Co je LVDT?

Co je LVDT?

Definice LVDT

LVDT, nebo Lineární Diferenciální Transformátor s Proměnnou Indukcí, je indukční převodník, který převádí lineární pohyb na elektrický signál. Je ceněn za svou přesnost a spolehlivost. Výstup napříč sekundárními cestami tohoto transformátoru je diferenciální, odkud pochází jeho název. Je to velmi přesný indukční převodník v porovnání s jinými indukčními převodníky.

Konstrukce LVDT

Hlavní rysy konstrukce

• Transformátor se skládá z primárního vinutí P a dvou sekundárních vinutí S1 a S2 navinutých na válcovém nosiči (který je dutý a obsahuje jádro).

• Obě sekundární vinutí mají stejný počet otáček a jsou umístěny na obou stranách primárního vinutí.

• Primární vinutí je připojeno k AC zdroji, což vytváří tok v vzdušné mezi a indukuje napětí v sekundárních vinutích.

• Pohyblivé jádro z měkké železné slitiny je umístěno uvnitř nosiče a posun, který se měří, je spojen s tímto železným jádrem.

• Železné jádro obvykle má vysokou permeabilitu, což pomáhá snížit harmonické složky a zvýšit citlivost LVDT.

• LVDT je umístěn uvnitř pouzdra ze nerezové oceli, protože to poskytuje elektrostatickou a elektromagnetickou štítovou ochranu.

• Obě sekundární vinutí jsou tak propojena, že výsledný výstup je rozdílem napětí mezi oběma vinutími.

Princip fungování a pracovní princip

Jelikož je primární vinutí připojeno k AC zdroji, v sekundárních vinutích LVDT se generují střídavé proudy a napětí. Výstup v sekundárním vinutí S1 je e1 a v sekundárním vinutí S2 je e2. Tedy diferenciální výstup je,

Tato rovnice vysvětluje princip fungování LVDT.

Nyní se objevují tři případy podle polohy jádra, které vysvětlují fungování LVDT, jak je popsáno níže:

• PŘÍPAD I Když je jádro v neutrální pozici (bez posunu). Když je jádro v neutrální pozici, pak tok propojený s oběma sekundárními vinutími je stejný, takže indukované napětí je stejné v obou vinutích. Pro žádný posun je hodnota výstupu eout nulová, protože e1 a e2 jsou stejné. To ukazuje, že nedošlo k žádnému posunu.

• PŘÍPAD II Když je jádro posunuto nad neutrální pozici (pro posun nad referenčním bodem)

• V tomto případě je tok propojený s sekundárním vinutím S1 vyšší než s S2. Z tohoto důvodu bude e1 vyšší než e2. To způsobí, že výstupní napětí eout bude kladné.

• PŘÍPAD III Když je jádro posunuto pod neutrální pozici (pro posun pod referenčním bodem). V tomto případě bude magnituda e2 vyšší než e1. To způsobí, že výstup eout bude záporný a ukáže výstup pod referenčním bodem.

Výstup VS Posun Jádra

Výstupní napětí LVDT zobrazuje lineární vztah s posunem jádra, jak je reprezentováno lineárním grafem. Několik důležitých bodů ohledně velikosti a znaménka napětí indukovaného v LVDT

Množství změny napětí, zda záporné nebo kladné, je úměrné množství pohybu jádra a indikuje množství lineárního pohybu. Pozorováním zvýšení nebo snížení výstupního napětí lze určit směr pohybu. Výstupní napětí LVDT je lineární funkcí posunu jádra.

Výhody LVDT

• Velký rozsah – LVDT mohou měřit široký rozsah posunů, od 1,25 mm až po 250 mm, což zvyšuje jejich univerzálnost v různých aplikacích.

• Bez třecích ztrát – Jelikož se jádro pohybuje uvnitř dutého nosiče, nedochází k žádným třecím ztrátám, což z LVDT dělá velmi přesný převodník.

• Vysoký vstup a vysoká citlivost – Výstup LVDT je tak vysoký, že nepotřebuje žádné zesílení. Převodník má vysokou citlivost, která je typicky asi 40V/mm.

• Nízká hystereze – LVDT ukazují nízkou hysterezi a tudíž opakovatelnost je vynikající ve všech podmínkách.

• Nízké spotřeb