ما هو LVDT؟

ما هو LVDT؟

تعريف LVDT

LVDT أو المحول التفاضلي الخطي المتغير هو جهاز استشعار مغناطيسي يحول الحركة الخطية إلى إشارة كهربائية. يتم تقديره بدرجة عالية لدقة وموثوقيته. الإخراج عبر الثانوي لهذا المحول هو الفرق، لذلك يُسمى بذلك. وهو جهاز استشعار مغناطيسي دقيق جداً بالمقارنة مع أجهزة الاستشعار المغناطيسية الأخرى.

بناء LVDT

الميزات الرئيسية للبناء

• يتكون المحول من ملف أولي P وملفين ثانويين S1 وS2 ملفوفين على نواة اسطوانية (التي تكون فارغة في الطبيعة وتحتوي على النواة).

• كلا الملفين الثانويين له نفس عدد الحلقات، ويتم وضعهما على جانبين الأولي.

• يتم توصيل الملف الأولي بمصدر تيار متردد مما ينتج عنه مغناطيسية في الفجوة الهوائية وتتكون الجهد في الملفين الثانويين.

• يتم وضع قلب حديدي متحرك داخل النواة الأسطوانية ويتم ربط الإزاحة المراد قياسها بالقلب الحديدي.

• عادة ما يكون القلب الحديدي ذو نفاذية عالية مما يساعد في تقليل التوافقيات وحساسيته العالية لـ LVDT.

• يتم وضع LVDT داخل غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه سيوفر حماية كهروستاتيكية وكهرومغناطيسية.

• يتم توصيل الملفين الثانويين بطريقة تجعل الإخراج الناتج هو الفرق بين الجهد في الملفين.

مبدأ العمل والتشغيل

بما أن الأولي متصل بمصدر تيار متردد، فإن التيار والجهد المتناوب يتكون في الثانوي لـ LVDT. الإخراج في الثانوي S1 هو e1 وفي الثانوي S2 هو e2. وبالتالي، الإخراج التفاضلي هو،

هذه المعادلة توضح مبدأ عمل LVDT.

الآن، هناك ثلاثة حالات تنشأ بناءً على مواقع القلب التي تشرح كيفية عمل LVDT وهي كما يلي،

• حالة I عندما يكون القلب في موقع الصفر (بدون إزاحة).عندما يكون القلب في موقع الصفر، فإن المغناطيسية المرتبطة بكل من الملفين الثانويين متساوية وبالتالي فإن الجهد الذاتي المستحث متساوي في كلا الملفين. لذا، بدون إزاحة قيمة الإخراج eout صفرية لأن e1 و e2 متساويتان. وهذا يشير إلى عدم حدوث إزاحة.

• حالة II عندما يتحرك القلب لأعلى من موقع الصفر (للإزاحة لأعلى من نقطة المرجع)

• في هذه الحالة، المغناطيسية المرتبطة بملف الثانوي S1 أكبر من المغناطيسية المرتبطة بملف S2. نتيجة لذلك، سيكون e1 أكبر من e2. نتيجة لذلك، سيكون الجهد الإخراج eout موجباً.

• حالة III عندما يتحرك القلب لأدنى من موقع الصفر (للإزاحة لأدنى من نقطة المرجع). في هذه الحالة، ستكون قيمة e2 أكبر من e1. نتيجة لذلك، سيكون الجهد الإخراج eout سالباً ويظهر الإزاحة أدناه نقطة المرجع.

الإخراج مقابل إزاحة القلب

يظهر الجهد الإخراج لـ LVDT علاقة خطية بالإزاحة القلب، كما يمثل ذلك منحنى خطي على الرسم البياني.بعض النقاط الهامة حول مقدار وإشارة الجهد المستحث في LVDT

مقدار التغيير في الجهد سواء كان سالباً أو موجباً يتناسب مع مقدار حركة القلب ويشير إلى مقدار الحركة الخطية. عن طريق ملاحظة زيادة أو نقصان الجهد الإخراج يمكن تحديد اتجاه الحركة. الجهد الإخراج لـ LVDT هو دالة خطية لإزاحة القلب.

مزايا LVDT

• نطاق عالي - يمكن لـ LVDT قياس نطاق واسع من الإزاحات، بدءًا من 1.25 ملم وحتى 250 ملم، مما يعزز مرونتها في التطبيقات المختلفة.

• لا يوجد خسائر احتكاكية - بما أن القلب يتحرك داخل نواة فارغة، فلا يوجد أي خسارة في الإدخال الإزاحة كخسارة احتكاكية مما يجعل LVDT جهازًا دقيقًا للغاية.

• إدخال عالي وحساسية عالية - الإخراج لـ LVDT مرتفع جداً بحيث لا يحتاج إلى تعزيز. يتمتع الجهاز بحساسية عالية تبلغ حوالي 40 فولت/مم.

• هستيريزيس منخفض - يظهر LVDT هستيريزيس منخفض وبالتالي فإن قابلية التكرار ممتازة تحت جميع الظروف.

• استهلاك طاقة منخفض - الطاقة هي حوالي 1 واط وهي منخفضة جداً مقارنة بأجهزة الاستشعار الأخرى.

• تحويل مباشر إلى إشارات كهربائية - يقومون بتحويل الإزاحة الخطية إلى جهد كهربائي الذي يكون سهل المعالجة.

عيوب LVDT

• بسبب حساسيتها للمجالات المغناطيسية الضائعة، تتطلب LVDTs إعدادات حماية لضمان الأداء الدقيق ومنع التداخل.

• تتأثر LVDT بالاهتزازات والحرارة.

• يمكن الاستنتاج أنها مفيدة أكثر من أي جهاز استشعار مغناطيسي آخر.

تطبيقات LVDT

• نستخدم LVDT في التطبيقات حيث تتراوح الإزاحات المراد قياسها من كسر من المليمتر إلى بضع سنتيمترات. يعمل LVDT كمحول أولي يحول الإزاحة إلى إشارة كهربائية مباشرة.

• يمكن أن يعمل LVDT كمحول ثانوي. على سبيل المثال، أنبوب بوربون الذي يعمل كمحول أولي ويحول الضغط إلى إزاحة خطية ثم يقوم LVDT بتحويل هذه الإزاحة إلى إشارة كهربائية والتي بعد التعديل تعطي قراءات الضغط للسائل.