Pretvornik pomika: vezje, vrste, delovanje in njegove uporabe

Senzor položaja je vrsta naprave, ki se uporablja za spremljanje in merjenje spremembe znotraj položaja predmeta v napravi/stroju ali v določeni bližini in spremembe v signale, ki so primerni za prenos, obdelavo ali nadzor. Na voljo so različne vrste senzorjev položaja, kjer je pretvornik premika ena posebna vrsta senzorja položaja. Na splošno običajni senzorji zaznajo obstoj predmeta, medtem ko senzorji premika preprosto zaznajo premik, ko se kateri koli predmet premakne z ene lokacije na drugo. Torej vam količina zaznavanja premika preprosto omogoča določitev debeline in višine predmeta. Ta članek obravnava pregled a pretvornik pomika – delo z aplikacijami.

Kaj je pretvornik premika?

Pretvornik pomika je elektromehanska naprava, ki se uporablja za pretvorbo gibanja predmeta v elektrostatične, elektromagnetne ali magnetoelektrične signale, ki se berejo in interpretirajo v podatke. Obstaja široka paleta pretvornikov pomika, kot so linearni in rotacijski. Ti pretvorniki so v pomoč tudi pri merjenju fizične razdalje med senzorjem in tarčo. Večina pretvornikov pomikov meri statične in dinamične pomike, zato se pogosto uporabljajo za merjenje tresljajev predmeta. Izmerjeni pomiki segajo od mikro palcev do nekaj čevljev.

Princip delovanja pretvornika pomika temelji na izjemno zanesljivem principu induktivnega merjenja. Ti pretvorniki so robustni, zelo enostavni za uporabo in lahko dosežejo visoko natančnost. Pretvorniki pomika dajejo zanesljive rezultate meritev na različnih področjih proizvodnje, raziskav in razvoja.

Shema vezja pretvornika premika

Pretvornik premika, uporabljen v spodnjem vezju, je induktivni pretvornik. To vezje se uporablja za merjenje premika z induktivnim pretvornikom.

V zgornjem vezju transformator vključuje primarno navitje in dva sekundarna navitja. Dve končni točki sekundarnega navitja sta povezani skupaj, zato lahko izjavimo, da sta ti dve navitji preprosto povezani v zaporedni opoziciji.

Napetost 'VP' se uporablja na primarnem navitju transformatorja, naj bo napetost, razvita v vsakem sekundarnem navitju, 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Torej je izhodna napetost 'V0' sprejeta na prvih točkah sekundarnih navitij. Tako lahko izhodno napetost zapišemo kot V0 = VS1 – VS2. Transformator, uporabljen v zgornjem vezju, je diferencialni transformator, ker ustvarja napetost o/p, kar je razlika med VS1 in VS2.

Če je jedro nameščeno na središčni točki, sta inducirani napetosti na dveh navitjih S1 in S2 enakovredni. Torej je izhodna napetost V0=0. V tem stanju pravimo, da ni premika.

Če je jedro premaknjeno nad osrednjo lego, je emf, ki nastane v tuljavi S1, večji, tj. V1>V2.

Na enak način, če je jedro premaknjeno pod osrednji položaj, je emf, ki nastane v tuljavi S2, večji, tj. V2>V1.

V teh dveh primerih imamo torej dva premika navzgor in navzdol. V teh dveh primerih bo velikost izhodne napetosti 'V0' sorazmerna s položajem jedra glede na sredino.

Če torej želimo izmeriti premik telesa, moramo telo povezati s središčnim jedrom. Zato se, ko se telo premakne v ravni liniji, spremeni srednja točka jedra, zato se ustrezno spreminja tudi o/p napetost, kot je 'V0'. V tem stanju lahko dobimo premik s preprostim merjenjem o/p napetosti. Torej faza in velikost izhodne napetosti ustrezno označujeta premik in smer telesa.

Kalibracija pretvornika pomika

Na splošno je kalibracija pretvornika bistvena zahteva za ohranjanje točnosti, ponovljivosti in zanesljivosti rezultatov, pridobljenih z merilnim sistemom. Ti pretvorniki so pogosti v akademskih in industrijskih aplikacijah. Zato je njihova kalibracija običajno dolgotrajen postopek, vendar je z uporabo kalibracijske naprave zelo enostavno z vrtenjem gumba in pritiskom na gumb.

Kalibracijski sistem pretvornika pomikov je popolna rešitev za umerjanje teh pretvornikov s pomiki do 50,8 mm z ločljivostjo 13 mikronov. Uporablja se s katerim koli sistemom, čeprav je opremljen s programsko opremo po meri, ki omogoča hitro in enostavno kalibracijo, ko se uporablja s sistemi NI.

Vrste pretvornikov pomika

Na voljo so različne vrste pretvornikov pomika, ki so znani tudi kot senzorji pomika, kot so potenciometer, merilnik napetosti, kapacitivni in LVDT. Vsaka vrsta je torej obravnavana spodaj.

Uporovni pretvornik

Uporovni pretvornik se imenuje tudi pretvornik spremenljivega upora, ker deluje na principu pretvorbe spremenljivega upora. Ta pretvornik je eden najpogosteje uporabljenih pretvornikov pomika, ki se uporablja za merjenje različnih fizikalnih veličin, kot so tlak, premik, sila, temperatura in vibracije, ter jih pretvori v električni signal.

Kapacitivni pretvornik

Kapacitivni pretvornik je pasivni pretvornik, ki deluje z uporabo zunanjega napajanja. Ta pretvornik se uporablja predvsem za merjenje tlaka, premika, gibanja, sile, hitrosti in drugih parametrov. Ta pretvornik deluje na principu spremenljive kapacitivnosti, zato se kapacitivnost tega pretvornika spreminja zaradi številnih razlogov, kot so dielektrična konstanta, prekrivanje plošč in sprememba znotraj razdalje med ploščama. To je pasivna vrsta, pri kateri se na ploščah ustvarijo enaki in nasprotni naboji zaradi uporabljene napetosti na plošči kondenzatorja, ki je ločena z dielektričnim materialom.

Linearni spremenljivi diferencialni transformator

LVDT ali linearni spremenljivi diferencialni transformator je ena vrsta pretvornika pomika. Ta pretvornik vključuje tri simetrično razporejene tuljave, kjer je primarna tuljava sredinska tuljava, preostali dve tuljavi pa sta sekundarni tuljavi. Ti so večinoma zaporedno povezani in nameščeni enako glede na glavno tuljavo. Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o – LVDT .

Induktivni pretvornik

Induktivni pretvornik je ena vrsta pretvornika pomika, ki deluje na principu transdukcije ali elektromagnetne indukcije. Za merjenje potrebnih fizikalnih količin, kot so sila, premik, hitrost, tlak, pospešek, navor, se medsebojna ali samoinduktivnost spreminja. Najboljši primer tega pretvornika je LVDT. Za več informacij si oglejte to povezavo induktivni pretvorniki .

Merilnik napetosti

Pretvornik pomika merilnika napetosti se uporablja za spreminjanje fizikalnih količin, kot so tlak, premik ali obremenitev, v mehansko obremenitev, ta mehanska obremenitev pa se spremeni v električni o/p z nameščenimi merilniki napetosti na elastičnem telesu. Pretvornik pomika merilnika napetosti se uporablja predvsem za merjenje pomika v območju od 0 do 10 mm. Ta pretvornik ima kratko telo v primerjavi z LVDT in nima elektromagnetnih učinkov. Ti pretvorniki merilnika napetosti imajo zelo stabilno in zanesljivo delovanje. Če želite izvedeti več o tem, glejte to povezavo merilnik napetosti .

Prednosti in slabosti

Prednosti pretvornika pomika so obravnavane spodaj.

• Pretvorniki pomika imajo odlično linearnost.
• Imajo izjemno visoko natančnost.
• Imajo izjemno ločljivost do 0,01 µm.
• Ti so odporni na močna magnetna polja, radioaktivna okolja in široka temperaturna območja.
• Imajo močno zasnovo in odlično stabilnost.
• Te pretvornike je mogoče namestiti v kateri koli smeri.
• Poraba energije LVDT je ​​nizka.
• Ti so zelo občutljivi in ​​zelo enostavni za poravnavo in vzdrževanje.
• Ti pretvorniki imajo nizko histerezno izgubo.
• Merilno območje je višje.
• Ta pretvornik je naprava brez trenja.

Slabosti pretvornika pomika so obravnavani spodaj.

• Pretvornik premika potrebuje zelo velik premik, da ustvari visoko napetost.
• Potrebuje zaščito, ker se zelo odziva na magnetno polje.
• Na delovanje pretvornika lahko vplivajo vibracije in spremembe temperature.
• Potrebuje zunanji demodulator, da dobi enosmerni izhod.
• Dinamični odziv tega pretvornika je omejen.

Aplikacije

Uporabe pretvornikov pomika vključujejo naslednje.

• Pretvorniki premika se uporabljajo za merjenje relativnega gibanja med konico senzorja in vrtečo se gredjo.
• Uporablja se v togih strojih povsod, kjer se prenašajo izjemno majhne vibracije z gredi na ohišje stroja.
• Uporabljajo se v industrijskem sektorju in celo v javnem sektorju, kot so strojna avtomatizacija, vesoljska in letala, električne turbine, hidravlika itd.
• LVDT se uporabljajo za merjenje pomikov, ki segajo od mm do cm.
• Uporabljajo se v CNC strojih za merjenje premika.
• Uporabljajo se za debelino in merjenje valjanih kovinskih plošč.
• Uporabljajo se znotraj kanalov za merjenje napetosti.
• Pretvorniki premika RVDT se uporabljajo v sistemih za krmiljenje leta.
• Vrste potenciometra se uporabljajo za merjenje sile, pospeška in tlaka.

To je torej pregled premika pretvornik – deluje z aplikacijami. Če se telo premakne iz enega položaja v drugega znotraj ravne črte, je dolžina med tema dvema položajema znana kot premik. Premik je fizikalna količina, kot so hitrost, temperatura, sila itd.

Tako se pretvornik premika uporablja za pretvorbo mehanskih vibracij/gibanja, zlasti premočrtnega gibanja, v električne signale, spremenljiv električni tok ali napetost. Primeri pretvornikov pomikov so: pomikov in upogibnih obremenitev, merjenje meritev normalnih pomikov, merjenje razpok v betonu in upogiba nosilca. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija pretvornika?