Сензорът за позиция е вид устройство, използвано за наблюдение и измерване на промяна в позицията на обект в устройство/машина или в определена близост и промени в сигнали, които са подходящи за предаване, обработка или контрол. Налични са различни видове сензори за позиция, където преобразувателят за изместване е един специфичен вид сензор за позиция. Обикновено нормалните сензори усещат съществуването на обекта, докато сензорите за изместване просто откриват изместването, след като всеки обект се премести от едно място на друго. Така че степента на откриване на изместване просто ви позволява да определите дебелината и височината на обекта. Тази статия обсъжда общ преглед на a преобразувател на преместване – работа с приложения.
Какво е преобразувател на преместване?
Преобразувателят на преместване е електромеханично устройство, използвано за преобразуване на движението на обект в електростатични, електромагнитни или магнитоелектрични сигнали, които се четат и интерпретират в данни. Има широка гама от преобразуватели на преместване като линейни и ротационни. Тези преобразуватели също са полезни при измерване на физическото разстояние между сензора и целта. Повечето датчици за изместване измерват статични и динамични измествания, така че те често се използват за измерване на вибрациите на обект. Измерените премествания варират от микро инча до няколко фута.
Принципът на работа на датчика за преместване се основава на изключително надеждния принцип на индуктивно измерване. Тези трансдюсери са здрави, много лесни за използване и могат да постигнат висока точност. Преобразувателите на преместване дават надеждни резултати от измерване в различни области на производство, изследване и развитие.
Схема на веригата на преобразувателя за преместване
Преобразувателят на преместване, използван в схемата по-долу, е индуктивен преобразувател. Тази верига се използва за измерване на изместване с индуктивен преобразувател.
В горната схема трансформаторът включва първична намотка и две вторични намотки. Двете крайни точки на вторичната намотка са свързани заедно, така че можем да декларираме, че тези две намотки са просто свързани в рамките на серийно противопоставяне.
Напрежението „VP“ се прилага към първичната намотка на трансформатора, нека напрежението, развито във всяка вторична намотка, бъде 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Така изходното напрежение „V0“ се получава през първите точки на вторичните намотки. Така че изходното напрежение може да се запише като V0 = VS1 – VS2. Трансформаторът, използван в горната схема, е диференциалният трансформатор, тъй като той генерира o/p напрежение, което е разликата между VS1 и VS2.
Ако сърцевината е разположена в централната точка, тогава индуцираните напрежения в две намотки S1 и S2 са еквивалентни. И така, изходното напрежение V0=0. В това състояние казваме, че няма изместване.
Ако сърцевината е изместена над централната позиция, тогава ЕДС, генерирана в намотката S1, е повече, т.е. V1>V2.
По същия начин, ако сърцевината е изместена под централната позиция, тогава ЕДС, генерирана в бобината S2, е повече, т.е. V2>V1.
Така че в тези два случая имаме две измествания нагоре и надолу. В тези два случая големината на изходното напрежение „V0“ ще бъде пропорционална на позицията на сърцевината спрямо центъра.
По този начин, ако искаме да измерим преместването на тялото, тогава трябва да свържем тялото с централното ядро. Следователно, след като тялото се измести по права линия, тогава средната точка на ядрото се променя, така че o/p напрежението като 'V0' също варира съответно. В това състояние можем да получим изместването чрез просто измерване на o/p напрежението. И така, фазата и величината на изходното напрежение означават съответно изместването и посоката на тялото.
Калибриране на датчика за изместване
Като цяло, калибрирането на преобразувателя е съществено изискване за поддържане на точността, повторяемостта и надеждността на резултатите, получени от измервателна система. Тези преобразуватели са често срещани в академични и индустриални приложения. Така че тяхното калибриране обикновено отнема много време процедура, но с помощта на апарат за калибриране е много лесно чрез завъртане на копчето и натискане на бутон.
Системата за калибриране на преобразувателя на преместване е цялостно решение за калибриране на тези преобразуватели с до 50,8 mm измествания с разделителна способност 13 микрона. Използва се с всяка система, въпреки че идва с персонализиран софтуер, позволяващ бързо и лесно калибриране, след като се използва със системи NI.
Видове преобразуватели на преместване
Налични са различни видове преобразуватели, които също са известни като сензори за изместване като потенциометър, тензодатчик, капацитивен и LVDT. Така че всеки тип е разгледан по-долу.
Резистивен преобразувател
Резистивният преобразувател се нарича още преобразувател с променливо съпротивление, защото работи на принципа на преобразуване на променливо съпротивление. Този преобразувател е един от най-често използваните преобразуватели на преместване, използван за измерване на различни физически величини като налягане, изместване, сила, температура и вибрации и ги преобразува в електрически сигнал.
Капацитивен преобразувател
Капацитивният преобразувател е пасивен преобразувател, който работи чрез използване на външно захранване. Този трансдюсер се използва главно за измерване на налягане, изместване, движение, сила, скорост и други параметри. Този преобразувател работи на принципа на променливия капацитет, така че капацитетът на този преобразувател се променя поради много причини като диелектрична константа, припокриване на плочи и промяна на разстоянието между плочите. Това е пасивен тип, при който върху плочите се генерират равни и противоположни заряди поради приложеното напрежение върху плочата на кондензатора, което е разделено чрез диелектричен материал.
Линеен променлив диференциален трансформатор
LVDT или линеен променлив диференциален трансформатор е един вид преобразувател на преместване. Този преобразувател включва три симетрично разположени намотки, където първичната намотка е централната намотка, а останалите две намотки са вторични намотки. Те са главно свързани последователно и разположени еднакво по отношение на основната намотка. Моля, вижте тази връзка, за да научите повече за – LVDT .
Индуктивен преобразувател
Индуктивният преобразувател е един вид преобразувател на преместване, който работи на принципа на трансдукция или електромагнитна индукция. За измерване на необходимите физически величини като сила, изместване, скорост, налягане, ускорение, въртящ момент, взаимната или самоиндуктивността се променят. Най-добрият пример за този трансдюсер е LVDT. Моля, вижте тази връзка, за да научите повече за индуктивни преобразуватели .
Тензодатчик
Тензодатчикът за изместване се използва за промяна на физически величини като налягане, изместване или натоварване в механично напрежение и това механично напрежение се променя в електрическо o/p с монтирани тензодатчици върху еластичното тяло. Тензодатчикът за преместване се използва главно за измерване на изместването в диапазона от 0 до 10 mm. Този преобразувател има къса дължина на тялото в сравнение с LVDT и е без електромагнитни ефекти. Тези тензометрични преобразуватели имат много стабилна и надеждна работа. Моля, вижте тази връзка, за да научите повече за тензодатчик .
Предимства и недостатъци
Предимствата на датчика за изместване са обсъдени по-долу.
- Преобразувателите на преместване имат отлична линейност.
- Имат изключително висока точност.
- Те имат изключителна разделителна способност до 0,01 µm.
- Те са толерантни към силни магнитни полета, радиоактивни среди и широки температурни диапазони.
- Имат здрав дизайн и отлична стабилност.
- Тези преобразуватели могат да се монтират във всяка посока.
- Консумацията на енергия на LVDT е ниска.
- Те са много чувствителни и много лесни за подравняване и поддръжка.
- Тези преобразуватели имат ниска загуба на хистерезис.
- Диапазонът на измерване е по-висок.
- Този преобразувател е устройство без триене.
Недостатъци на датчика за изместване са обсъдени по-долу.
- Преобразувателят на преместване се нуждае от много голямо изместване, за да произведе високо напрежение.
- Нуждае се от екраниране, защото е много чувствителен към магнитното поле.
- Работата на трансдюсера може да бъде повлияна от вибрации, както и от промени в температурата.
- Нуждае се от външен демодулатор, за да получи DC изход.
- Динамичният отговор на този преобразувател е ограничен.
Приложения
Приложенията на преобразувателите на преместване включват следното.
- Преобразувателите на изместване се използват за измерване на относителното движение между върха на сензора и въртящия се вал.
- Използва се в твърди машини, където се предават изключително малки вибрации от вала към корпуса на машината.
- Те се използват в промишления сектор и дори в публичния сектор като машинна автоматизация, аерокосмически и самолети, електрически турбини, хидравлика и др.
- LVDTs се използват за измерване на измествания, които варират от mm до cms.
- Те се използват в CNC машини за измерване на изместване.
- Те се използват за дебелина и измерване на валцувани метални листове.
- Те се използват в каналите за измерване на напрежението.
- Датчиците за преместване RVDT се използват в системите за управление на полета.
- Типовете потенциометри се използват за измерване на сила, ускорение и налягане.
Следователно, това е общ преглед на изместване трансдюсер - работещ с приложения. Ако тялото се измести от една позиция в друга в рамките на права линия, след това дължината между тези две позиции се нарича изместване. Изместването е физическа величина като скорост, температура, сила и т.н.
Така че преобразувателят на изместване се използва за преобразуване на механични вибрации/движение, особено праволинейно движение в електрически сигнали, променлив електрически ток или напрежение. Примери за преобразуватели на преместване са; деформации на изместване и огъване, измерване на измервания на нормално изместване, измерване на пукнатини в бетона и огъване на греди. Ето един въпрос към вас, каква е функцията на преобразувателя?
