کی سیدھ پر مبنی ہوتی ہیں۔ Figure-a میں بہاؤ کی لکیریں ہیں لیکن ان کا بہاؤ الٹی سمت میں ہوگا۔

اعداد و شمار. f لاگو کردہ 'Hs' فیلڈ اور مقناطیسی ڈومین ترتیب کی بنیاد پر فلکس لائنوں کو دکھاتا ہے۔ یہاں تیار شدہ فلوکس لائنوں کو ہال ایفیکٹ اصول کے ساتھ ماپا جاتا ہے۔ لہذا یہ قدر قوت یا ان پٹ تناؤ کے متناسب ہوگی۔

Magnetostrictive Transducer کی اقسام

میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسرز کی دو قسمیں ہیں؛ خود بخود میگنیٹو اسٹرکشن اور فیلڈ انڈسڈ میگنیٹو اسٹرکشن۔

بے ساختہ مقناطیسی پابندی

کیوری درجہ حرارت کے تحت جوہری لمحات کی مقناطیسی ترتیب سے اچانک مقناطیسی پابندی ہوتی ہے۔ اس قسم کا میگنیٹو اسٹرکشن NiFe پر مبنی الائے میں استعمال ہوتا ہے جسے انوار کہتے ہیں اور یہ اپنے کیوری درجہ حرارت تک صفر تھرمل اضافہ دکھاتا ہے۔

جوہری مقناطیسی لمحات کی ترتیب کی مقدار میں کمی کی وجہ سے کیوری درجہ حرارت پر گرم ہونے پر مواد کی سنترپتی میگنیٹائزیشن کم ہوتی ہے۔ جب یہ ترتیب اور سنترپتی میگنیٹائزیشن کم ہو جاتی ہے، تو حجم کا پھیلاؤ بھی خود بخود مقناطیسی بندش اور مواد کے معاہدے کے ذریعے کم ہو جاتا ہے۔

invar کیس میں، یہ سنکچن چونکہ خود بخود میگنیٹو اسٹرکشن نقصان کی وجہ سے عام تھرمل وائبریشن طریقوں سے ہونے والی توسیع کے مترادف ہے اور اس وجہ سے مواد ظاہر کرے گا کہ طول و عرض میں کوئی تبدیلی نہیں ہوئی ہے۔ لیکن کیوری درجہ حرارت پر، عام طور پر تھرمل توسیع ہوتی ہے اور اب کوئی مقناطیسی ترتیب نہیں ہے۔

فیلڈ انڈسڈ میگنیٹوسٹرکشن

فیلڈ کی حوصلہ افزائی مقناطیسی پابندی بنیادی طور پر لاگو فیلڈ ایپلی کیشن پر مقناطیسی ڈومین ترتیب سے ہوتی ہے۔ ٹیرفینول مواد سب سے زیادہ مفید میگنیٹو اسٹرکشن دکھاتا ہے، جو Tb، Fe اور Dy کا مرکب ہے۔ ٹیرفینول مواد پوزیشن سینسرز، فیلڈ سینسرز، مکینیکل ایکچیوٹرز اور اسپیکرز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

مقناطیسی انتظام (یا) لوڈ سینسرز صرف اس حقیقت کے ذریعے کام کرتے ہیں کہ جب بھی مقناطیسی مواد کو تناؤ کا سامنا کرنا پڑتا ہے، مواد کی مقناطیسیت بدل جائے گی۔ عام طور پر، Terfenol ایکچیوٹرز میں ایک Terfenol چھڑی شامل ہوتی ہے جو مقناطیسی ڈومینز کو چھڑی کی لمبائی میں کھڑا کرنے کے لیے کمپریشن کے تحت ترتیب دی جاتی ہے۔ Terfenol چھڑی کے ارد گرد ایک کنڈلی کا استعمال کیا جاتا ہے، اس کی لمبائی میں ڈومینز کو لائن کرنے کے لئے چھڑی پر ایک فیلڈ لگایا جاتا ہے.

Magnetostrictive اور Piezoelectric Transducer کے درمیان فرق

میگنیٹوسٹریکٹیو اور پیزو الیکٹرک ٹرانس ڈوسر کے درمیان فرق میں درج ذیل شامل ہیں۔

Magnetostrictive Transducer کا انتخاب کیسے کریں؟

میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر کا انتخاب ذیل میں دی گئی خصوصیات کی بنیاد پر کیا جا سکتا ہے۔

• اس ٹرانسڈیوسر کو ایک قسم کا مقناطیسی مواد استعمال کرنا چاہیے تاکہ یہ تعامل کر سکے اور فاصلے کو بالکل درست طریقے سے نقشہ بنا سکے۔
• ٹرانسڈیوسر کو رابطے سے پاک اور پہننے سے پاک پیمائش کی اجازت دینی چاہیے۔
• اس کی حد 50 سے 2500 ملی میٹر تک ہونی چاہیے۔
• اس کا زیادہ سے زیادہ ریزولوشن تقریباً 2 µm ہونا چاہیے۔
• زیادہ سے زیادہ لکیریٹی ±0.01 % ہونی چاہیے۔
• نقل مکانی کی رفتار 10 میٹر فی سیکنڈ سے کم ہونی چاہیے۔
• اینالاگ آؤٹ پٹ 0 سے 10 وی، 4 سے 20 ایم اے ہے۔
• 24 VDC ±20% وولٹیج کی فراہمی
• IP67 پروٹیکشن کلاس
• آپریٹنگ درجہ حرارت -30..+75 °C کے درمیان ہونا چاہیے۔

فائدے اور نقصانات

دی میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانس ڈوسر کے فوائد مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• یہ ٹرانسڈیوسرز قابل بھروسہ، دیکھ بھال سے پاک ہیں، آپریشنل غلطیوں اور مشین کے ڈاؤن ٹائم کے امکانات کو نمایاں طور پر کم کرتے ہیں۔
• Magnetostrictive transducers میں رابطہ کے حصے نہیں ہوتے ہیں، اس لیے ان کی زندگی لمبی ہوتی ہے۔
• یہ فکسڈ کانٹیکٹ ٹرانس ڈوسرز کے مقابلے میں زیادہ درست ہیں۔
• ان میں اچھی حساسیت، طویل فاصلے تک معائنہ، استحکام، آسان نفاذ وغیرہ ہے۔

دی میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• Magnetostrictive transducers مہنگے ہیں.
• magnetostrictive transducer میں جسمانی سائز کی حدود ہوتی ہیں، لہذا یہ تقریباً 30 kHz سے کم تعدد پر کام کرنے پر پابندی ہے۔

درخواستیں

دی میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانس ڈوسر کی ایپلی کیشنز مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• پوزیشن کی پیمائش کے لیے میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانس ڈوسر استعمال کیا جاتا ہے۔
• یہ ٹرانسڈیوسر مکینیکل توانائی کو مقناطیسی توانائی میں تبدیل کرنے میں کلیدی کردار ادا کرتا ہے۔
  اس سے پہلے اس ڈیوائس کو مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا تھا جس میں ٹارک میٹر، ہائیڈرو فون، سونار اسکیننگ ڈیوائسز، ٹیلی فون ریسیورز وغیرہ شامل ہیں۔
• فی الحال، اس کا استعمال مختلف آلات جیسے ہائی فورس لکیری موٹرز، شور کنٹرول سسٹمز یا ایکٹیو وائبریشن، طبی اور صنعتی الٹراسونک، انکولی آپٹکس کے لیے پوزیشنرز، پمپس وغیرہ بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔
• یہ ٹرانس ڈوسر بنیادی طور پر سرجیکل ٹولز، کیمیکل پروسیسنگ، میٹریل پروسیسنگ اور پانی کے اندر سونار بنانے کے لیے تیار کیے گئے ہیں۔
• magnetostrictive transducers کا استعمال مشینوں کے متحرک حصوں کے اندر روٹری شافٹ کے ذریعے تیار کردہ ٹارک کی پیمائش کے لیے کیا جاتا ہے۔
• اس ٹرانس ڈوسر ایپلی کیشن کو دو طریقوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ جول اثر کا مطلب ہے اور دوسرا ولاری اثر ہے۔ جب توانائی کو مقناطیسی سے مکینیکل میں تبدیل کیا جاتا ہے تو اسے ایکچیوٹرز کے معاملے میں قوت پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے اور اسے سینسر کے معاملے میں مقناطیسی میدان کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر مکینیکل سے مقناطیسی توانائی کو تبدیل کیا جاتا ہے تو اس کا استعمال حرکت یا قوت کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔

اس طرح، یہ magnetostrictive transducer کا ایک جائزہ ہے۔ اس ٹرانس ڈوسر کو میگنیٹو لچکدار ٹرانسڈیوسر بھی کہا جاتا ہے۔ یہ ٹرانسڈیوسرز انتہائی زیادہ مکینیکل ان پٹ رکاوٹ رکھتے ہیں اور یہ بڑی جامد اور متحرک قوتوں، سرعت اور دباؤ کی پیمائش کے لیے موزوں ہیں۔ وہ تعمیراتی خصوصیات میں مضبوط ہیں اور جب یہ ٹرانس ڈوسر ایکٹو ٹرانس ڈوسرز کے طور پر استعمال ہوتے ہیں تو آؤٹ پٹ مائبادی کم ہو گی۔ یہاں آپ کے لئے ایک سوال ہے، کیا ہے؟ مقناطیسی پابندی رجحان؟