Lineáris változó differenciál transzformátor (LVDT) és működése

Az LVDT vagy a lineárisan változtatható differenciál transzformátor kifejezés robusztus, teljes lineáris elrendezésű átalakító és természetesen súrlódásmentes. Végtelen életciklusuk van, ha megfelelően használják. Mivel az AC által vezérelt LVDT nem tartalmazza bármilyen elektronika , érzéketlen környezetben nagyon alacsony hőmérsékleten, egyébként 650 ° C-ig (1200 ° F) kívántak dolgozni. Az LVDT-k főként automatizálást, erőgépeket, repülőgépeket, hidraulikus berendezéseket, atomreaktorokat, műholdakat és még sok mást tartalmaznak. Ezek típusú átalakítók alacsony fizikai jelenségeket és kiemelkedő ismétlődést tartalmaznak.

Az LVDT megváltoztatja a lineáris elmozdulást egy mechanikai helyzetből egy relatív elektromos jelre, beleértve az irány és a távolság információ fázisát és amplitúdóját. Az LVDT működéséhez nincs szükség elektromos kötésre az érintő részek és a tekercs között, de alternatívaként az elektromágneses kapcsolástól függ.

Mi az LVDT (lineárisan változó differenciál transzformátor)?

Az LVDT teljes formája a „Lineáris változó differenciál transzformátor” az LVDT. Általában az LVDT normál típusú átalakító. Ennek fő feladata egy tárgy téglalap alakú mozgásának konvertálása egyenértékű elektromos jellé. Az LVDT-t használják az elmozdulás kiszámítására és működik a transzformátor elv.

A fenti LVDT érzékelő diagram magot és tekercs egységet tartalmaz. Itt a magot az a dolog védi, amelynek helyét kiszámolják, míg a tekercsszerelvényt álló szerkezetre növelik. A tekercsszerelvény három huzallal tekercselt tekercset tartalmaz az üreges alakban. A belső tekercs a fő, amelyet egy áramforrás táplál. A fő által generált mágneses fluxus a két kisebb tekercshez kapcsolódik, így minden tekercsben váltakozó áramú feszültség keletkezik.

Lineárisan változtatható differenciál transzformátor

Ennek az átalakítónak a fő előnye, összehasonlítva más LVDT típusokkal, a szívósság. Mivel az érzékelő alkatrészen nincs anyagkontaktus.

Mivel a gép a mágneses fluxus kombinációjától függ, ennek az átalakítónak korlátlan felbontása lehet. Tehát az előrehaladás minimális hányadát megfelelő jelkezelő eszköz észlelheti, és a jelátalakító felbontását kizárólag a DAS (adatgyűjtő rendszer) deklarációja határozza meg.

Lineárisan változtatható differenciál transzformátor felépítése

Az LVDT egy hengeres előkészítőből áll, amelyet az előbbi agyában egy fő tekercs határol, és a két kisebb LVDT tekercs fel van tekerve a felületeken. A csavarások mennyisége mindkét kisebb tekercsben egyenértékű, de ezek az óramutató járásával megegyező és az óramutató járásával ellentétes irányban megfordulnak egymással.

Lineárisan változtatható differenciál transzformátor felépítése

Emiatt az o / p feszültség a két kisebb tekercs közötti feszültségváltozás lesz. Ezt a két tekercset S1 és S2 jelöli. Becsülje meg, hogy a vasmag a hengeres előkészítő közepén helyezkedik el. Az AC gerjesztő feszültsége 5-12V, a működési frekvenciát pedig 50-400 HZ adja meg.

Az LVDT működési elve

A lineáris változó differenciál transzformátor vagy az LVDT működési elmélet működési elve a kölcsönös indukció. A diszlokáció nemelektromos energia, amelyre változik elektromos energia . Az energia változásának részleteit az LVDT munkája részletesen tárgyalja.

Az LVDT működési elve

Az LVDT működése

Az LVDT kapcsolási rajz működése három esetre osztható a vasmag szigetelt előállásban való elhelyezkedése alapján.

• Az 1. esetben: Amikor az LVDT magja a nullán van, akkor mindkét kisebb tekercsáramlás megegyezik, így az indukált e.m.f hasonló a tekercsekben. Tehát diszlokáció nélkül a kimeneti érték (pl_ki) nulla, mert mind az e1, mind az e2 egyenértékű. Így azt szemlélteti, hogy nem történt elmozdulás.
• A 2. esetben: Amikor az LVDT magja felfelé tolódik a nullpontra. Ebben az esetben az S1 kisebb tekercseléssel járó fluxus további ellentétben áll az S 2 tekercseléssel összekapcsolódó fluxussal. Emiatt az e1 hozzáadódik, mint az e2. Ennek köszönhetően e_ki(kimeneti feszültség) pozitív.
• A 3. esetben: Amikor az LVDT magját lefelé tolják a nullpontra, ebben az esetben az e2 összege hozzáadódik, mint az e1. Ennek köszönhetően e_kia kimeneti feszültség negatív lesz, ráadásul az o / p-t lefelé mutatja a helyponton.

Mi az LVDT kimenete?

A mérőeszköz, például az LVDT vagy a lineárisan változtatható differenciál transzformátor kimenete egy szinuszhullám az amplitúdón keresztül, amely arányos a középponton kívüli helyzettel és 0⁰ egyébként 180⁰ fázissal a mag elhelyezkedése alapján. Itt teljes hullámú egyenirányítást alkalmaznak a jel demodulálására. A kimenő motor legnagyobb értéke (EOUT) a középső helyzetből a legnagyobb magtérfogat-elmozdulás esetén történik. Ez a főoldali gerjesztési feszültség amplitúdófüggvénye, valamint az LVDT adott típusának érzékenységi tényezője. Általánosságban elmondható, hogy az RMS-nél meglehetősen jelentős.

Miért érdemes LVDT-t használni?

Egy olyan helyzetérzékelő, mint az LVDT, ideális több alkalmazáshoz. Az alábbiakban felsoroljuk az okok okait.

A mechanikus élet végtelen

Ez a fajta érzékelő több millió ciklus és évtized után sem cserélhető ki.

Elválasztható mag és tekercs

Az LVDT-k használt szivattyúk, szelepek és szintrendszerek. Az LVDT magja hőmérsékleten és nagy nyomáson ki lehet téve a közegnek, valahányszor a tekercseket és a házat szét lehet választani egy fém, üvegcsővel, különben hüvelyekkel stb.

A mérés súrlódásmentes

Az LVDT mérése súrlódásmentes, mert nincsenek súrlódási részek, nincs hiba és nincs ellenállás.

A felbontás végtelen

Az LVDT-k használatával az apró mozgások is pontosan kiszámolhatók.

Az ismételhetőség kiváló

Az LVDT-k nem úsznak, különben évtizedek után is végre zajosak lesznek.

A tengely keresztirányú mozgásával szembeni érzékenység

A mérés minősége nem sérülhet sem érzékelésben, sem cikk-cakkban.

Az ismételhetőség Null

Ezek az érzékelők 300oF - 1000oF között mindig megbízható referenciapontot nyújtanak

• Felesleges a fedélzeti elektronikához
• Teljes kimenet
• A testreszabás bármilyen alkalmazáshoz lehetséges

Különböző típusú LVDT

Az LVDT-k különböző típusai a következőket tartalmazzák.

Fogságban lévő armatúra LVDT

Az ilyen típusú LVDT-k kiválóak a hosszú munkasorozatoknál. Ezek az LVDT-k segítenek megelőzni a helytelen elrendezéseket, mivel alacsony ellenállású szerelvények irányítják és vezérlik őket.

Irányítatlan armatúrák

Az ilyen típusú LVDT-k korlátlan felbontású viselkedéssel rendelkeznek, az ilyen típusú LVDT mechanizmusa egy kopás nélküli terv, amely nem ellenőrzi a számított adatok mozgását. Ez az LVDT a kiszámítandó mintához kapcsolódik, a hengerbe ereszkedve illeszkedik, bevonva a lineáris átalakító testét, amelyet függetlenül kell tartani.

Force Extended Armatures

Használja a belső rugós mechanizmusokat, elektromos motorok hogy az armatúrát folyamatosan a lehető legmagasabb szintre vigye előre. Ezeket az armatúrákat az LVDT-k lassan mozgó alkalmazásokhoz használják. Ezeknek az eszközöknek nincs szükségük semmilyen kapcsolatra az armatúra és a minta között.

A lineárisan változtatható elmozdulás-átalakítókat általában az aktuális megmunkáló szerszámokban, a robotikában vagy a mozgásszabályozásban, az avionikában és automatizáltan használják. Az LVDT alkalmazható típusának megválasztása bizonyos specifikációk segítségével mérhető.

LVDT jellemzői

Az LVDT jellemzői főleg három esetben kerültek megvitatásra, mint például nullpozíció, jobb felső pozíció és bal felső pozíció.

Null pozíció

Az LVDT működési eljárása null tengelyirányban, egyébként nulla, a következő ábrával szemléltethető. Ebben az állapotban a tengely pontosan az S1 és S2 tekercsek közepén helyezhető el. Itt ezek a tekercsek másodlagos tekercsek, amelyek megnövelik az egyenértékű fluxus kialakulását, valamint az indukált feszültséget ennek megfelelően a következő kapcson. Ezt a helyet nullpozíciónak is nevezik.

LVDT a Null pozícióban

A kimeneti fázissorrend, valamint a kimenet nagyságának differenciálása a bemeneti jelek vonatkozásában, amelyek a mag elmozdulását és mozgását eredményezik. A tengely elrendezése a semleges helyen vagy a nullánál elsősorban azt jelzi, hogy a sorba kapcsolt szekunder tekercsek indukált feszültségei egyenértékűek és fordítottan arányosak a nettó o / p feszültséghez képest.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Legmagasabb jobb pozíció

Ebben az esetben a legmagasabb jobb helyzet látható az alábbi ábrán. Miután a tengelyt a jobb oldali irányba tolják el, akkor hatalmas erő keletkezhet az S2 tekercselésen, másrészt a legkisebb erő az S1 tekercselésen keresztül.

LVDT a jobb oldalon

Így az „E2” (indukált feszültség) jelentősen felülmúlja az E1-et. A kapott differenciálfeszültség-egyenleteket az alábbiakban mutatjuk be.

EV2 esetén = - EV1

Maximális bal pozíció

A következő ábrán a tengely inkább a bal oldal irányába hajtható, majd az S1 tekercselésen keresztül nagy fluxus keletkezhet, és az „E2” csökkenésével feszültség indukálható az „E1” keresztmetszetén. Ennek az egyenletét az alábbiakban adjuk meg.

For = EV1 - EV2

A végső LVDT kimenet frekvencia, áram vagy feszültség alapján számítható. Ennek az áramkörnek a megtervezése mikrokontroller alapú áramkörökkel is elvégezhető, például PIC, Arduino stb.

LVDT balra

LVDT specifikációk

Az LVDT specifikációi a következőket tartalmazzák.

Linearitás

A legnagyobb különbség az egyenes aránytól a számított távolság és az o / p távolság között a számítási tartományban.

• > (0,025 +% vagy 0,025 -%) Teljes skála
• (0,025 - 0,20 +% vagy 0,025 - 0,20 -%) Teljes skála
• (0,20-0,50 +% vagy 0,20-0,50 -%) Teljes skála
• (0,50–0,90 +% vagy 0,50–0,90 -%) Teljes skála
• (0,90 - +% vagy 0,90 - -%) Teljes skála és feljebb
• 0,90 - ±% Teljes skála és felfelé

Működési hőmérsékletek

Az LVDT üzemi hőmérséklete a következőket tartalmazza:

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF és magasabb. Az a hőmérsékleti tartomány, amelyen belül a készüléknek pontosan működnie kell.

Mérési tartomány

Az IVDT mérési tartománya a következőket tartalmazza:

0,02 ', (0,02-0,32'), (0,32 - 4,0 '), (4,0-20,0'), (± 20,0 ')

Pontosság

Megmagyarázza az adatmennyiség valódi értéke közötti különbség százalékos arányát.

Kimenet

Áram, feszültség vagy frekvencia

Felület

Soros protokoll, például RS232, vagy párhuzamos protokoll, például IEEE488.

LVDT típusok

Frekvencia alapú, árammérleg AC / AC vagy DC / DC alapú.

LVDT grafikon

Az alábbiakban bemutatjuk az LVDT grafikon diagramokat, amelyek bemutatják a tengely variációit, valamint azok eredményét a váltóáramú kimenet nagyságának nullpont és az elektronika egyenárama kimenete szempontjából.

A tengely elmozdulásának legnagyobb értéke a mag helyéről elsősorban az érzékenységi tényezőtől és a fő gerjesztési feszültség amplitúdójától függ. A tengely addig marad null helyzetben, amíg a tekercs fő tekercsére vonatkoztatott fő gerjesztési feszültséget meg nem adják.

LVDT tengely variációk

Amint az ábrán látható, a DC o / p polaritás vagy fáziseltolás főleg meghatározza a tengely helyzetét a nullpont számára, hogy az LVDT modul o / p linearitásának tulajdonságát képviselje.

Példa lineáris változójú differenciál transzformátorra

Az LVDT lökethossza ± 120 mm, és 20mV / mm felbontást generál. Tehát, 1). Keresse meg a maximális o / p feszültséget, 2) az o / p feszültséget, amint a mag elmozdul 110 mm-rel a nulláról, c) a mag helyzete közepétől, ha az o / p feszültség 2,75 V, d) keresse meg az o / p feszültségen belüli változást, amint a mag elmozdul + 60 mm-ről -60 mm-re.

a). A legnagyobb o / p feszültség VOUT

Ha egy mm mozgás 20mV-ot generál, akkor 120mm mozgás generál

VOUT = 20 mV x 120mm = 0,02 x 120 = ± 2,4 V

b). VOUT 110 mm mag elmozdulással

Ha egy 120 mm-es mag elmozdulás 2,4 V kimenetet generál, akkor 110 mm-es mozgás eredményez

Vout = az X VMAX mag elmozdulása

Vout = 110 X 2,4 / 120 = 2,2 volt

Az LVDT feszültségeltolódása

c). A mag helyzete, amikor VOUT = 2,75 volt

Vout = az X VMAX mag elmozdulása

Elmozdulás = Vout X hossz / VMax

D = 2,75 x 120 / 2,4 = 137,5 mm

d). A feszültségváltozás a + 60 mm-es elmozdulásról -60 mm-re

Váltás = + 60mm - (-60mm) X 2.4V / 130 = 120 X 2.4 / 130 = 2.215

Így a kimeneti feszültség változása +1,2 volt és -1,2 volt között van, amikor a mag + 60 mm-ről -60 mm-re tolódik.

Az elmozdulás-átalakítók különböző méretben, különböző hosszúságban kaphatók. Ezeket az átalakítókat néhány mms-től 1-ig mérik, amelyek meghatározzák a hosszú stroke-okat. Ha azonban az LVDT-k képesek kiszámítani a lineáris mozgást egy egyenesen belül, akkor az LVDT-ben változás történik az RVDT (Rotary Variable Differential Transformer) néven ismert szögmozgás mérésére.

Az LVDT előnyei és hátrányai

Az LVDT előnyei és hátrányai a következők.

• Az LVDT elmozdulási tartományának mérése nagyon magas, és 1,25 mm és -250 mm között mozog.
• Az LVDT kimenet nagyon magas, és nem igényel semmilyen kiterjesztést. Nagy együttérzéssel rendelkezik, amely általában 40 V / mm.
• Ha a mag egy üreges kialakításon belül halad, következésképpen nincs elmozdulás az elmozdulás bemenetében súrlódási veszteség alatt, így az LVDT pontos eszközzé válik.
• Az LVDT kismértékű hiszterézist mutat, így az ismétlés minden helyzetben kivételes
• Az LVDT energiafogyasztása nagyon alacsony, körülbelül 1 W, egy másik típusú átalakító értékelése alapján.
• Az LVDT a lineáris elmozdulást elektromos feszültséggé változtatja, amely egyszerűen előrehaladható.
• Az LVDT reagál arra, hogy eltávolodjon a mágneses terektől, ezért állandóan szüksége van egy rendszerre, amely megakadályozza a sodródó mágneses mezőket.
• Elértük, hogy az LVDT-k sokkal előnyösebbek, mint bármilyen induktív átalakító.
• Az LVDT-t a hőmérséklet, valamint a rezgések károsítják.
• Ennek a transzformátornak nagy elmozdulásokra van szüksége a jelentős különbség kimenetéhez
• Ezek reagálnak a kóbor mágneses mezőkre
• A vevő készüléket úgy kell megválasztani, hogy váltakozó áramú jeleken dolgozzon, különben demodulátort kell használni, ha nem szükséges egyenáramú o / p
• A korlátozott dinamikus válasz mechanikusan ott van a mag tömegén keresztül és elektromosan az alkalmazott feszültségen keresztül.

Lineárisan változtatható differenciál transzformátor alkalmazások

Az LVDT átalakító alkalmazásai főként a kiszámítandó diszlokációkat foglalják magukban, amelyek mm-es osztástól néhány cm-ig terjednek.

• Az LVDT érzékelő fő átalakítóként működik, és ez a diszlokációt egyenesre változtatja.
• Ez az átalakító másodlagos átalakítóként is működhet.
• Az LVDT-t a tömeg, az erő és a nyomás mérésére használják
• ATM-ekben dollár számla vastagságra
• Talajnedvesség vizsgálatára használják
• Tabletták készítésére szolgáló gépekben
• Robot tisztító
• Orvosi eszközökben használják agyszondázásra
• Ezen átalakítók közül néhányat használnak a nyomás és a terhelés kiszámítására
• Az LVDT-ket leginkább az iparban használják szervomechanizmusok .
• Egyéb alkalmazások, mint például a turbinák, hidraulika, automatizálás, repülőgépek és műholdak

Végül a fenti információk alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy az LVDT jellemzőinek vannak bizonyos jelentős tulajdonságai és előnyei, amelyek többsége a működés alapvető fizikai alapelveiből, vagy a felépítésük során használt anyagokból és technikákból fakadnak. Itt egy kérdés az Ön számára, mi a normális LVDT érzékenységi tartomány?