Линейно променлив диференциален трансформатор (LVDT) и неговата работа

Линейно променлив диференциален трансформатор (LVDT) и неговата работа

Терминът LVDT или линейно променлив диференциален трансформатор е здрав, цялостен преобразувател с линейно разположение и естествено без триене. Те имат безкраен жизнен цикъл, когато се използва правилно. Тъй като LVDT, контролиран от променлив ток, не включва всякакъв вид електроника , те възнамерявали да работят при много ниски температури иначе до 650 ° C (1200 ° F) в нечувствителна среда. Приложенията на LVDT основно включват автоматизация, силови турбини, самолети, хидравлика, ядрени реактори, сателити и много други. Тези видове преобразуватели съдържат ниски физически явления и изключителни повторения.



LVDT променя линейна дислокация от механично положение в относителен електрически сигнал, включително фаза и амплитуда на информацията за посоката и разстоянието. Работата на LVDT не се нуждае от електрическа връзка между допиращите се части и намотката, но като алтернатива зависи от електромагнитното свързване.


Какво е LVDT (линеен променлив диференциален трансформатор)?

Пълната форма на LVDT е „Линейно променлив диференциален трансформатор“ е LVDT. Като цяло, LVDT е нормален тип преобразувател. Основната функция на това е да преобразува правоъгълното движение на обект в еквивалентен електрически сигнал. LVDT се използва за изчисляване на денивелацията и работи по трансформатора принцип.





Горната схема на LVDT сензор включва сърцевина, както и бобина. Тук сърцевината е защитена от нещото, чието местоположение се изчислява, докато намотката е увеличена до неподвижна конструкция. Сглобката на бобината включва три намотани с тел намотки на куха форма. Вътрешната намотка е основната, която се захранва от източник на променлив ток. Магнитният поток, генериран от главната мрежа, е прикрепен към двете малки намотки, правейки променливо напрежение във всяка намотка.

Линеен променлив диференциален трансформатор

Линеен променлив диференциален трансформатор



Основното предимство на този преобразувател, в сравнение с други типове LVDT, е издръжливостта. Тъй като няма сензорен материал през сензорния компонент.

Тъй като машината зависи от комбинацията от магнитен поток, този преобразувател може да има неограничена разделителна способност. Така че минималната част от напредъка може да бъде забелязана от подходящ инструмент за кондициониране на сигнала, а разделителната способност на преобразувателя се определя изключително от декларацията на DAS (система за събиране на данни).


Линейна променлива диференциална конструкция на трансформатора

LVDT се състои от цилиндричен предшественик, който е ограничен от една основна намотка в главината на първата и двете малки LVDT намотки са навити на повърхностите. Размерът на усукванията в двете малки намотки е еквивалентен, но те се обръщат един към друг като посока по посока на часовниковата стрелка и посока обратно на часовниковата стрелка.

Линейна променлива диференциална конструкция на трансформатора

Линейна променлива диференциална конструкция на трансформатора

По тази причина o / p напреженията ще бъдат варирането на напреженията между двете малки намотки. Тези две намотки са означени с S1 & S2. Ядрената сърцевина на Esteem е разположена в средата на цилиндричния формиращ елемент. Възбуждащото напрежение на AC е 5-12V, а работната честота се дава от 50 до 400 HZ.

Работен принцип на LVDT

Принципът на работа на линейния променлив диференциален трансформатор или LVDT работна теория е взаимната индукция. Дислокацията е неелектрическа енергия, в която се превръща електрическа енергия . И как се променя енергията се обсъжда подробно в работата на LVDT.

Принцип на работа на LVDT

Принцип на работа на LVDT

Работа на LVDT

Работата на схемата на LVDT може да бъде разделена на три случая въз основа на положението на желязната сърцевина в изолирания бивш.

  • В случай 1: Когато сърцевината на LVDT е на нулево място, тогава и малкият поток на намотките ще бъде равен, така че индуцираният e.m.f е подобен в намотките. Така че за без дислокация, изходната стойност (напрнавън) е нула, тъй като и двата e1 и e2 са еквивалентни. По този начин това илюстрира, че не е имало дислокация.
  • В случай 2: Когато ядрото на LVDT се измести до нулевата точка. В този случай потокът, включващ малка намотка S1, е допълнителен в сравнение с потока, свързващ се с намотката S2. Поради тази причина e1 ще бъде добавен като този на e2. Поради това днавън(изходно напрежение) е положително.
  • В случай-3: Когато ядрото на LVDT се измести надолу към нулевата точка, В този случай количеството e2 ще се добави като това на e1. Поради това днавънизходното напрежение ще бъде отрицателно плюс това илюстрира o / p надолу в точката на местоположението.

Каква е продукцията на LVDT?

Изходът на измервателното устройство като LVDT или линейно променлив диференциален трансформатор е синусоида през амплитуда, която е пропорционална на местоположението извън центъра и 0⁰ иначе 180⁰ фаза въз основа на разположената страна на сърцевината. Тук пълноволновото коригиране се използва за демодулация на сигнала. Най-високата стойност на излезлия двигател (EOUT) се получава при най-голямото изместване на сърцевината от средното положение. Това е амплитудна функция на напрежението на възбуждане на основната страна, както и на коефициента на чувствителност на специфичния тип LVDT. Като цяло е доста значително при RMS.

Защо да използвам LVDT?

Сензор за положение като LVDT е идеален за няколко приложения. Ето списък с причините, поради които се използва.

Механичният живот е безкраен

Този вид сензор не може да бъде заменен дори след милиони цикли и десетилетия.

Отделно ядро ​​и намотка

LVDT са използвани помпи, клапани и системи за ниво. Сърцевината на LVDT може да бъде изложена на среда при температура и високо налягане, когато намотките и корпусът могат да бъдат разделени през метална, стъклена тръба, в противен случай втулки и др.

Измерването е без триене

Измерването на LVDT е без триене, защото няма триещи се части, няма грешка и няма съпротивление.

Разделителната способност е безкрайна

Използвайки LVDT, малките движения също могат да бъдат изчислени прецизно.

Повторяемостта е отлична

LVDT не плават, иначе стават шумни накрая дори след десетилетия.

Нечувствителност към движение на кръстосано ядро

Качеството на измерването не може да бъде нарушено нито от усещанията, нито от зигзаговете.

Повторяемостта е нула

От 300oF - 1000oF, тези сензори винаги ви осигуряват надеждна отправна точка

  • Излишно от бордова електроника
  • Пълна продукция
  • Персонализирането е възможно за всеки вид приложение

Различни видове LVDT

Различните видове LVDT включват следното.

Пленна арматура LVDT

Тези типове LVDT са по-добри за продължителни работни серии. Тези LVDT ще помогнат за предотвратяване на неправилни устройства, тъй като те са насочени и контролирани от възли с ниско съпротивление.

Неуправляеми арматури

Тези типове LVDT имат поведение с неограничена разделителна способност, механизмът на този тип LVDT е план за износване, който не контролира движението на изчислените данни. Този LVDT е свързан с изчислителната проба, като се монтира вяло в цилиндъра, като включва тялото на линейния преобразувател, което трябва да се държи независимо.

Принудително разширени арматури

Използвайте вътрешни пружинни механизми, електрически двигатели за постоянно придвижване на арматурата до най-пълното постижимо ниво. Тези арматури се използват в LVDT за бавно движещи се приложения. Тези устройства не се нуждаят от връзка между котвата и образеца.

Преобразувателите с линейно променливо изместване обикновено се използват в текущите машинни инструменти, роботика или контрол на движението, авионика и автоматизирани. Изборът на приложим вид LVDT може да бъде измерен, като се използват някои спецификации.

Характеристики на LVDT

Характеристиките на LVDT се обсъждат главно в три случая като нулева позиция, най-висока дясна позиция и най-висока лява позиция.

Нулева позиция

Работната процедура на LVDT може да бъде илюстрирана на нулево аксиално място, иначе нула, чрез следващата фигура. При това състояние шахтата може да бъде разположена точно в центъра на намотките S1 и S2. Тук тези намотки са вторични намотки, които съответно увеличават генерирането на еквивалентен поток, както и индуцирано напрежение в следващия терминал. Това местоположение се нарича още нулева позиция.

LVDT при Null Possition

LVDT при нулева позиция

Последователността на изходната фаза, както и диференциация на изходната величина по отношение на входните сигнали, която произвежда изместване и движение на сърцевината. Разположението на вала на неутралното място или на нулата главно показва, че индуцираните напрежения във вторичните намотки, които са свързани последователно, са еквивалентни и обратно пропорционални по отношение на нетното o / p напрежение.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Най-висока дясна позиция

В този случай най-горната дясна позиция е показана на фигурата по-долу. След като валът е изместен в дясната посока, тогава може да се генерира огромна сила върху намотката S2, от друга страна, минималната сила може да се създаде върху намотката S1.

LVDT вдясно

LVDT вдясно

По този начин ‘E2’ (индуцирано напрежение) значително превъзхожда E1. Получените уравнения за диференциални напрежения са показани по-долу.

За EV2 = - EV1

Максимална лява позиция

На следващата фигура валът може да бъде наклонен повече в посока на лявата страна, след което може да се генерира висок поток през намотката S1 и напрежението да се индуцира през „E1“, когато „E2“ се намали. Уравнението за това е дадено по-долу.

За = EV1 - EV2

Крайният LVDT изход може да бъде изчислен по отношение на честота, ток или напрежение. Проектирането на тази схема може да се направи и с микроконтролерни схеми като PIC, Arduino и др.

LVDT вляво

LVDT вляво

Спецификации на LVDT

Спецификациите на LVDT включват следното.

Линейност

Най-голямата разлика от права пропорция между изчисленото разстояние и разстоянието o / p през изчислителния обхват.

  • > (0,025 +% или 0,025 -%) Пълна скала
  • (0,025 до 0,20 +% или 0,025 до 0,20 -%) Пълна скала
  • (0,20 до 0,50 +% или 0,20 до 0,50 -%) Пълна скала
  • (0,50 до 0,90 +% или 0,50 до 0,90 -%) Пълна скала
  • (0,90 до +% или 0,90 до -%) Пълна скала и нагоре
  • 0.90 до ±% пълна скала и нагоре

Работни температури

Работните температури на LVDT включват

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF и нагоре. Температурният диапазон, в който устройството трябва да работи точно.

Обхват на измерване

Обхватът на IVDT измерване включва

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

Точност

Обяснява процента на разликата между истинската стойност на количеството данни.

Изход

Ток, напрежение или честота

Интерфейс

Сериен протокол като RS232 или паралелен протокол като IEEE488.

Видове LVDT

Базирано на честота, текущ баланс AC / AC или DC / DC.

Графика на LVDT

Графичните диаграми на LVDT са показани по-долу, което показва вариациите в вала, както и техния резултат по отношение на величината на диференциалния AC изход от нулева точка и изхода на постоянен ток от електрониката.

Максималната стойност на изместването на вала от местоположението на сърцевината зависи главно от фактора на чувствителност, както и от амплитудата на главното напрежение на възбуждане. Валът остава в нулево положение, докато посоченото главно напрежение на възбуждане не бъде зададено към главната намотка на бобината.

Вариации на LVDT вал

Вариации на LVDT вал

Както е показано на фигурата, DC o / p полярността или фазовото изместване определя главно позицията на вала за нулевата точка, за да представи свойството като o / p линейността на модула на LVDT.

Пример за линеен променлив диференциален трансформатор

Дължината на хода на LVDT е ± 120mm и генерира 20mV / mm разделителна способност. И така, 1) .намерете максималното напрежение o / p, 2) напрежението o / p, след като сърцевината се измести със 110 mm от нулевото си местоположение, c) позицията на сърцевината от средата, след като напрежението o / p е 2,75 V, г) намерете промяната в напрежението o / p, след като сърцевината бъде изместена от изместването от + 60 mm до -60 mm.

а). Най-високото напрежение o / p е VOUT

Ако един mm движение генерира 20mV, тогава генерира 120mm движение

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

б). VOUT със 110 mm изместване на сърцевината

Ако изместването на сърцевината от 120 мм генерира изход от 2,4 волта, тогава се получава движение от 110 мм

Vout = изместване на ядрото X VMAX

Vout = 110 X 2,4 / 120 = 2,2 волта

Изместването на напрежението на LVDT

в). Положението на сърцевината, когато VOUT = 2,75 волта

Vout = изместване на ядрото X VMAX

Водоизместване = Vout X дължина / VMax

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

д). Промяната на напрежението от изместването от + 60mm до -60mm

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

По този начин промяната на изходното напрежение варира от +1,2 волта до -1,2 волта, когато сърцевината се измести от + 60 мм до -60 мм съответно.

Изместващите преобразуватели се предлагат в различни размери с различна дължина. Тези преобразуватели се използват за измерване на няколко mms до 1s, които могат да определят дълги ходове. Когато обаче LVDT могат да изчислят линейно движение в права линия, тогава има промяна в LVDT, за да се измери ъгловото движение, известно като RVDT (Rotary Variable Differential Transformer).

Предимства и недостатъци на LVDT

Предимствата и недостатъците на LVDT включват следното.

  • Измерването на диапазона на изместване на LVDT е много високо и варира от 1,25 mm до -250 mm.
  • Изходът на LVDT е много висок и не изисква никакво удължаване. Притежава високо състрадание, което обикновено е около 40V / mm.
  • Когато сърцевината се движи в рамките на кухия формообразуващ, следователно няма повреда на входа за изместване, докато загуба на триене, така че прави LVDT прецизно устройство.
  • LVDT демонстрира малка хистерезис и по този начин повторението е изключително при всички ситуации
  • Консумацията на енергия на LVDT е много ниска около 1W, както е оценено от друг тип преобразуватели.
  • LVDT променя линейната дислокация в електрическо напрежение, което е лесно да се прогресира.
  • LVDT реагира на отдалечаване от магнитните полета, поради което постоянно се нуждае от система, която да ги предпазва от отклоняване на магнитни полета.
  • Постигнато е, че LVDT са по-полезни, за разлика от всеки вид индуктивен преобразувател.
  • LVDT се поврежда от температура, както и от вибрации.
  • Този трансформатор се нуждае от големи измествания, за да получи значителна диференциална мощност
  • Те реагират на разсеяни магнитни полета
  • Приемащият инструмент трябва да бъде избран да работи по променливотокови сигнали, в противен случай трябва да се използва демодулатор n / w, ако е необходим dc o / p
  • Ограничената динамична реакция е механично чрез масата на сърцевината и електрически чрез приложеното напрежение.

Приложения с линейни променливи диференциални трансформатори

Приложенията на LVDT преобразувателя включват главно къде се изчисляват дислокации, които варират от деление на mm до само някои cms.

  • LVDT сензорът работи като основен преобразувател и това променя дислокацията на електрически сигнал направо.
  • Този преобразувател може да работи и като вторичен преобразувател.
  • LVDT се използва за измерване на теглото, силата и налягането
  • В банкомати за дебелина на банкнотите в долари
  • Използва се за тестване на влагата в почвата
  • В машини за направа на ХАПЧИ
  • Роботизиран почистващ препарат
  • Използва се в медицински устройства за сондиране на мозъка
  • Някои от тези преобразуватели се използват за изчисляване на налягането и натоварването
  • LVDT се използват най-вече и в промишлеността сервомеханизми .
  • Други приложения като силови турбини, хидравлика, автоматизация, самолети и сателити

От горната информация накрая можем да заключим, че характеристиките на LVDT имат някои съществени характеристики и предимства, повечето от които произтичат от основни физически принципи на работа или от материали и техники, използвани при тяхното изграждане. Ето въпрос към вас, какъв е нормалният диапазон на чувствителност на LVDT?