Mikä on LVDT?
Mikä on LVDT?
LVDT:n määritelmä
LVDT eli lineaarinen differentiaalimuunnin tarkoittaa induktiivista muuntimesta, joka muuttaa lineaarista liikettä sähköiseksi signaaliksi. Sitä arvostetaan sen tarkkuuden ja luotettavuuden vuoksi. Tämän muunnimen toissijaisessa osassa tapahtuva jännite on differentiaalinen, mikä selittää nimensä alkuperän. Se on erittäin tarkka induktiivinen muuntin verrattuna muihin induktiivisiin muuntimiin.
LVDT:n rakenne
Rakenteen pääpiirteet
Muunnin koostuu ensisijaisesta kytkentästä P ja kahdesta toissijaisesta kytkennästä S1 ja S2, jotka ovat kytketty tylyllä, reunalta reunaan tyhjällä sisäosalla olevaan sylinterilliseen muotiin (joka sisältää ytimen).
Molemmilla toissijaisilla kytkentillä on sama määrä pyörteitä, ja ne on sijoitettu ensisijaisen kytkennän molemmin puolin.
Ensisijainen kytkentä on kytketty vaihtovirtalähdeeseen, joka tuottaa fluxin ilmavuosissa, ja jännitteitä aiheutetaan toissijaisissa kytkennyksissä.
Liikutettava pehmeä rautaydin on sijoitettu muodin sisään, ja mitattava siirtymä on kytketty rautaytimeen.
Rautaydille on yleensä korkea permeabiliteetti, mikä auttaa vähentämään harmonioita ja lisäämään LVDT:n herkkyyttä.
LVDT on sijoitettu rostovalmistukseen, koska se tarjoaa elektrostaattisen ja elektromagneettisen suojauksen.
Molemmat toissijaiset kytkennät on kytketty niin, että tuloksena oleva jännite on kahden kytkennän jännitteen erotus.
Toiminnan periaate ja toiminta
Koska ensisijainen on kytketty vaihtovirtalähdeeseen, vaihtovirta ja jännitteet tuotetaan LVDT:n toissijaisissa kytkennyksissä. Toissijaisessa S1 jännite on e1 ja toissijaisessa S2 jännite on e2. Joten differentiaalinen jännite on,
Tämä yhtälö selittää LVDT:n toiminnan periaatteen.
Nyt kolme tapausta syntyy ytimen sijainnin mukaan, jotka selittävät LVDT:n toimintaa, ja ne on käsitelty alla:
TAPAUS I Kun ydin on nollasijainnissa (ei siirtymää).Kun ydin on nollasijainnissa, fluxti, joka on yhteydessä molempiin toissijaisiin kytkentoihin, on yhtä suuri, joten aiheutettu emk on yhtä suuri molemmissa kytkennyksissä. Joten ei-siirtymän tapauksessa jännitteen eout arvo on nolla, koska e1 ja e2 ovat yhtä suuret. Tämä osoittaa, ettei siirtymää ole tapahtunut.
TAPAUS II Kun ydin on siirtynyt nollasijainnin yläpuolelle (siirtymä nollapisteen yläpuolelle)
Tässä tapauksessa fluxti, joka on yhteydessä toissijaista kytkentää S1, on suurempi kuin fluxti, joka on yhteydessä S2. Tämän vuoksi e1 on suurempi kuin e2. Tämän vuoksi ulostulojännite eout on positiivinen.
TAPAUS III Kun ydin on siirtynyt nollasijainnin alapuolelle (siirtymä nollapisteen alapuolelle). Tässä tapauksessa e2:n suuruus on suurempi kuin e1:n. Tämän vuoksi eout on negatiivinen ja osoittaa siirtymän nollapisteen alapuolelle.
Ulostulo vs Ytimen Siirtymä
LVDT:n ulostulojännite näyttää lineaarista suhdetta ytimen siirtymään, mikä on edustettu lineaarisella käyrällä graafissa.Jotkin tärkeät huomiokohdat LVDT:ssä aiheutuneiden jännitteiden suuruudesta ja merkistä
Jännitteen muutos, olipa se negatiivinen tai positiivinen, on suhteessa ytimen liikkumisen määrään ja ilmaisee lineaarisen liikkeen määrän.Ulostulojännitteen kasvamisen tai vähenemisen avulla voidaan määrittää liikkeen suunta.LVDT:n ulostulojännite on lineaarinen funktio ytimen siirtymästä.
LVDT:n etumat
Laaja mittausalue – LVDT:t voivat mitata laajan siirtymien valikoiman, 1,25 mm:stä 250 mm:ään, mikä parantaa niiden monipuolisuutta eri sovelluksissa.
Ei kitkahuippeita – Koska ydin liikkuu tyhjässä muodissa, ei ole kitkahuippeita, joten LVDT on erittäin tarkka laite.
Korkea syöttö ja korkea herkkys – LVDT:n ulostulo on niin suuri, ettei sitä tarvitse vahvistaa. Muuntimen herkkys on yleensä noin 40 V/mm.
Alhainen hystereesi – LVDT:t näyttävät alhaista hystereesiä, joten toistuvuus on erinomaista kaikissa olosuhteissa.
Alhainen energiankulutus – Energiankulutus on noin 1 W, mikä on hyvin pieni verrattuna muihin muuntimiin.
Suora muunto sähköiseksi signaaliksi – Ne muuntavat lineaarista siirtymää sähköiseksi jännitteeksi, joka on helposti käsiteltävissä.
LVDT:n haitat
LVDT:t vaativat suoja-asentoja varmistaakseen tarkan suorituksen ja estääkseen häiriöt sen herkkyyden vuoksi vieraslajeisiin magneettikenttiin.
LVDT voi vaikuttaa vibraatioihin ja lämpötilaan.
On päätelty, että ne ovat edullisia verrattuna muihin induktiivisiin muuntimiin.
LVDT:n sovellukset
Käytämme LVDT:a sovelluksissa, joissa mitattavat siirtymät vaihtelevat murto-osasta millimetristä muutamaan senttimetriin. LVDT toimii ensisijaisena muuntimena, joka muuttaa siirtymän sähköiseksi signaaliksi suoraan.
LVDT voi myös toimia toissijaisena muuntimena. Esimerkiksi Bourbon-rumpu toimii ensisijaisena muuntimena, joka muuttaa paineen lineaariseksi siirtymäksi, ja sitten LVDT muuttaa tämän siirtymän sähköiseksi signaaliksi, joka antaa kalibroinnin jälkeen nesteen paineen lukemat.
