Τι είναι LVDT;

Τι είναι LVDT?

Ορισμός του LVDT

Το LVDT ή Linear Variable Differential Transformer είναι ένας επαγωγικός μετατροπέας που μετατρέπει γραμμική κίνηση σε ηλεκτρικό σήμα. Είναι εξαιρετικά αξιολογημένος για την ακρίβεια και την αξιοπιστία του. Η έξοδος στο δευτερεύον αυτού του μετασχηματιστή είναι διαφορική, γι' αυτό και λέγεται έτσι. Είναι πολύ ακριβής επαγωγικός μετατροπέας σε σύγκριση με άλλους επαγωγικούς μετατροπείς.Η έξοδος στο δευτερεύον αυτού του μετασχηματιστή είναι διαφορική, γι' αυτό και λέγεται έτσι. Είναι πολύ ακριβής επαγωγικός μετατροπέας σε σύγκριση με άλλους επαγωγικούς μετατροπείς.

Κατασκευή του LVDT

Βασικά χαρακτηριστικά της κατασκευής

• Ο μετασχηματιστής αποτελείται από ένα πρωτεύον στίχνο P και δύο δευτερεύοντα στίχνα S1 και S2, τυλιγμένα σε έναν κυλινδρικό πίνακα (που είναι κενός και περιέχει τον πυρήνα).

• Και τα δύο δευτερεύοντα στίχνα έχουν ίσο αριθμό στροφών και τοποθετούνται σε κάθε πλευρά του πρωτεύοντος στίχνου.

• Το πρωτεύον στίχνο συνδέεται με μια AC πηγή, η οποία παράγει φλούξ στον αερισμό και επαγωγούνται τάσεις στα δευτερεύοντα στίχνα.

• Ένας μετακινούμενος πυρήνας από ασθενή σιδήριο τοποθετείται μέσα στον πίνακα και η μετατόπιση που πρέπει να μετρηθεί συνδέεται με τον πυρήνα.

• Ο πυρήνας είναι συνήθως υψηλής διαπερατότητας, γεγονός που βοηθά στη μείωση των αρμονικών και την υψηλή ευαισθησία του LVDT.

• Το LVDT τοποθετείται μέσα σε θάλαμο ανοξείδωτου χάλυβα, γιατί παρέχει ηλεκτροστατική και ηλεκτρομαγνητική αποστολή.

• Τα δύο δευτερεύοντα στίχνα συνδέονται έτσι ώστε το αποτέλεσμα να είναι η διαφορά μεταξύ των τάσεων των δύο στίχνων.

Αρχή λειτουργίας και λειτουργία

Επειδή το πρωτεύον συνδέεται με μια AC πηγή, παράγονται εναλλακτικά ρεύματα και τάσεις στο δευτερεύον του LVDT. Η έξοδος στο δευτερεύον S1 είναι e1 και στο δευτερεύον S2 είναι e2. Οπότε η διαφορική έξοδος είναι,

Αυτή η εξίσωση εξηγεί την αρχή λειτουργίας του LVDT.

Τώρα, τρεις περιπτώσεις προκύπτουν ανάλογα με τη θέση του πυρήνα, οι οποίες εξηγούν τη λειτουργία του LVDT, είναι οι εξής:

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ I Όταν ο πυρήνας βρίσκεται στη θέση null (για μη μετατόπιση).Όταν ο πυρήνας βρίσκεται στη θέση null, τότε ο φλούξ που συνδέεται με τα δύο δευτερεύοντα στίχνα είναι ίσος, οπότε η επαγωγική δύναμη είναι ίση σε και τα δύο στίχνα. Οπότε, για μη μετατόπιση, η τιμή της έξοδου eout είναι μηδέν, καθώς e1 και e2 είναι ίσες. Οπότε δείχνει ότι δεν έχει συμβεί μετατόπιση.

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ II Όταν ο πυρήνας μετακινείται πάνω από τη θέση null (Για μετατόπιση πάνω από το σημείο αναφοράς)

• Σε αυτή την περίπτωση, ο φλούξ που συνδέεται με το δευτερεύον στίχνο S1 είναι μεγαλύτερος σε σύγκριση με τον φλούξ που συνδέεται με το S2. Λόγω αυτού, e1 θα είναι μεγαλύτερη από e2. Λόγω αυτού, η έξοδος τάσης eout είναι θετική.

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ III Όταν ο πυρήνας μετακινείται κάτω από τη θέση Null (Για μετατόπιση κάτω από το σημείο αναφοράς). Σε αυτή την περίπτωση, η μέγεθος του e2 θα είναι μεγαλύτερη από e1. Λόγω αυτού, η έξοδος eout θα είναι αρνητική και δείχνει την έξοδο κάτω από το σημείο αναφοράς.

Έξοδος VS Μετατόπιση Πυρήνα

Η έξοδος τάσης ενός LVDT εμφανίζει γραμμική σχέση με τη μετατόπιση του πυρήνα, όπως αντιπροσωπεύεται από μια γραμμική καμπύλη σε γράφημα.Μερικά σημαντικά σημεία για το μέγεθος και το πρόσημο της επαγωγικής τάσης στο LVDT

Το ποσοστό αλλαγής της τάσης, είτε αρνητική είτε θετική, είναι ανάλογο με την ποσότητα της μετακίνησης του πυρήνα και δείχνει την ποσότητα της γραμμικής κίνησης.Με την παρατήρηση της αυξημένης ή μειωμένης έξοδου τάσης, μπορεί να καθοριστεί η κατεύθυνση της κίνησηςΗ έξοδος τάσης ενός LVDT είναι γραμμική συνάρτηση της μετατόπισης του πυρήνα.

Πλεονεκτήματα του LVDT

• Υψηλή Εύρεση – Τα LVDT μπορούν να μετρήσουν μεγάλο φάσμα μετατοπίσεων, από τουλάχιστον 1,25 mm έως 250 mm, γεγονός που ενισχύει την ευελιξία τους σε διάφορες εφαρμογές.

• Χωρίς Απώλειες Τριβής – Καθώς ο πυρήνας κινείται μέσα σε ένα κενό πίνακα, δεν υπάρχουν απώλειες της μετατόπισης ως απώλειες τριβής, γεγονός που καθιστά το LVDT πολύ ακριβή συσκευή.

• Υψηλή Είσοδος και Υψηλή Ευαισθησία – Η έξοδος του LVDT είναι τόσο υψηλή που δεν χρειάζεται αναβάθμιση. Ο μετατροπέας έχει υψηλή ευαισθησία, η οποία είναι συνήθως περίπου 40V/mm.

• Χαμηλή Ιστορία – Τα LVDT εμφανίζουν χαμηλή ιστορία, και επομένως η επαναληπτικότητα είναι εξαιρετική σε όλες τις συνθήκες.

• Χαμηλή Κατανάλωση Ισχύος – Η ισχύς είναι περίπου 1W, που είναι πολύ χαμηλή σε σύγκριση με άλλους μετατροπείς.

• Μετατροπή Σε Ηλεκτρικά Σήματα – Μετατρέπουν τη γραμμική μετατόπιση σε ηλεκτρική τάση, η οποία είναι εύκολη να επεξεργαστεί.

Μειονεκτήματα του LVDT

• Λόγω της ευαισθησίας τους σε ξένα μαγνητικά πεδία, τα LVDT απαιτούν προστατευτικές διατάξεις για να εξασφαλίσουν ακριβή απόδοση και να προλάβουν την επέμβαση.

• Τα LVDT επηρεάζονται από ταλαντώσεις και θερμοκρασία.

• Συμπεραίνεται ότι είναι πλεονεκτικά σε σύγκριση με οποιοδήποτε άλλο επαγωγικό μετατροπέα.

Εφαρμογές του LVDT

• Χρησιμοποιούμε το LVDT σε εφαρμογές όπου οι μετατοπίσεις που πρέπει να μετρηθούν είναι από κλάσμα του mm έως λίγα cm. Το LVDT, δρώντας ως πρωτεύων μετατροπέας, μετατρέπει τη μετατόπιση άμεσα σε ηλεκτρικό σήμα.

• Το LVDT μπορεί επίσης να δράσει ως δευτερεύων μετατροπέας. Για παράδειγμα, η διάτρητη διάφορα, η οποία δρα ως πρωτεύων μετατροπέας και μετατρέπει την πίεση σε γραμμ