Anturit ovat sähköisiä tai elektronisia laitteita, jotka muuttavat energiaa muodosta toiseen. Esimerkiksi stereokaiutin muuntaa äänitetyn musiikin sähköiset signaalit ääneksi. Monet ihmiset ajattelevat anturin olevan monimutkainen, tekninen laite, joka on suunniteltu keräämään tai siirtämään tietoja. Todellisuudessa kaikkea energiaa muuttavaa voidaan kuitenkin pitää muuntimena.
Anturit ja toimilaitteet
Muuntimia on monia erilaisia, mutta alkeellisimmillaan ne voidaan jakaa kahteen ryhmään: tulo (anturi) ja lähtö (toimilaite). Tuloanturit ottavat jonkinlaista fyysistä energiaa – kuten ääniaaltoja, lämpötilaa tai painetta – ja muuntavat sen luettavaksi signaaliksi. Mikrofoni muuntaa esimerkiksi kalvoon osuvat ääniaallot sähköiseksi signaaliksi, joka voidaan lähettää johtojen kautta. Paineanturi muuttaa siihen kohdistuvan fyysisen voiman helposti ymmärrettäväksi lukuksi tai lukemaksi.
Toimilaitteet ottavat sähköisen signaalin ja muuttavat sen fyysiseksi energiaksi. Stereokaiutin toimii muuttamalla tallennuksen elektronisen signaalin fyysisiksi ääniaalloiksi. Sähkömoottorit ovat toinen yleinen sähkömekaanisen muuntimen muoto, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi tehtävän suorittamiseksi.
Kaikuanturien yhdistäminen
Monet laitteet toimivat yhdistämällä antureita ja toimilaitteita muuntaakseen energian muodosta toiseen ja sitten takaisin. Esimerkiksi äänikasetit luodaan käyttämällä kaikuanturia kääntämään mikrofonin vastaanottimen sähköinen signaali-joka muutti ääniaallot sähköiseksi signaaliksi-magneettisiin vaihteluihin nauhapäässä. Nämä magneettiset vaihtelut luetaan ja muunnetaan sitten toisella kaikuanturilla – tässä tapauksessa stereojärjestelmällä – ja muutetaan takaisin sähköiseksi signaaliksi. Tämä signaali syötetään sitten langalla kaiuttimiin, jotka muuttavat sähköisen signaalin takaisin ääniaalloiksi.
Ultraäänikuvaus toimii myös muuttamalla energiaa useita kertoja. Pietsosähköistä kaikuanturia käytetään muuntamaan sähkö korkean taajuuden ääniaalloiksi (ultraääni), jotka kone keskittyy ja kohdistetaan kehon kudoksiin. Nämä aallot pomppivat takaisin koneeseen, jossa anturi muuntaa ne uudelleen sähköisiksi signaaleiksi. Signaalit käsitellään ja lähetetään monitorille kuvan tuottamiseksi kehon kudoksista.
Muut päivittäiset tehtävät ovat mahdollisia käyttämällä energiaa, joka muuttuu useita kertoja. Sähkövalon sytyttäminen vaatii sähköenergian muuntamista näkyväksi. Tämä sähköenergia oli kuitenkin ensin tuotettava; sähkögeneraattori on eräänlainen muunnin, joka muuttaa mekaanisen (tai kineettisen) energian sähköksi, jota muut laitteet voivat sitten käyttää.
Tehokkuus
Kuten kaikissa energiamuunnoksissa, osa energiasta häviää, kun anturit toimivat, mutta jotkut ovat tehokkaampia kuin toiset. Radioantenni, joka muuttaa radiotaajuisen tehon sähkömagneettiseksi kenttään, on yksi esimerkki tehokkaasta muuntimesta. Kun antenni toimii hyvin, tämä prosessi voi olla yli 80% tehokas. Useimmat sähkömoottorit ovat sitä vastoin alle 50%: n hyötysuhteella, kun taas tavalliset hehkulamput ovat lämpöä menettävän energian määrän vuoksi alle 10%.