A helyzetérzékelő egy olyan típusú eszköz, amelyet egy eszközben/gépben vagy bizonyos közelében lévő objektum helyzetében bekövetkezett változás figyelésére és mérésére használnak, valamint jelek változását, amelyek alkalmasak az átvitelre, a feldolgozásra vagy a vezérlésre. Különböző típusú helyzetérzékelők állnak rendelkezésre, ahol az elmozdulás-átalakító a helyzetérzékelő egy meghatározott fajtája. Általában a normál érzékelők érzékelik az objektum létezését, míg az elmozdulásérzékelők egyszerűen észlelik az elmozdulást, ha bármely tárgy az egyik helyről a másikra mozog. Tehát az elmozdulásérzékelés mértéke egyszerűen lehetővé teszi az objektum vastagságának és magasságának meghatározását. Ez a cikk áttekintést nyújt a elmozdulás jeladó – alkalmazásokkal való munka.
Mi az eltolás-átalakító?
Az elmozdulás-átalakító egy elektromechanikus eszköz, amellyel egy tárgy mozgását elektrosztatikus, elektromágneses vagy magnetoelektromos jelekké alakítják, amelyeket beolvasnak és adatokká értelmeznek. Az elmozdulás-átalakítók széles választéka létezik, például lineáris és forgó. Ezek a jelátalakítók az érzékelő és a céltárgy közötti fizikai távolság mérésében is segítenek. A legtöbb elmozdulás-átalakító statikus és dinamikus elmozdulásokat mér, ezért gyakran használják egy tárgy rezgésének mérésére. A mért elmozdulások mikro hüvelyktől néhány lábig terjednek.
Az elmozdulás-átalakító működési elve a rendkívül megbízható induktív mérési elven alapul. Ezek a jelátalakítók robusztusak, nagyon könnyen használhatók és nagy pontosságot tudnak elérni. Az elmozdulás-átalakítók megbízható mérési eredményeket adnak a gyártás, kutatás és fejlesztés különböző területein.
Elmozdulás jelátalakító áramköri diagram
Az alábbi áramkörben használt elmozdulás-átalakító egy induktív átalakító. Ez az áramkör az elmozdulás mérésére szolgál induktív jelátalakítóval.
A fenti áramkörben a transzformátor egy primer tekercset és két szekunder tekercset tartalmaz. A két szekunder tekercs végpontja össze van kötve, így kijelenthetjük, hogy ez a két tekercs egyszerűen soros oppozíción belül van összekötve.
A „VP” feszültség a transzformátor primer tekercsére van kapcsolva, legyen az egyes szekunder tekercseken kialakult feszültség 𝑉𝑆1 𝑉𝑆2. Tehát a „V0” kimeneti feszültség a szekunder tekercsek első pontjain keresztül érkezik. Tehát a kimeneti feszültség V0 = VS1 – VS2 formában írható fel. A fenti áramkörben használt transzformátor a differenciáltranszformátor, mivel o/p feszültséget generál, ami a VS1 és VS2 közötti eltérés.
Ha a mag a központi pontban van elhelyezve, akkor az indukált feszültségek két S1 és S2 tekercsen egyenértékűek. Tehát a kimeneti feszültség V0=0. Ebben az állapotban azt mondjuk, hogy nincs elmozdulás.
Ha a mag a központi helyzet fölé kerül, akkor az S1 tekercsen belül generált emf nagyobb, azaz V1>V2.
Ugyanígy, ha a mag a központi helyzet alá kerül, akkor az S2 tekercsen belül generált emf nagyobb, azaz V2>V1.
Tehát ebben a két esetben két elmozdulás van felfelé és lefelé. Ebben a két esetben a „V0” kimeneti feszültség nagysága arányos a mag középponthoz viszonyított helyzetével.
Így ha a test elmozdulását akarjuk mérni, akkor a testet a központi maghoz kell kötnünk. Ezért, ha a test egy egyenes vonalban eltolódik, akkor a mag középpontja megváltozik, így az o/p feszültség, például a „V0” is ennek megfelelően változik. Ebben az állapotban az elmozdulást egyszerűen az o/p feszültség mérésével kaphatjuk meg. Tehát a kimeneti feszültség fázisa és nagysága a test elmozdulását és irányát ennek megfelelően jelzi.
Eltolási jelátalakító kalibrálása
Általában a jelátalakító kalibrálása alapvető követelmény a mérőrendszerrel kapott eredmények pontosságának, megismételhetőségének és megbízhatóságának megőrzéséhez. Ezek a jelátalakítók gyakoriak az akadémiai és ipari alkalmazásokban. Tehát ezek kalibrálása általában időigényes folyamat, azonban kalibráló berendezéssel nagyon egyszerű egy gomb elforgatásával és egy gomb megnyomásával.
Az elmozdulás-átalakító kalibrációs rendszere egy komplett megoldás ezeknek az átalakítóknak a kalibrálására akár 50,8 mm-es elmozdulással, 13 mikronos felbontással. Bármilyen rendszerrel használható, bár egyedi szoftverrel rendelkezik, amely lehetővé teszi a gyors és egyszerű kalibrálást az NI rendszerekkel való használat után.
Elmozdulás-átalakító típusok
Különféle típusú elmozdulás-átalakítók állnak rendelkezésre, amelyeket elmozdulásérzékelőknek is neveznek, mint például potenciométer, nyúlásmérő, kapacitív és LVDT. Tehát az alábbiakban mindegyik típust tárgyaljuk.
Rezisztív jelátalakító
A rezisztív átalakítót változó ellenállású jelátalakítónak is nevezik, mert a változó ellenállású transzdukció elvén működik. Ez a jelátalakító az egyik leggyakrabban használt elmozdulás-átalakító, amelyet különböző fizikai mennyiségek, például nyomás, elmozdulás, erő, hőmérséklet és rezgések mérésére és elektromos jellé alakítására használnak.
Kapacitív jelátalakító
A kapacitív jelátalakító egy passzív átalakító, amely külső áramforrással működik. Ezt a jelátalakítót elsősorban nyomás, elmozdulás, mozgás, erő, sebesség és egyéb paraméterek mérésére használják. Ez a jelátalakító a változtatható kapacitás elvén működik, így ennek a jelátalakítónak a kapacitása számos ok miatt változik, mint például a dielektromos állandó, a lemezek átfedése és a lemezek közötti távolság változása. Ez egy passzív típus, ahol a lemezeken egyenlő és ellentétes töltések keletkeznek a kondenzátorlemezen alkalmazott feszültség miatt, amelyet a dielektromos anyag választ el.
Lineáris változó differenciál transzformátor
Az LVDT vagy lineáris változó differenciáltranszformátor egyfajta elmozdulás-átalakító. Ez az átalakító három szimmetrikusan elhelyezett tekercset tartalmaz, ahol az elsődleges tekercs a középső tekercs, a fennmaradó két tekercs pedig másodlagos tekercs. Ezek főleg sorba vannak kötve és a fő tekercshez képest egyenlően vannak elhelyezve. Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni - LVDT .
Induktív jelátalakító
Az induktív átalakító egyfajta elmozdulás-átalakító, amely transzdukciós vagy elektromágneses indukciós elven működik. A szükséges fizikai mennyiségek, például erő, elmozdulás, sebesség, nyomás, gyorsulás, nyomaték, s kölcsönös vagy öninduktivitás mérésére változtatjuk. A jelátalakító legjobb példája az LVDT. Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni erről induktív jelátalakítók .
Nyújtásmérő
A nyúlásmérő elmozdulás-átalakító segítségével fizikai mennyiségeket, például nyomást, elmozdulást vagy terhelést mechanikai feszültséggé változtatnak, és ezt a mechanikai feszültséget elektromos o/p-vé változtatják a rugalmas testre szerelt nyúlásmérőkkel. A nyúlásmérő elmozdulás-átalakítót főként az elmozdulás mérésére használják a 0-10 mm-es tartományban. Ennek az átalakítónak az LVDT-hez képest rövid a testhossza, és mentes az elektromágneses hatásoktól. Ezek a nyúlásmérő jelátalakítók rendkívül stabil és megbízható teljesítményt nyújtanak. Kérjük, tekintse meg ezt a linket, ha többet szeretne megtudni a nyúlásmérő .
Előnyök és hátrányok
Az elmozdulás-átalakító előnyeit az alábbiakban tárgyaljuk.
- Az elmozdulás-átalakítók kiváló linearitásúak.
- Rendkívül nagy pontossággal rendelkeznek.
- Akár 0,01 µm-es kiemelkedő felbontással rendelkeznek.
- Ezek jól tolerálják a nagy mágneses mezőket, a radioaktív környezetet és a széles hőmérsékleti tartományokat.
- Erős kialakításuk és kiváló stabilitásuk van.
- Ezek a jelátalakítók bármilyen irányban felszerelhetők.
- Az LVDT-k energiafogyasztása alacsony.
- Ezek nagyon érzékenyek, és nagyon könnyen beállíthatók és karbantarthatók.
- Ezeknek a jelátalakítóknak alacsony a hiszterézisvesztesége.
- A mérési tartomány magasabb.
- Ez a jelátalakító egy súrlódásmentes eszköz.
Az elmozdulás jelátalakító hátrányai alább tárgyaljuk.
- Az elmozdulás-átalakítónak nagyon nagy elmozdulásra van szüksége a nagy feszültség előállításához.
- Árnyékolást igényel, mert nagyon érzékeny a mágneses térre.
- A jelátalakító teljesítményét a rezgések és a hőmérséklet változása is befolyásolhatja.
- Egy külső demodulátor kell hozzá, hogy DC kimenetet kapjon.
- Ennek az átalakítónak a dinamikus reakciója korlátozott.
Alkalmazások
Az elmozdulás-átalakítók alkalmazásai a következők.
- Az elmozdulás-átalakítók az érzékelő csúcsa és a forgó tengely közötti relatív mozgás mérésére szolgálnak.
- Merev gépekben használják, ahol a rendkívül kis vibráció a tengelytől a gépházig terjed.
- Ezeket az ipari szektorban és még az állami szektorban is használják, mint például a gépek automatizálása, az űrhajózás és a repülőgépek, az erőturbinák, a hidraulika stb.
- Az LVDT-ket mm-től cm-ig terjedő elmozdulások mérésére használják.
- Ezeket CNC gépekben használják az elmozdulás mérésére.
- Ezeket hengerelt fémlemezek vastagságára és mérésére használják.
- Ezeket a csatornákon belül használják feszültségmérésre.
- Az RVDT elmozdulás-átalakítókat repülésirányító rendszerekben használják.
- A potenciométer típusokat erő, gyorsulás és nyomás mérésére használják.
Így ez az elmozdulás áttekintése transzducer – működő pályázatokkal. Ha egy test egy egyenes vonalon belül eltolódik egyik pozícióból a másikba, ezt követően a két pozíció közötti hosszt elmozdulásnak nevezzük. Az elmozdulás olyan fizikai mennyiség, mint a sebesség, hőmérséklet, erő stb.
Tehát az elmozdulás-átalakítót a mechanikai rezgés/mozgás, különösen az egyenes vonalú mozgás elektromos jelekké, változtatható elektromos árammá vagy feszültséggé alakítására használják. Példák az elmozdulás-átalakítókra: elmozdulás és hajlítási alakváltozások mérése a normál elmozdulás mérésére, a betonon belüli repedések és a tartóhajlítás mérésére. Itt egy kérdés, hogy mi a funkciója a jelátalakítónak?
