Hvad er LVDT?

Hvad er LVDT?

Definition af LVDT

LVDT, eller Lineær Variabel Differensial Transformer, er en induktiv transducer, der konverterer lineær bevægelse til et elektrisk signal. Den er kendt for sin præcision og pålidelighed. Udgangen over sekundæret af denne transformer er differential, og derfor kaldes den sådan. Det er en meget præcis induktiv transducer i forhold til andre induktive transducere.

Konstruktion af LVDT

Hovedtræk ved konstruktionen

• Transformerne består af en primær spole P og to sekundære spoler S1 og S2, som er vindet på en cylindrisk former (som er hul og indeholder kernen).

• Begge sekundære spoler har lige mange vindinger, og de placeres på hver side af den primære spole.

• Den primære spole er forbundet til en AC-kilde, der producerer en flux i luftspillet, og spændinger induceres i sekundære spoler.

• En flytbare blød jernkern er placeret indeni formeren, og den forskydning, der skal måles, er forbundet til jernkernen.

• Jernkernen har normalt høj permeabilitet, hvilket hjælper med at reducere harmonier og høj sensitivitet hos LVDT.

• LVDT er placeret indeni en rustfri stålhus, da det giver elektrostatisk og elektromagnetisk skjerming.

• De to sekundære spoler er forbundet på en sådan måde, at den resulterende udgang er forskellen mellem spændingerne i de to spoler.

Arbejdssætningsprincip og funktion

Da den primære er forbundet til en AC-kilde, produceres alternativ strøm og spændinger i sekundæret af LVDT. Udgangen i sekundæret S1 er e1, og i sekundæret S2 er e2. Så den differentialudgang er,

Denne ligning forklarer arbejdssætningsprincippet for LVDT.

Nu opstår tre tilfælde afhængigt af kernes placering, som forklarer funktionen af LVDT, som beskrives nedenfor:

• TILFÆLDE I Når kernen er i nulpunktet (ingen forskydning). Når kernen er i nulpunktet, er fluxen, der forbinder begge sekundære spoler, ens, så den inducerede spænding er ens i begge spoler. Så for ingen forskydning er værdien af udgangen eout nul, da e1 og e2 er ens. Dette viser, at ingen forskydning fandt sted.

• TILFÆLDE II Når kernen flyttes op over nulpunktet (for forskydning op over referencepunktet)

• I dette tilfælde er fluxen, der forbinder sekundærspolen S1, større end fluxen, der forbinder S2. Dette gør, at e1 vil være større end e2. Derfor er udgangsspændingen eout positiv.

• TILFÆLDE III Når kernen flyttes ned under nulpunktet (for forskydning ned under referencepunktet). I dette tilfælde vil størrelsen af e2 være større end e1. Derfor vil udgangen eout være negativ og vise udgang ned under referencepunktet.

Udgang VS Kernes Forskydning

Udgangsspændingen fra en LVDT viser en lineær relation med kernens forskydning, som repræsenteres af en lineær kurve på et graf.Nogle vigtige punkter om størrelse og fortegn af induceret spænding i LVDT

Mængden af ændring i spænding, enten negativ eller positiv, er proportional med mængden af kernes bevægelse og angiver mængden af lineær bevægelse. Ved at notere udgangsspændingens stigning eller fald kan retningen af bevægelsen fastslås. Udgangsspændingen fra en LVDT er en lineær funktion af kernens forskydning.

Fordele ved LVDT

• Stort Målerinterval – LVDT'er kan måle et bredt spektrum af forskydninger, fra så lille som 1,25 mm op til 250 mm, hvilket øger deres anvendelighed i forskellige applikationer.

• Ingen Friktionstab – Da kernen bevæger sig indeni en hul former, er der ingen tab af forskydningsinput som friktionstab, hvilket gør LVDT til en meget præcis enhed.

• Høj Input og Høj Sensitivitet – Udgangen fra LVDT er så høj, at den ikke behøver nogen forstærkning. Transduceren har en høj sensitivitet, typisk omkring 40V/mm.

• Lav Hysteresis – LVDT'er viser lav hysteresis, og derfor er gentageligheden fremragende under alle forhold.

• Lav Strømforsyning – Strømmen er omkring 1W, hvilket er meget i forhold til andre transducere.

• Direkte Konvertering til Elektriske Signaler – De konverterer lineær forskydning til elektrisk spænding, som er lette at behandle.

Ulemper ved LVDT

• På grund af deres følsomhed over for uvedkomne magnetiske felter, kræver LVDT'er beskyttende installationer for at sikre præcis ydeevne og forebygge støj.

• LVDT påvirkes af vibrationer og temperatur.

• Det konkluderes, at de er fordelagtige i forhold til andre induktive transducere.

Anvendelser af LVDT

• Vi bruger LVDT i applikationer, hvor forskydningerne, der skal måles, varierer fra en brøkdel af en mm til flere cm. LVDT fungerer som en primær transducer, der konverterer forskydningen direkte til et elektrisk signal.

• LVDT kan også fungere som en sekundær transducer. F.eks. Bourbon-røret, som fungerer som en primær transducer, og konverterer tryk til lineær forskydning, og derefter konverterer LVDT denne forskydning til et elektrisk signal, som efter kalibrering giver læsninger af væskens tryk.