Keitikliai yra elektriniai arba elektroniniai prietaisai, paverčiantys energiją iš vienos formos į kitą. Pavyzdžiui, stereofoninis garsiakalbis paverčia įrašytos muzikos elektrinius signalus į garsą. Daugelis žmonių mano, kad keitiklis yra sudėtingas techninis įrenginys, skirtas informacijai rinkti arba perduoti. Tačiau iš tikrųjų viskas, kas paverčia energiją, gali būti laikoma keitikliu.
Jutikliai ir pavaros
Yra daug skirtingų keitiklių tipų, tačiau dažniausiai juos galima suskirstyti į dvi grupes: įvestis (jutiklis) ir išvestis (pavara). Įvesties keitikliai paima tam tikrą fizinę energiją, pvz., garso bangas, temperatūrą ar slėgį, ir paverčia ją signalu, kurį galima nuskaityti. Pavyzdžiui, mikrofonas paverčia garso bangas, kurios atsitrenkia į jo diafragmą, į elektrinį signalą, kuris gali būti perduodamas laidais. Slėgio jutiklis paverčia jį veikiančią fizinę jėgą skaičiumi arba rodmenimis, kuriuos galima lengvai suprasti.
Pavaros paima elektroninį signalą ir paverčia jį fizine energija. Stereofoninis garsiakalbis veikia transformuodamas elektroninį įrašo signalą į fizines garso bangas. Elektros varikliai yra dar viena įprasta elektromechaninio keitiklio forma, paverčianti elektros energiją mechanine energija, kad būtų atlikta užduotis.
Keitlių derinimas
Daugelis prietaisų veikia derindami jutiklius ir pavaras, kad paverstų energiją iš vienos formos į kitą ir vėl atgal. Pavyzdžiui, garso kasetės sukuriamos naudojant keitiklį, kuris elektros signalą iš mikrofono imtuvo, kuris pavertė garso bangas elektriniu signalu, paverčia magnetiniais svyravimais ant juostos galvutės. Tada šie magnetiniai svyravimai nuskaitomi ir konvertuojami kitu keitikliu – šiuo atveju stereosistema -, kad jie vėl būtų paverčiami elektriniu signalu. Tada šis signalas laidu tiekiamas į garsiakalbius, kurie elektrinį signalą vėl paverčia garso bangomis.
Ultragarsinis vaizdas taip pat veikia daug kartų konvertuodamas energiją. Pjezoelektrinis keitiklis naudojamas elektros energijai paversti aukšto dažnio garso bangomis (ultragarsu), kurios yra sufokusuotos mašinos ir nukreiptos į kūno audinius. Šios bangos grįžta atgal į mašiną, kur keitiklis jas vėl paverčia elektriniais signalais. Signalai apdorojami ir siunčiami į monitorių, kad būtų gautas kūno audinių vaizdas.
Naudojant energiją, kuri transformuojama kelis kartus, galima atlikti ir kitas kasdienes užduotis. Norint įjungti elektros šviesą, elektros energija turi būti paversta matoma šviesa. Tačiau ta elektros energija pirmiausia turėjo būti pagaminta; elektros generatorius yra keitiklio tipas, kuris mechaninę (arba kinetinę) energiją paverčia elektra, kurią vėliau gali naudoti kiti įrenginiai.
Efektyvumas
Kaip ir visų energijos konversijų metu, kai keitikliai veikia, prarandama dalis energijos, tačiau kai kurie yra efektyvesni už kitus. Radijo antena, kuri radijo dažnio energiją paverčia elektromagnetiniu lauku, yra vienas efektyvaus keitiklio pavyzdžių. Kai antena veikia gerai, šis procesas gali būti efektyvesnis nei 80%. Priešingai, daugumos elektros variklių efektyvumas yra mažesnis nei 50%, o įprastų kaitrinių lempučių efektyvumas yra mažesnis nei 10% dėl energijos, kuri prarandama kaip šiluma.