Mis on LVDT?

Mida on LVDT?

LVDT määratlus

LVDT ehk Lineaarne Muutuv Diferentsiaaltransformaator on induktiivne transduktor, mis teisendab lineaarset liikumist elektriliseks signaaliks. Selle täpsuse ja usaldusväärsuse eest hinnatakse seda kõrge väärtusega.Selle transformaatori sekundaarseid järele tuleb diferentsiaalne väljund, mistõttu seda nii nimetatakse. See on väga täpne induktiivne transduktor võrreldes teiste induktiivsete transduktoritega.

LVDT konstruktsioon

Konstruktsiooni peamised omadused

• Transformaator koosneb esmane keevist P ja kahest sekundaarsest keevist S1 ja S2, mis on sümmeetriliselt keeratud silindrilisel pooltühjas põhjal (mis sisaldab tuumikut).

• Mõlemad sekundaarsed keevid omavad võrdseid käringute arvu, need paigutatakse esmane keevi pooltel.

• Esmane keev ühendatakse alternaatvooluga, mis toodab õhupurgis fluxi ja induktseerib sekundaarkeevides napete loomist.

• Pooltühja põhja sees asub liigutatav peenraudu tuumik, millele ühendatakse mõõdetava liikumise allikas.

• Tuumik on tavaliselt suure läbipääsuvusega, mis aitab vähendada harmonikaid ja suurendada LVDT tundlikkust.

• LVDT asetatakse roostevabase terase korpusesse, mis pakub elektrostaatilist ja elektromagnetilist ekraani.

• Mõlemad sekundaarsed keevid on nii ühendatud, et tulemlik väljund on kahe keevi napete vahe.

Toimimise printsiip ja tööpõhimõte

Kuna esmane on ühendatud alternaatvooluga, siis LVDT sekundaarkeevides tekivad alternaatnapetega. Sekundaarkiivi S1 väljund on e1 ja sekundaarkiivi S2 väljund on e2. Seega diferentsiaalne väljund on,

See võrrand selgitab LVDT toimimise printsiipi.

Nüüd saadakse kolm juhtumit tuumiku asukoha järgi, mis selgitavad LVDT tööpõhimõtet, allpool:

• JUHTUM I Kui tuumik on nullpositsioonis (liikumata).Kui tuumik on nullpositsioonis, siis mõlemas sekundaarkeevides linkidega flux on võrdne, seega induktseeritud emf on mõlemas keevides võrdne. Seega liikumatu olukorra korral on väljundi eout väärtus null, kuna e1 ja e2 on võrdsed. See näitab, et liikumist ei toimunud.

• JUHTUM II Kui tuumik liigutatakse nullpositsiooni ülespoole (liigutamine viitpunktist ülespoole)

• Sel juhul on sekundaarkeevi S1 linkidega flux suurem, kui S2 linkidega flux. Tõttu on e1 suurem, kui e2. Tõttu on väljundnapet eout positiivne.

• JUHTUM III Kui tuumik liigutatakse nullpositsiooni alla (liigutamine viitpunktist allapoole). Sel juhul on e2 suurus suurem, kui e1. Tõttu on väljundnapet eout negatiivne ja näitab liikumist viitpunktist allapoole.

Väljund vs Tuumiku Liikumine

LVDT väljundnapet näitab lineaarset suhet tuumiku liikumisega, mis graafikul on esitatud lineaarsena.Mõned olulised punktid LVDT-s induktseeritud napete suuruse ja märgi kohta

Napete muutus, kas negatiivne või positiivne, on proportsionaalne tuumiku liikumise suurusega ja näitab lineaarset liikumist.Väljundnapetu kasvamise või vähenemise jälgimisel saab määrata liikumise suunda.LVDT väljundnapet on tuumiku liikumise lineaarfunktsioon.

LVDT eelised

• Suur ulatus – LVDT-d saab kasutada laia valikut liikumiste mõõtmiseks, alates 1,25 mm kuni 250 mm, mis suurendab nende mitmekesisust erinevates rakendustes.

• Puuduvad kitkarahuldused – Kuna tuumik liigub tühi põhjas, siis puuduvad liikumise kadud kitkarahulduste kaudu, mis muudab LVDT väga täpseks seadmega.

• Kõrge sisend ja kõrge tundlikkus – LVDT väljund on nii kõrge, et see ei vaja amplifitseerimist. Transduktoril on kõrge tundlikkus, mis on tavaliselt umbes 40 V/mm.

• Madal histerees – LVDT-del on madal histerees ja seega on repeatabilsus hästi kõikides tingimustes.

• Madal energiatarbimine – Energia tarbimine on umbes 1 W, mis on väga väike võrreldes teiste transduktoritega.

• Otsene teisendamine elektriliseks signaaliks – Nad teisendavad lineaarset liikumist elektriliseks voltagiks, mis on lihtne töödelda.

LVDT puudused

• Nende tundlikkuse tõttu sirge magnetvägedele nõuab LVDT-de täpset töötlemist, et tagada täpne töö ja takistada segamist.

• LVDT-l mõjutavad vibratsioonid ja temperatuur.

• On järelikult eelistatavam kui ükskõik milline muu induktiivne transduktor.

LVDT rakendused

• Me kasutame LVDT-d rakendustes, kus mõõdetavate liikumiste ulatus on fraaksi milimeetrist kuni mitmete sentimeetrite. LVDT teisendab liikumist otseselt elektriliseks signaaliks.

• LVDT võib ka teha ka teisendirolli. Näiteks Bourbon röhptuba, mis teeb primääri transdutorina ja teisendab rõhu lineaarseks liikumiseks, ja siis LVDT teisendab selle liikumise elektriliseks signaaliks, mis pärast kalibreerimist annab vedeliku rõhu lugemised.