Termen LVDT eller Linear Variable Differential Transformer är en robust, komplett linjär arrangemangsgivare och naturligt friktionsfri. De har en oändlig livscykel när den används på rätt sätt. Eftersom AC-kontrollerad LVDT inte inkluderar någon form av elektronik , de avsåg att arbeta vid mycket låga temperaturer annars upp till 650 ° C (1200 ° F) i okänsliga miljöer. Tillämpningarna av LVDT omfattar främst automatisering, kraftverk, flygplan, hydraulik, kärnreaktorer, satelliter och många fler. Dessa typer av givare innehåller låga fysiska fenomen och enastående upprepning.

LVDT omvandlar en linjär förskjutning från en mekanisk position till en relativ elektrisk signal inklusive fas och amplitud för information om riktning och avstånd. Driften av LVDT behöver inte en elektrisk bindning mellan berörande delar och spole, utan är beroende av den elektromagnetiska kopplingen.

Vad är en LVDT (Linear Variable Differential Transformer)?

Den fullständiga LVDT-formen är 'Linear Variable Differential Transformer' är LVDT. I allmänhet är LVDT en normal typ av givare. Huvudfunktionen för detta är att konvertera ett objekts rektangulära rörelse till motsvarande elektrisk signal. LVDT används för att beräkna förskjutning och fungerar vidare transformatorn princip.

“hur gör man en solkokare ”

Ovanstående LVDT-sensordiagram innefattar såväl en kärna som en spoleenhet. Här skyddas kärnan av den sak vars plats beräknas, medan spoleenheten ökas till en stationär struktur. Spolenheten innefattar tre trådlindade spolar på den ihåliga formen. Den inre spolen är majoren, som får energi från en växelströmskälla. Det magnetiska flödet som genereras av huvudströmmen är fäst vid de två mindre spolarna, vilket ger en växelspänning i varje spole.

Linjär variabel differentialtransformator

Den största fördelen med denna givare, jämfört med andra LVDT-typer, är seghet. Eftersom det inte finns någon materiell kontakt över avkänningskomponenten.

Eftersom maskinen är beroende av kombinationen av magnetiskt flöde kan denna givare ha en obegränsad upplösning. Så den minsta fraktionen av framsteg kan märkas av ett lämpligt signalbehandlingsverktyg, och givarens upplösning bestäms uteslutande av DAS (datainsamlingssystem).

Linjär variabel differentiell transformatorkonstruktion

LVDT innefattar en cylindrisk formare, som begränsas av en huvudlindning i navet på den förstnämnda och de två mindre LVDT-lindningarna lindas på ytorna. Mängden vridningar i båda de mindre lindningarna är ekvivalenta, men de är omvända mot varandra som medurs och moturs.

Linjär variabel differentiell transformatorkonstruktion

Av denna anledning kommer o / p-spänningarna att vara variationen i spänningar mellan de två mindre spolarna. Dessa två spolar betecknas med S1 & S2. Kännedom om järnkärnan är placerad mitt i den cylindriska formaren. Excitationsspänningen för växelström är 5-12V och arbetsfrekvensen ges av 50 till 400 Hz.

Arbetsprincip för LVDT

Arbetsprincipen för den linjära variabla differentiella transformatorn eller LVDT-arbetsteorin är ömsesidig induktion. Förskjutningen är icke-elektrisk energi som omvandlas till elektrisk energi . Och hur energin förändras diskuteras i detalj i arbetet med en LVDT.

LVDT-arbetsprincip

Arbeta med en LVDT

Arbetet med kretsschemat för LVDT kan delas in i tre fall baserat på järnkärnans position i den isolerade formaren.

I fall 1: När kärnan i LVDT är på nollplatsen kommer båda de mindre lindningsflödet att vara lika, så den inducerade e.m.f är likadan i lindningarna. Så för ingen förskjutning, utgångsvärdet (e_ut) är noll eftersom både e1 och e2 är ekvivalenta. Således illustrerar det att ingen förskjutning ägde rum.
I fall-2: När kärnan i LVDT flyttas upp till nollpunkten. I detta fall är flödet som involverar mindre lindning S1 ytterligare i motsats till flödesförbindelse med S2-lindningen. Av denna anledning kommer e1 att läggas till som e2. På grund av detta e_ut(utspänning) är positiv.
I fall 3: När kärnan i LVDT flyttas ner till nollpunkten, i detta fall kommer mängden e2 att läggas till som den för e1. På grund av detta e_ututspänningen kommer att vara negativ plus den illustrerar o / p till ner på platspunkten.

Vad är resultatet av LVDT?

Utgången från mätanordningen som LVDT eller linjär variabel differentialtransformator är en sinusvåg genom amplitud som är proportionell mot läge utanför centrum & 0⁰ annars 180⁰ fas baserat på kärnans placerade sida. Här används fullvågslikriktning för att demodulera signalen. Det högsta värdet på motorn ut (EOUT) sker vid den högsta kärnförskjutningen från mittläget. Det är en amplitudfunktion av huvudsidans exciteringsspänning såväl som känslighetsfaktorn för den specifika typen av LVDT. I allmänhet är det ganska betydande vid RMS.

Varför använda en LVDT?

En positionssensor som LVDT är idealisk för flera applikationer. Här är en lista med anledningar till varför den används.

Mekaniskt liv är oändligt

Denna typ av sensor kan inte bytas ut även efter miljoner cykler och decennier.

Separabel kärna och spole

LVDT används pumpar, ventiler och nivåsystem. Kärnan i LVDT kan exponeras för media vid temperatur och högt tryck när spolar och hus kan separeras genom metall, glasrör annars hylsor etc.

Mätningen är friktionsfri

Mätningen av LVDT är friktionsfri eftersom det inte finns några friktionsdelar, inget fel och inget motstånd.

Upplösningen är oändlig

Genom att använda LVDT kan de små rörelserna också beräknas exakt.

Repeterbarhet är utmärkt

LVDTs flyter inte annars blir bullriga äntligen även efter årtionden.

Okänslighet mot korsrörelse över axlar

Mätkvaliteten kan varken äventyra sensationer eller sicksack.

Repeterbarheten är noll

Från 300oF - 1000oF ger dessa sensorer dig alltid en pålitlig referenspunkt

Onödigt med On-Board Electronics
Fullständig produktion
Anpassning är möjlig för alla typer av applikationer

Olika typer av LVDT

De olika typerna av LVDT inkluderar följande.

Captive Armature LVDT

Dessa typer av LVDT är överlägsna för långa arbetsserier. Dessa LVDT hjälper till att förhindra felaktiga arrangemang eftersom de styrs och styrs av enheter med lågt motstånd.

Oskydda armaturer

Dessa typer av LVDT: er har obegränsat upplösningsbeteende. Mekanismen för denna typ av LVDT är en plan för nötning som inte styr rörelsen för beräknad data. Denna LVDT är ansluten till provet som ska beräknas, passar lätt i cylindern och involverar den linjära givarens kropp för att hållas oberoende.

Tvinga ut utvidgade armaturer

Använd interna fjädermekanismer, elektriska motorer att ständigt flytta fram ankaret till sin fulla nivå som kan uppnås. Dessa armaturer används i LVDT för trånga rörliga applikationer. Dessa enheter behöver ingen koppling mellan ankaret och provet.

Linjära variabla förskjutningsgivare används vanligtvis i nuvarande bearbetningsverktyg, robotik eller rörelsestyrning, avionik och automatiserad. Valet av en lämplig typ av LVDT kan mätas med hjälp av vissa specifikationer.

LVDT-egenskaper

Egenskaperna hos LVDT diskuterades främst i tre fall som nollposition, högsta högra position och högsta vänstra position.

Null position

Arbetsförfarandet för LVDT kan illustreras på en nollaxiell plats, annars noll genom följande bild. I detta tillstånd kan axeln placeras exakt i mitten av S1och S2-lindningar. Här är dessa lindningar sekundära lindningar, vilket ökar genereringen av ekvivalent flöde liksom inducerad spänning över nästa terminal på motsvarande sätt. Denna plats kallas också en nollposition.

LVDT vid nollställning

Utgångsfassekvensen såväl som utmatningsstorleksdifferentiering med avseende på insignaler som härrör från förskjutning och rörelse hos kärnan. Arrangemanget av axeln vid den neutrala platsen eller vid nollpunkten indikerar huvudsakligen att de inducerade spänningarna över sekundärlindningar som är seriekopplade är ekvivalenta och omvänt proportionella med avseende på netto o / p-spänning.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Högsta högra positionen

I det här fallet visas den högsta högra positionen i figuren nedan. När axeln väl har förskjutits i rätt sidoriktning kan en enorm kraft genereras över S2-lindning, å andra sidan kan minsta kraft produceras över S1-lindning.

LVDT till höger

Således är 'E2' (inducerad spänning) betydligt överlägsen E1. De resulterande differentiella spänningsekvationerna visas nedan.

För EV2 = - EV1

Maximal vänster position

I följande figur kan axeln lutas mer i riktning mot vänster sida, då kan högt flöde genereras över S1-lindning och spänning kan induceras över 'E1' när 'E2' minskar. Ekvationen för detta ges nedan.

För = EV1 - EV2

Den slutliga LVDT-utgången kan beräknas i termer av frekvens, ström eller spänning. Utformningen av denna krets kan också göras med mikrokontrollerbaserade kretsar som PIC, Arduino, etc.

LVDT till vänster

LVDT-specifikationer

Specifikationerna för LVDT inkluderar följande.

Linjäritet

Den högsta skillnaden från rak proportion mellan beräknat avstånd och o / p-avstånd över beräkningsintervall.

> (0,025 +% eller 0,025 -%) Full skala
(0,025 till 0,20 +% eller 0,025 till 0,20 -%) Full skala
(0,20 till 0,50 +% eller 0,20 till 0,50 -%) Full skala
(0,50 till 0,90 +% eller 0,50 till 0,90 -%) Full skala
(0,90 till +% eller 0,90 till -%) Full skala och uppåt
0,90 till ±% full skala & upp

Arbetstemperaturer

Arbetstemperaturerna för LVDT inkluderar

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF & uppåt. Temperaturintervallet inom vilket enheten måste fungera korrekt.

Mätområde

IVDT-mätområdet omfattar

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

Noggrannhet

Förklarar procentandelen av skillnaden mellan det verkliga värdet av datamängden.

Produktion

Ström, spänning eller frekvens

Gränssnitt

Ett seriellt protokoll som RS232, eller ett parallellt protokoll som IEEE488.

LVDT-typer

Frekvensbaserad, Strömbalans AC / AC-baserad eller DC / DC-baserad.

LVDT-diagram

LVDT-diagramdiagrammen visas nedan som visar variationerna i axeln såväl som deras resultat i termer av differentiell växelströmsutgångs storlek från en nollpunkt och likström från elektronik.

Det största värdet av axelförskjutning från kärnläget beror huvudsakligen på känslighetsfaktorn såväl som amplituden hos huvud excitationsspänningen. Axeln förblir i nollläget tills en refererad huvudexcitationsspänning specificeras till spolens huvudlindning.

LVDT-axelvariationer

Som visas i figuren definierar DC o / p-polariteten eller fasförskjutningen huvudsakligen axelns position för nollpunkten för att representera egenskapen som o / p-linjäriteten för LVDT-modulen.

Exempel på linjär variabel differentiell transformator

Slaglängden för en LVDT är ± 120 mm och genererar 20 mV / mm upplösning. Så, 1). Hitta den maximala o / p-spänningen, 2) o / p-spänningen när kärnan har förskjutits med 110 mm från dess nollplats, c) kärnans läge från mitten när o / p-spänningen är 2,75 V, d) hitta förändringen inom o / p-spänningen när kärnan har flyttats från förskjutningen + 60 mm till -60 mm.

a). Den högsta o / p-spänningen är VOUT

Om en mm rörelse genererar 20mV genereras 120mm rörelse

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

b). VOUT med 110 mm kärnförskjutning

Om en kärnförskjutning på 120 mm genererar 2,4 volt, produceras en rörelse på 110 mm

Vout = förskjutning av kärnan X VMAX

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

Spänningsförskjutningen för LVDT

c). Kärnans position när VOUT = 2,75 volt

Vout = förskjutning av kärnan X VMAX

Förskjutning = Vout X-längd / VMax

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

d). Spänningsförändringen från förskjutningen + 60mm till -60mm

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

Således varierar utgångsspänningen från +1,2 volt till -1,2 volt när kärnan växlar från +60 mm till -60 mm.

Förskjutningsgivare finns i olika storlekar med olika längder. Dessa givare används för att mäta några mms till 1s som kan bestämma långa slag. Men när LVDT kan beräkna linjär rörelse inom en rak linje, ändras LVDT för att mäta vinkelrörelse som kallas RVDT (Rotary Variable Differential Transformer).

Fördelar och nackdelar med LVDT

LVDT-fördelarna och nackdelarna inkluderar följande.

Mätningen av förskjutningsområdet för LVDT är mycket högt och det sträcker sig från 1,25 mm till -250 mm.
LVDT-utgången är mycket hög och det kräver ingen förlängning. Den äger hög medkänsla som normalt är cirka 40V / mm.
När kärnan rör sig inuti en ihålig formare uppstår följaktligen inget fel i förskjutningsinmatningen under friktionsförlust, så det gör en LVDT till en exakt anordning.
LVDT visar en liten hysteres och därmed är repetition exceptionell i alla situationer
Strömförbrukningen för LVDT är mycket låg, ungefär 1W, utvärderad av en annan typ av givare.
LVDT ändrar linjär förskjutning till en elektrisk spänning som är enkel att utveckla.
LVDT är lyhörd för att röra sig bort från magnetfält, så det behöver ständigt ett system för att hålla dem från driftmagnetfält.
Det åstadkoms att LVDT är mer fördelaktiga som kontrasterade än någon form av induktiv omvandlare.
LVDT skadas av både temperatur och vibrationer.
Denna transformator behöver stora förskjutningar för att få signifikant differentiell effekt
Dessa är lyhörda för magnetiska fält
Mottagningsinstrumentet bör väljas för att arbeta med växelströmsignaler, annars bör en demodulator n / w användas om en likström o / p är nödvändig
Det begränsade dynamiska svaret sker där mekaniskt genom kärnans massa och elektriskt genom den applicerade spänningen.

Linjära variabla differentiella transformatorapplikationer

Tillämpningarna av LVDT-givaren innefattar främst där förskjutningar som ska beräknas som sträcker sig från en uppdelning av mm till endast vissa cms.

LVDT-sensorn fungerar som huvudgivare, och det ändrar förskjutning till en elektrisk signal rakt.
Denna givare kan också fungera som en sekundär givare.
LVDT används för att mäta vikt, kraft och även tryck
I bankomater för tjockleken på dollarsedlar
Används för test av markfuktighet
I maskiner för tillverkning av PILLS
Robotrengörare
Det används i medicintekniska produkter för hjärntestning
Några av dessa givare används för att beräkna tryck och belastning
LVDT används främst inom såväl industrier som servomekanismer .
Andra applikationer som kraftverk, hydraulik, automatisering, flygplan och satelliter

Av ovanstående information kan vi slutligen dra slutsatsen att LVDT-egenskaper har vissa viktiga egenskaper och fördelar, varav de flesta härrör från grundläggande fysiska funktionsprinciper eller från material och tekniker som används i deras konstruktion. Här är en fråga till dig, vad är det normala LVDT-känslighetsområdet?