Izraz LVDT ali linearno spremenljiv diferenčni transformator je močan, popoln pretvornik linearne razporeditve in naravno brez trenja. Ob pravilni uporabi imajo neskončen življenjski cikel. Ker LVDT, ki ga krmili AC, ne vključuje kakršno koli elektroniko , nameravali so delati pri zelo nizkih temperaturah, sicer do 650 ° C (1200 ° F) v neobčutljivih okoljih. Aplikacije LVDT v glavnem vključujejo avtomatizacijo, močne turbine, letala, hidravliko, jedrske reaktorje, satelite in še veliko več. Te vrste pretvornikov vsebujejo nizke fizične pojave in izjemno ponavljanje.

LVDT spremeni linearno dislokacijo iz mehanskega položaja v relativni električni signal, vključno s fazo in amplitudo informacij o smeri in razdalji. Za delovanje LVDT ni potrebna električna vez med deli, ki se dotikajo, in tuljavo, ampak je alternativno odvisna od elektromagnetne sklopke.

Kaj je LVDT (linearni spremenljiv diferenčni transformator)?

Polni obrazec LVDT je »Linear Variable Differential Transformer« je LVDT. Na splošno je LVDT običajna vrsta pretvornika. Glavna naloga tega je pretvoriti pravokotno gibanje predmeta v enakovreden električni signal. LVDT se uporablja za izračun premika in deluje naprej transformator načelo.

“poiščite največjo vrednost moči, ki se odda v vezje. ”

Zgornji diagram LVDT senzorja vsebuje jedro in sklop tuljave. Tu je jedro zaščiteno s stvarjo, katere lokacija se izračuna, medtem ko je sklop tuljave povečan v mirujočo strukturo. Sklop tuljave vključuje tri žično navite tuljave na votli obliki. Notranja tuljava je glavna, ki jo napaja vir izmeničnega toka. Magnetni tok, ki ga generira glavno omrežje, je pritrjen na dve manjši tuljavi in tvori izmenično napetost v vsaki tuljavi.

Linearni spremenljiv diferenčni transformator

Glavna prednost tega pretvornika v primerjavi z drugimi tipi LVDT je žilavost. Ker material za zaznavanje ni v stiku z materialom.

Ker je naprava odvisna od kombinacije magnetnega pretoka, ima lahko ta pretvornik neomejeno ločljivost. Torej lahko z ustreznim orodjem za kondicioniranje signala opazimo najmanjši del napredka, ločljivost pretvornika pa izključno določimo z izjavo DAS (sistem za zajem podatkov).

Linearno spremenljiva diferencialna konstrukcija transformatorja

LVDT obsega valjast oblikovalec, ki je omejen z enim glavnim navitjem v pestu prvega, dva manjša navitja LVDT pa sta navita na površinah. Količina zasukov v obeh manjših navitjih je enaka, vendar sta medsebojno obrnjena, tako kot v smeri urinega kazalca in v nasprotni smeri.

Linearno spremenljiva diferencialna konstrukcija transformatorja

Iz tega razloga bodo napetosti o / p razlike v napetostih med dvema manjšima tuljavama. Ti dve tuljavi sta označeni s S1 in S2. Železno jedro Esteem se nahaja na sredini valjastega oblikovalca. Vzbujalna napetost izmeničnega toka je 5-12V, delovna frekvenca pa je od 50 do 400 HZ.

Delovno načelo LVDT

Načelo delovanja linearnega spremenljivega diferencialnega transformatorja ali LVDT delovne teorije je medsebojna indukcija. Dislokacija je neelektrična energija, v katero se spremeni električna energija . In kako se energija spreminja, je podrobno obravnavano pri delovanju LVDT.

Načelo dela LVDT

Delo LVDT

Delovanje vezja LVDT lahko razdelimo na tri primere glede na položaj železnega jedra v izoliranem oblikovalcu.

V primeru 1: Ko je jedro LVDT na ničelni lokaciji, bosta oba toka manjših navitij enaka, zato je inducirani e.m.f podoben v navitjih. Torej, brez dislokacije je izhodna vrednost (npr_ven) je nič, ker sta oba e1 in e2 enakovredna. Tako ponazarja, da do dislokacije ni prišlo.
V primeru 2: Ko se jedro LVDT premakne navzgor na ničelno točko. V tem primeru je tok, ki vključuje manjše navitje S1, dodaten v nasprotju s tokom, ki se povezuje z navitjem S 2. Zaradi tega bo e1 dodan kot e2. Zaradi tega e_ven(izhodna napetost) je pozitivna.
V primeru 3: Ko se jedro LVDT premakne navzdol na ničelno točko, se v tem primeru doda količina e2 kot količina e1. Zaradi tega e_venizhodna napetost bo negativna plus to prikazuje o / p navzdol na lokacijski točki.

Kakšen je izhod LVDT?

Izhod merilne naprave, kot je LVDT ali linearni spremenljiv diferenčni transformator, je sinusni val skozi amplitudo, ki je sorazmerna z lokacijo zunaj središča in 0⁰, sicer 180⁰ faze glede na locirano stran jedra. Tu se za demodulacijo signala uporablja polnovalna rektifikacija. Najvišja vrednost izklopljenega motorja (EOUT) se zgodi pri največjem premiku jedra iz srednjega položaja. Je amplitudna funkcija glavne bočne vzbujalne napetosti in faktor občutljivosti določene vrste LVDT. Na splošno je pri RMS precej precejšen.

Zakaj uporabljati LVDT?

Senzor položaja, kot je LVDT, je idealen za več aplikacij. Tu je seznam razlogov, zakaj se uporablja.

Mehansko življenje je neskončno

Te vrste senzorja ni mogoče zamenjati niti po milijonih ciklov in desetletij.

Ločljivo jedro in tuljava

LVDT so uporabljene črpalke, ventili in nivojski sistemi. Jedro LVDT je lahko izpostavljeno medijem pri temperaturi in visokem tlaku, kadar je mogoče tuljave in ohišje ločiti skozi kovinsko, stekleno cev, drugače rokave itd.

Merjenje je brez trenja

Meritev LVDT je brez trenja, ker ni tornih delov, ni napak in ni upora.

Ločljivost je neskončna

Z uporabo LVDT lahko natančno izračunamo tudi drobne gibe.

Ponovljivost je odlična

LVDT ne plavajo, sicer pa tudi po desetletjih končno postanejo hrupni.

Neobčutljivost za gibanje navzkrižnih osi

Kakovost merjenja ne sme ogroziti niti občutkov niti cik-cak.

Ponovljivost je nična

Ti senzorji vam od 300 ° F do 1000 ° F vedno zagotavljajo zanesljivo referenčno točko

Nepotrebna elektronika na vozilu
Popoln rezultat
Prilagoditev je možna za vse vrste aplikacij

Različne vrste LVDT

Različne vrste LVDT vključujejo naslednje.

Ujetna armatura LVDT

Te vrste LVDT so boljše za daljše delovne serije. Ti LVDT bodo pomagali preprečiti nepravilne razporeditve, ker jih usmerjajo in nadzorujejo sklopi z nizko odpornostjo.

Neupravljane armature

Te vrste LVDT imajo neomejeno vedenje ločljivosti, mehanizem te vrste LVDT je načrt obrabe, ki ne nadzoruje gibanja izračunanih podatkov. Ta LVDT je povezan z vzorcem, ki ga je treba izračunati, in se lehko prilega valju, pri čemer telo linearnega pretvornika drži neodvisno.

Prisilno razširjene armature

Uporabite notranje vzmetne mehanizme, električni motorji da se armatura neprestano premika naprej do najvišje možne ravni. Te armature se uporabljajo v LVDT za počasne premične aplikacije. Te naprave ne potrebujejo nobene povezave med armaturo in vzorcem.

Pretvorniki z linearnim spremenljivim premikom se običajno uporabljajo v trenutnih obdelovalnih orodjih, robotiki ali nadzoru gibanja, letalski elektroniki in avtomatizirano. Izbira ustrezne vrste LVDT je mogoče izmeriti z uporabo nekaterih specifikacij.

Značilnosti LVDT

Značilnosti LVDT so bile obravnavane v treh primerih, kot so ničelni položaj, najvišji desni položaj in najvišji levi položaj.

Ničelni položaj

Postopek dela LVDT lahko ponazorimo na ničelnem osnem mestu, sicer nič, z naslednjo sliko. V tem stanju je gred lahko nameščena točno v središču navitij S1 in S2. Tu so ta navitja sekundarna navitja, ki ustrezno povečajo nastajanje enakovrednega pretoka in inducirane napetosti na naslednjem sponki. Ta lokacija se imenuje tudi ničelna pozicija.

LVDT v ničelnem položaju

Zaporedje izhodne faze in diferenciacija izhodne velikosti glede na vhodne signale, ki izpeljeta premik in gibanje jedra. Razporeditev gredi na nevtralnem mestu ali na nuli v glavnem kaže, da so inducirane napetosti na sekundarnih navitjih, ki so zaporedno povezane, enakovredne in obratno sorazmerne glede na neto o / p napetost.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Najvišji desni položaj

V tem primeru je zgornji desni položaj prikazan na spodnji sliki. Ko je gred premaknjena v desno smer, lahko čez navitje S2 nastane ogromna sila, po drugi strani pa lahko najmanjša sila nastane čez navitje S1.

LVDT na desni

Tako je 'E2' (inducirana napetost) precej boljša od E1. Enačbe dobljenih diferenčnih napetosti so prikazane spodaj.

Za EV2 = - EV1

Najvišji levi položaj

Na naslednji sliki je gred lahko bolj nagnjena v smeri leve strani, nato se lahko ustvari velik tok preko navitja S1 in napetost se lahko sproži čez 'E1', ko se zmanjša 'E2'. Enačba za to je podana spodaj.

Za = EV1 - EV2

Končni izhod LVDT lahko izračunamo glede na frekvenco, tok ali napetost. Načrtovanje tega vezja lahko izvedemo tudi z vezji na osnovi mikrokrmilnika, kot so PIC, Arduino itd.

LVDT na levi

Specifikacije LVDT

Specifikacije LVDT vključujejo naslednje.

Linearnost

Največja razlika med ravninskim razmerjem med izračunano razdaljo in razdaljo o / p v območju izračuna.

> (0,025 +% ali 0,025 -%) Celotna lestvica
(0,025 do 0,20 +% ali 0,025 do 0,20 -%) Polna lestvica
(0,20 do 0,50 +% ali 0,20 do 0,50 -%) Celotna lestvica
(0,50 do 0,90 +% ali 0,50 do 0,90 -%) Polna lestvica
(0,90 do +% ali 0,90 do -%) Celotna lestvica in več
0,90 do ±% celotne lestvice in več

Delovne temperature

Delovne temperature LVDT vključujejo

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF in več. Območje temperature, v katerem mora naprava natančno delovati.

Območje merjenja

Obseg merjenja IVDT vključuje

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

Natančnost

Pojasni odstotek razlike med dejansko vrednostjo količine podatkov.

Izhod

Tok, napetost ali frekvenca

Vmesnik

Serijski protokol, kot je RS232, ali vzporedni protokol, kot je IEEE488.

Vrste LVDT

Na osnovi frekvence, trenutnega ravnovesja na osnovi AC / AC ali DC / DC.

Graf LVDT

Grafični diagrami LVDT so prikazani spodaj, ki prikazuje razlike v gredi in njihove rezultate glede na velikost diferenčnega AC izhoda iz ničelne točke in izhod enosmernega toka iz elektronike.

Največja vrednost premika gredi od mesta jedra je v glavnem odvisna od faktorja občutljivosti in amplitude glavne vzbujalne napetosti. Gred ostane v ničelnem položaju, dokler na glavno navitje tuljave ni določena referenčna napetost glavnega vzbujanja.

Različice gredi LVDT

Kot je prikazano na sliki, DC o / p polarnost ali fazni premik v glavnem določa položaj gredi za ničelno točko, ki predstavlja lastnost, kot je linearnost o / p modula LVDT.

Primer linearnega spremenljivega diferencialnega transformatorja

Dolžina hoda LVDT je ± 120 mm in ustvarja ločljivost 20 mV / mm. Torej, 1) .poiščite največjo napetost o / p, 2) napetost o / p, ko se jedro premakne za 110 mm od ničelne lokacije, c) položaj jedra od sredine, ko je napetost o / p 2,75 V, d) ugotovite spremembo znotraj napetosti o / p, ko se jedro premakne s premika + 60 mm na -60 mm.

a). Najvišja napetost o / p je VOUT

Če en mm gibanja ustvari 20mV, potem ustvari 120mm gibanja

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

b). VOUT s 110 mm premikom jedra

Če premik jedra 120 mm ustvari 2,4 volta, nastane gib 110 mm

Vout = premik jedra X VMAX

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

Napetostni premik LVDT

c) Položaj jedra pri VOUT = 2,75 voltov

Vout = premik jedra X VMAX

Premik = Vout X dolžina / VMax

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

d). Sprememba napetosti od premika od + 60 mm do -60 mm

Vchange = + 60 mm - (-60 mm) X 2,4 V / 130 = 120 X 2,4 / 130 = 2,215

Tako se sprememba izhodne napetosti giblje od +1,2 do -1,2 volta, ko se jedro premakne s + 60 mm na -60 mm.

Prestavni pretvorniki so na voljo v različnih velikostih z različno dolžino. Ti pretvorniki se uporabljajo za merjenje nekaj milimetrov do 1 sekunde, ki lahko določijo dolge gibe. Ko pa LVDT lahko izračunajo linearno gibanje znotraj ravne črte, pride do spremembe LVDT za merjenje kotnega gibanja, znanega kot RVDT (rotacijski spremenljiv diferenčni transformator).

Prednosti in slabosti LVDT

Prednosti in slabosti LVDT vključujejo naslednje.

Meritev območja premika LVDT je zelo visoka in se giblje med 1,25 mm in -250 mm.
Izhod LVDT je zelo visok in ne zahteva nobenega podaljšanja. Ima visoko sočutje, ki je običajno približno 40V / mm.
Ko jedro potuje znotraj votlega oblikovalca, posledično ne pride do okvare vnosa premika med izgubo zaradi trenja, zato je LVDT natančna naprava.
LVDT pokaže majhno histerezo in zato je ponavljanje izjemno v vseh situacijah
Poraba energije LVDT je zelo nizka, približno 1 W, kot so ocenili drugi tipi pretvornikov.
LVDT spremeni linearno dislokacijo v električno napetost, ki jo je enostavno napredovati.
LVDT se odziva, da se oddalji od magnetnih polj, zato nenehno potrebuje sistem, ki preprečuje, da bi se magnetna polja odnašala.
Doseženo je, da so LVDT bolj učinkoviti kot kontrastni kot kateri koli induktivni pretvorniki.
LVDT se poškoduje zaradi temperature in vibracij.
Ta transformator potrebuje velike premike, da dobi znatno diferencialno moč
Ti se odzivajo na zapuščena magnetna polja
Sprejemni instrument je treba izbrati za delo na izmeničnih signalih, sicer pa je treba uporabiti demodulator n / w, če je potreben enosmerni tok / p
Omejeni dinamični odziv je mehansko skozi maso jedra in električno skozi uporabljeno napetost.

Linearno spremenljivi diferencialni transformatorji

Uporaba pretvornika LVDT vključuje predvsem, kje se izračunajo dislokacije, ki segajo od delitve mm do samo nekaj cm.

LVDT senzor deluje kot glavni pretvornik in to spremeni dislokacijo v električni signal naravnost.
Ta pretvornik lahko deluje tudi kot sekundarni pretvornik.
LVDT se uporablja za merjenje teže, sile in tudi tlaka
V bankomatih za debelino dolarskih računov
Uporablja se za preskušanje vlažnosti tal
V strojih za izdelavo tablete
Robotsko čistilo
Uporablja se v medicinskih pripomočkih za sondiranje možganov
Nekateri od teh pretvornikov se uporabljajo za izračun tlaka in obremenitve
LVDT se večinoma uporabljajo tudi v industriji servomehanizmi .
Druge aplikacije, kot so močne turbine, hidravlika, avtomatizacija, letala in sateliti

Na koncu iz zgornjih informacij lahko ugotovimo, da imajo značilnosti LVDT nekatere pomembne značilnosti in koristi, ki večinoma izhajajo iz temeljnih fizikalnih načel delovanja ali materialov in tehnik, uporabljenih pri njihovi izdelavi. Tukaj je vprašanje za vas, kakšen je običajni obseg občutljivosti LVDT?