Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear (LVDT) dan Kerjanya

Istilah LVDT atau Linear Variable Differential Transformer adalah transduser susunan linear yang kuat dan lengkap dan tanpa geseran secara semula jadi. Mereka mempunyai kitaran hidup yang tidak berkesudahan ketika digunakan dengan betul. Kerana LVDT yang dikendalikan AC tidak termasuk apa-apa jenis elektronik , mereka bermaksud bekerja pada suhu yang sangat rendah jika tidak hingga 650 ° C (1200 ° F) di lingkungan yang tidak sensitif. Aplikasi LVDT terutamanya merangkumi automasi, turbin kuasa, pesawat terbang, hidraulik, reaktor nuklear, satelit, dan banyak lagi. Ini jenis transduser mengandungi fenomena fizikal yang rendah dan pengulangan yang luar biasa.

LVDT mengubah dislokasi linier dari kedudukan mekanikal menjadi isyarat elektrik relatif termasuk fasa dan amplitud maklumat arah dan jarak. Pengoperasian LVDT tidak memerlukan ikatan elektrik antara bahagian menyentuh dan gegelung, tetapi sebagai alternatif bergantung pada gandingan elektromagnetik.

Apa itu LVDT (Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear)?

Bentuk penuh LVDT adalah 'Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear' adalah LVDT. Secara amnya, LVDT adalah jenis transduser biasa. Fungsi utama ini adalah untuk menukar pergerakan segi empat tepat objek kepada isyarat elektrik yang setara. LVDT digunakan untuk mengira anjakan dan berfungsi pengubah prinsip.

Gambarajah sensor LVDT di atas terdiri daripada teras dan juga gegelung. Di sini, inti dilindungi oleh benda yang lokasinya dikira, sementara pemasangan gegelung ditingkatkan menjadi struktur pegun. Pemasangan gegelung merangkumi tiga gegelung luka dawai pada bentuk berongga. Gegelung dalam adalah yang utama, yang diberi tenaga oleh sumber AC. Fluks magnet yang dihasilkan oleh utama dipasang pada dua gegelung kecil, menjadikan voltan AC di setiap gegelung.

Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear

Manfaat utama transduser ini, jika dibandingkan dengan jenis LVDT lain, adalah ketangguhan. Oleh kerana tidak ada hubungan material di seluruh komponen penginderaan.

Kerana mesin bergantung pada gabungan fluks magnetik, transduser ini boleh mempunyai resolusi yang tidak terhad. Oleh itu, pecahan minimum kemajuan dapat diperhatikan oleh alat penyusun isyarat yang sesuai, dan resolusi transduser ditentukan secara eksklusif oleh pengisytiharan DAS (sistem pemerolehan data).

Pembinaan Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear

LVDT terdiri dari bekas silinder, yang dibatasi oleh satu belitan utama di pusat bekas dan dua belitan LVDT kecil dililit di permukaan. Jumlah putaran pada kedua belitan kecil adalah setara, tetapi terbalik satu sama lain seperti arah arah jam dan arah lawan jam.

Pembinaan Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear

Atas sebab ini, voltan o / p akan menjadi variasi voltan di antara dua gegelung kecil. Kedua gegelung ini dilambangkan dengan S1 & S2. Teras besi inti terletak di tengah bekas silinder. Voltan pengujaan AC adalah 5-12V dan frekuensi operasi diberikan oleh 50 hingga 400 HZ.

Prinsip Kerja LVDT

Prinsip kerja teori pemboleh ubah pemboleh ubah linear atau teori kerja LVDT adalah aruhan bersama. Dislokasi adalah tenaga bukan elektrik yang diubah menjadi tenaga elektrik . Dan, bagaimana tenaga diubah dibincangkan secara terperinci dalam kerja LVDT.

Prinsip Kerja LVDT

Kerja LVDT

Kerja rajah litar LVDT boleh dibahagikan kepada tiga kes berdasarkan kedudukan teras besi di bekas terlindung.

• Dalam Kes-1: Apabila inti LVDT berada di lokasi nol, maka kedua fluks belitan kecil akan sama, jadi e.m.f yang diinduksi serupa pada belitan. Oleh itu, tanpa dislokasi, nilai output (e_keluaradalah sifar kerana kedua-dua e1 & e2 adalah setara. Oleh itu, ini menggambarkan bahawa tidak ada kehelan yang berlaku.
• Dalam Kes-2: Apabila teras LVDT dialihkan ke titik nol. Dalam kes ini, fluks yang melibatkan belitan kecil S1 adalah tambahan berbanding dengan fluks yang menghubungkan dengan belitan S2. Oleh sebab ini, e1 akan ditambah sebagai e2. Oleh kerana e ini_keluar(voltan keluaran) adalah positif.
• Dalam Kes-3: Apabila teras LVDT dialihkan ke titik nol, Dalam kes ini, jumlah e2 akan ditambah sebagai e1. Oleh kerana e ini_keluarvoltan output akan negatif ditambah ia menggambarkan o / p ke bawah pada titik lokasi.

Apakah Output LVDT?

Keluaran alat pengukur seperti LVDT atau transformer pemboleh ubah linear adalah gelombang sinus melalui amplitud yang berkadaran dengan lokasi di luar pusat & 0⁰ sebaliknya 180⁰ fasa berdasarkan sisi teras yang terletak. Di sini, pembetulan gelombang penuh digunakan untuk mendemodulasi isyarat. Nilai tertinggi mesin keluar (EOUT) berlaku pada anjakan teras tertinggi dari kedudukan tengah. Ini adalah fungsi amplitud voltan pengujaan sisi utama serta faktor kepekaan jenis LVDT tertentu. Secara amnya, ia cukup besar pada RMS.

Mengapa menggunakan LVDT?

Sensor kedudukan seperti LVDT sangat sesuai untuk beberapa aplikasi. Berikut adalah senarai sebab mengapa ia digunakan.

Kehidupan Mekanikal adalah Tidak Terbatas

Sensor semacam ini tidak dapat diganti walaupun setelah berjuta-juta kitaran & dekad.

Teras & gegelung yang boleh dipisahkan

LVDT digunakan pam, injap & sistem aras. Inti LVDT dapat terkena media pada suhu & tekanan tinggi setiap kali gegelung & perumahan dapat dipisahkan melalui logam, tiub kaca selain lengan, dll.

Pengukuran Tanpa Geseran

Pengukuran LVDT tanpa geseran kerana tidak ada bahagian geseran, tidak ada kesalahan, dan tidak ada rintangan.

Penyelesaiannya tidak terhingga

Dengan menggunakan LVDT, pergerakan kecil juga dapat dikira dengan tepat.

Kebolehulangan sangat baik

LVDT tidak terapung sebaliknya akhirnya berisik walaupun setelah beberapa dekad.

Ketidakpekaan terhadap Pergerakan Teras Paksi Silang

Kualiti pengukuran tidak dapat dikompromikan baik sensasi maupun zig zag.

Kebolehulangan adalah Batal

Dari 300oF - 1000oF, sensor ini sentiasa memberi anda titik rujukan yang boleh dipercayai

• Tidak Perlu Elektronik On-Board
• Hasil Lengkap
• Penyesuaian adalah mungkin untuk sebarang Jenis Aplikasi

Jenis LVDT yang berbeza

Jenis LVDT yang berbeza merangkumi yang berikut.

Captive Armature LVDT

Jenis LVDT ini lebih unggul untuk siri kerja yang panjang. LVDT ini akan membantu mencegah susunan yang salah kerana diarahkan dan dikendalikan oleh kumpulan rintangan rendah.

Armature Tidak Berpimpin

Jenis LVDT ini mempunyai tingkah laku resolusi tanpa had, mekanisme jenis LVDT ini adalah pelan tanpa haus yang tidak mengawal pergerakan data yang dikira. LVDT ini disambungkan ke sampel yang akan dihitung, dipasang lemas di dalam silinder, yang melibatkan badan transduser linier untuk dipegang secara bebas.

Angkatan Tentera Diperluas

Menggunakan mekanisme spring dalaman, motor elektrik untuk memajukan angker sentiasa ke tahap sepenuhnya yang dapat dicapai. Armature ini digunakan dalam LVDT untuk aplikasi bergerak yang perlahan. Peranti ini tidak memerlukan hubungan antara angker dan spesimen.

Transduser Pemindahan Berubah Linear biasanya digunakan dalam alat pemesinan semasa, robotik, atau kontrol gerakan, avionik, dan automatik. Pilihan jenis LVDT yang berlaku dapat diukur dengan menggunakan beberapa spesifikasi.

Ciri LVDT

Ciri-ciri LVDT terutamanya dibincangkan dalam tiga kes seperti kedudukan kosong, kedudukan kanan tertinggi & kedudukan kiri tertinggi.

Kedudukan Null

Prosedur kerja LVDT dapat digambarkan di tempat paksi nol jika tidak sifar dengan rajah berikut. Dalam keadaan ini, poros boleh terletak tepat di tengah-tengah belitan S1 dan S2. Di sini, belitan ini adalah belitan sekunder, yang meningkatkan penghasilan fluks setara serta voltan terpengaruh di terminal seterusnya. Lokasi ini juga disebut kedudukan nol.

LVDT di Null Position

Urutan fasa output serta pembezaan magnitud keluaran berkenaan dengan isyarat input yang menghasilkan anjakan dan pergerakan teras. Susunan poros di lokasi neutral atau di nol terutamanya menunjukkan bahawa voltan yang disebabkan pada belitan sekunder yang disambungkan secara bersiri adalah setara & berkadar songsang dengan voltan o / p bersih.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Kedudukan Kanan Tertinggi

Dalam kes ini, kedudukan kanan tertinggi ditunjukkan pada gambar di bawah. Setelah poros dipindahkan ke arah sisi kanan, maka kekuatan besar dapat dihasilkan melintasi belitan S2, di sisi lain, daya minimum dapat dihasilkan melintasi belitan S1.

LVDT di Kanan

Oleh itu, ‘E2’ (Voltage yang diinduksi) jauh lebih tinggi daripada E1. Persamaan voltan pembezaan yang terhasil ditunjukkan di bawah.

Untuk EV2 = - EV1

Kedudukan Kiri Maksimum

Pada gambar berikut, poros dapat condong lebih ke arah sebelah kiri, kemudian fluks tinggi dapat dihasilkan melintasi belitan S1 & voltan dapat diinduksi melintasi ‘E1’ ketika ‘E2’ menurun. Persamaan untuk ini diberikan di bawah.

Untuk = EV1 - EV2

Output LVDT akhir dapat dikira dari segi frekuensi, arus, atau voltan. Perancangan litar ini juga boleh dilakukan dengan litar berasaskan mikrokontroler seperti PIC, Arduino, dll.

LVDT di Kiri

Spesifikasi LVDT

Spesifikasi LVDT merangkumi yang berikut.

Lineariti

Perbezaan tertinggi dari bahagian lurus antara jarak yang dikira dan jarak o / p melebihi julat pengiraan.

• > (0.025 +% atau 0.025 -%) Skala Penuh
• (0.025 hingga 0.20 +% atau 0.025 hingga 0.20 -%) Skala Penuh
• (0.20 hingga 0.50 +% atau 0.20 hingga 0.50 -%) Skala Penuh
• (0.50 hingga 0.90 +% atau 0.50 hingga 0.90 -%) Skala Penuh
• (0.90 hingga +% atau 0.90 hingga -%) Skala Penuh dan ke atas
• 0.90 hingga ±% Skala Penuh & Naik

Suhu Operasi

Suhu operasi LVDT termasuk

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF & ke atas. Julat suhu di mana peranti mesti beroperasi dengan tepat.

Julat Pengukuran

Julat pengukuran IVDT merangkumi

0.02 ″, (0.02-0.32 ″), (0.32 - 4.0 ″), (4.0-20.0 ″), (± 20.0 ″)

Ketepatan

Menerangkan peratusan perbezaan antara nilai sebenar jumlah data.

Pengeluaran

Arus, Voltan, atau Kekerapan

Antara muka

Protokol bersiri seperti RS232, atau protokol Parallel seperti IEEE488.

Jenis LVDT

Berdasarkan Frekuensi, Baki Semasa berdasarkan AC / AC, atau berasaskan DC / DC.

Grafik LVDT

Gambarajah grafik LVDT ditunjukkan di bawah yang menunjukkan variasi pada poros serta hasilnya dari segi magnitud keluaran AC berbeza dari titik nol & output arus terus dari elektronik.

Nilai maksimum anjakan poros dari lokasi teras bergantung terutamanya pada faktor kepekaan dan juga amplitud voltan pengujaan utama. Poros kekal pada kedudukan nol sehingga voltan pengujaan utama yang dirujuk ditentukan pada penggulungan utama gegelung.

Variasi Poros LVDT

Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, polaritas DC / peralihan fasa terutamanya menentukan kedudukan poros untuk titik nol untuk mewakili sifat seperti linearitas o / p modul LVDT.

Contoh Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear

Panjang lekapan LVDT ialah ± 120mm & menghasilkan resolusi 20mV / mm. Jadi, 1). Cari voltan o / p maksimum, 2) voltan o / p setelah teras dipindahkan dengan 110mm dari lokasi nolnya, c) kedudukan teras dari tengah sekali voltan o / p 2.75 V, d) cari perubahan dalam voltan o / p setelah teras dipindahkan dari anjakan + 60mm ke -60mm.

a). Voltan o / p tertinggi ialah VOUT

Sekiranya satu mm pergerakan menghasilkan 20mV, maka pergerakan 120mm menghasilkan

VOUT = 20mV x 120mm = 0.02 x 120 = ± 2.4Volt

b). VOUT dengan anjakan teras 110mm

Sekiranya anjakan teras 120mm menghasilkan output 2.4 volt, maka pergerakan 110mm menghasilkan

Vout = anjakan teras X VMAX

Vout = 110 X 2.4 / 120 = 2.2 volt

Anjakan voltan LVDT

c). Kedudukan teras apabila VOUT = 2.75 volt

Vout = anjakan teras X VMAX

Perpindahan = Panjang Vout X / VMax

D = 2.75 X 120 / 2.4 = 137.5 mm

d). Perubahan voltan dari anjakan + 60mm hingga -60mm

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

Oleh itu, perubahan voltan keluaran berkisar antara +1.2 volt hingga -1.2 volt apabila teras masing-masing beralih dari + 60mm ke -60mm.

Transduser pemindahan boleh didapati dalam pelbagai saiz dengan panjang yang berbeza. Transduser ini digunakan untuk mengukur beberapa mm hingga 1s yang dapat menentukan pukulan panjang. Namun apabila LVDT mampu mengira pergerakan linear dalam garis lurus, maka ada perubahan pada LVDT untuk mengukur pergerakan sudut yang dikenali sebagai RVDT (Rotary Variable Differential Transformer).

Kelebihan dan Kekurangan LVDT

Kelebihan dan kekurangan LVDT merangkumi yang berikut.

• Ukuran julat anjakan LVDT sangat tinggi, dan berkisar antara 1,25 mm hingga -250 mm.
• Output LVDT sangat tinggi, dan tidak memerlukan peluasan. Ia mempunyai kasih sayang yang tinggi yang biasanya sekitar 40V / mm.
• Apabila inti bergerak dalam bekas yang berlubang akibatnya tidak ada kegagalan input sesaran sementara kehilangan geseran, sehingga menjadikan LVDT sebagai alat yang tepat.
• LVDT menunjukkan histeresis kecil dan pengulangan sangat luar biasa dalam semua keadaan
• Penggunaan kuasa LVDT sangat rendah sekitar 1W seperti yang dinilai oleh jenis transduser yang lain.
• LVDT mengubah dislokasi linier menjadi voltan elektrik yang mudah dicapai.
• LVDT responsif untuk menjauh dari medan magnet, oleh itu ia sentiasa memerlukan sistem untuk menjauhkannya dari medan magnet hanyut.
• Ini dicapai bahawa LVDT lebih bermanfaat berbanding dengan jenis transduser induktif.
• LVDT rosak oleh suhu dan juga getaran.
• Transformer ini memerlukan anjakan besar untuk mendapatkan output pembezaan yang ketara
• Ini responsif terhadap medan magnet sesat
• Instrumen penerima harus dipilih untuk berfungsi pada isyarat AC jika tidak, demodulator n / w harus digunakan jika dc o / p diperlukan
• Tindak balas dinamik terhad ada secara mekanikal melalui jisim teras & elektrik melalui voltan yang dikenakan.

Aplikasi Transformer Pembezaan Pembolehubah Linear

Aplikasi transduser LVDT merangkumi di mana dislokasi yang akan dikira bermula dari pembahagian mm hingga hanya beberapa cm.

• Sensor LVDT berfungsi sebagai transduser utama, dan yang mengubah kehelan menjadi isyarat elektrik lurus.
• Transduser ini juga boleh berfungsi sebagai transduser sekunder.
• LVDT digunakan untuk mengukur berat, kekuatan, dan juga tekanan
• Di ATM untuk ketebalan bil Dollar
• Digunakan untuk ujian kelembapan tanah
• Dalam mesin untuk membuat PILLS
• Pembersih robot
• Ia digunakan dalam alat perubatan untuk pemeriksaan otak
• Sebilangan transduser ini digunakan untuk mengira tekanan dan beban
• LVDT kebanyakannya digunakan dalam industri juga servomekanisme .
• Aplikasi lain seperti turbin kuasa, hidraulik, automasi, pesawat terbang, dan satelit

Dari maklumat di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahawa ciri-ciri LVDT mempunyai ciri dan kelebihan tertentu, yang kebanyakannya berasal dari asas asas operasi fizikal atau dari bahan dan teknik yang digunakan dalam pembinaannya. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah julat kepekaan LVDT normal?