I trasduttori sono dispositivi elettrici o elettronici che trasformano l’energia da una forma all’altra. Ad esempio, un altoparlante stereo converte i segnali elettrici della musica registrata in suono. Molte persone pensano che un trasduttore sia un dispositivo tecnico complicato progettato per raccogliere o trasferire informazioni. In realtà, però, tutto ciò che converte energia può essere considerato un trasduttore.
Sensori e attuatori
Esistono molti tipi diversi di trasduttori, ma nella loro forma più elementare possono essere divisi in due gruppi: ingresso (sensore) e uscita (attuatore). I trasduttori di ingresso prendono una sorta di energia fisica, come onde sonore, temperatura o pressione, e la convertono in un segnale che può essere letto. Un microfono, ad esempio, converte le onde sonore che colpiscono il suo diaframma in un segnale elettrico che può essere trasmesso tramite fili. Un sensore di pressione trasforma la forza fisica esercitata su di esso in un numero o in una lettura facilmente comprensibile.
Gli attuatori prendono un segnale elettronico e lo convertono in energia fisica. Un altoparlante stereo funziona trasformando il segnale elettronico di una registrazione in onde sonore fisiche. I motori elettrici sono un’altra forma comune di trasduttore elettromeccanico, che converte l’energia elettrica in energia meccanica per eseguire un compito.
Combinazione di trasduttori
Molti dispositivi funzionano combinando sensori e attuatori per convertire l’energia da una forma all’altra e viceversa. Le audiocassette, ad esempio, vengono create utilizzando un trasduttore per trasformare il segnale elettrico dal microfono, che converte le onde sonore in un segnale elettrico, in fluttuazioni magnetiche sulla testina del nastro. Queste fluttuazioni magnetiche vengono poi lette e convertite da un altro trasduttore, in questo caso il sistema stereo, per essere riconvertite in un segnale elettrico. Questo segnale viene quindi alimentato via cavo agli altoparlanti, che trasformano il segnale elettrico in onde audio.
L’imaging a ultrasuoni funziona anche convertendo l’energia più volte. Un trasduttore piezoelettrico viene utilizzato per convertire l’elettricità in onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni), che vengono focalizzate dalla macchina e puntate sui tessuti del corpo. Queste onde rimbalzano sulla macchina, dove un trasduttore le converte nuovamente in segnali elettrici. I segnali vengono elaborati e inviati a un monitor per produrre un’immagine dei tessuti corporei.
Altre attività quotidiane sono possibili attraverso l’uso di energia che viene trasformata più volte. L’accensione di una luce elettrica richiede che l’energia elettrica venga convertita in luce visibile. Tuttavia, quell’energia elettrica doveva prima essere generata; un generatore elettrico è un tipo di trasduttore che trasforma l’energia meccanica (o cinetica) in elettricità che può quindi essere utilizzata da altri dispositivi.
Efficienza
Come in tutte le conversioni di energia, una parte dell’energia viene persa durante il funzionamento dei trasduttori, ma alcuni sono più efficienti di altri. Un’antenna radio, che trasforma la potenza della radiofrequenza in un campo elettromagnetico, è un esempio di un trasduttore efficiente. Quando l’antenna funziona bene, questo processo può essere più efficiente dell’80%. La maggior parte dei motori elettrici, al contrario, ha un’efficienza inferiore al 50%, mentre le normali lampadine a incandescenza, a causa della quantità di energia che si perde sotto forma di calore, sono efficienti meno del 10%.