מהו LVDT?

מהו LVDT?

הגדרת LVDT

LVDT, או טרנספורטר דיפרנציאלי ליניארי משתנה, הוא חיישן אינדוקטיבי הממיר תנועה ליניארית לסימן חשמלי. הוא מוערך מאוד על הדיוק והאמינות שלו.הפלט על פני המשני של הטרנספורטר הזה הוא הדיפרנציאל, ולכן הוא נקרא כך. זהו חיישן אינדוקטיבי דיוק גבוה בהשוואה לחיויסנים אינדוקטיביים אחרים.

בניית LVDT

מאפיינים עיקריים של הבניה

• הטרנספורטר מורכב מסליל ראשוני P ושני סלים משניים S1 ו-S2, שמתפתלים על גוף צילינדרי (שהוא ריק ומכיל את הליבה).

• שני הסלים המשניים מכילים מספר שווה של פניות, ואנחנו ממקמים אותם משני צידי הסליל הראשוני.

• הסליל הראשוני מחובר למקור זרם חילופין שמפיק פליטה במרווח האוויר והמתחים מתנקזים בסלים המשניים.

• ליבה פרושה ברזל נעה ממוקמת בתוך הגוף והإزاحة שיש למדוד מחוברת לליבה.

• הליבה היא בדרך כלל בעלת חדירות גבוהה, מה שמפחית הרמוניות ומגביר את החשיפה של LVDT.

• LVDT נמצא בתוך מגורים מפלדה בלתי קורסנת כי זה יספק מגן אלקטרוסטטי ומגנטי.

• שני הסלים המשניים מחוברים באופן כזה שהפלט הנוצר הוא ההפרש בין המתחים בשני הסלים.

עקרון פעולה ועבודה

כאשר הסליל הראשוני מחובר למקור זרם חילופין, זרם ומתחים מתחלפים נוצרים במשני של LVDT. הפלט במשני S1 הוא e1 ובמשני S2 הוא e2. לכן, הפלט הדיפרנציאלי הוא,

משוואה זו מסבירה את עקרון הפעולה של LVDT.

כעת, מופיעות שלוש מקרים בהתאם למיקום הליבה, המסבירים את פעולת LVDT:

• מקרה I כאשר הליבה במיקום האפס (ללא הזזה).כאשר הליבה במיקום האפס, אז הפליטה המקושרת לשני הסלים המשניים שווה, ולכן המתח המתנגן שווה בשני הסלים. לכן, עבור הזזה אפס, ערך הפלט eout הוא אפס כיוון ש-e1 ו-e2 שניהם שווים. כך זה מראה שאין הזזה התקיימה.

• מקרה II כאשר הליבה זזה למעלה מהמיקום האפס (עבור הזזה למעלה מהנקודה הפנימית)

• במקרה זה, הפליטה המקושרת לסליל המשני S1 גדולה יותר בהשוואה לפליטה המקושרת ל-S2. כתוצאה מכך, e1 יהיה גדול יותר מאשר e2. כתוצאה מכך, המתח הפלט eout חיובי.

• מקרה III כאשר הליבה זזה למטה מהמיקום האפס (עבור הזזה למטה מהנקודה הפנימית). במקרה זה, הגודל של e2 יהיה גדול יותר מאשר e1. כתוצאה מכך, המתח הפלט eout יהיה שלילי ומראה את הפלט למטה מהנקודה הפנימית.

פלט מול הזזה של הליבה

מתח הפלט של LVDT מציג קשר ליניארי עם הזזה של הליבה, כפי שמוצג על ידי עקומה ליניארית בגרף.כמה נקודות חשובות לגבי הגודל והסימן של המתח המתנגן ב-LVDT

כמות השינוי במתח, בין אם שלילי או חיובי, פרופורציונלית לכמות התנועה של הליבה ומציין את כמות התנועה הליניארית.על ידי מעקב אחרי המתח הפלט עולה או יורד ניתן לקבוע את כיוון התנועהמתח הפלט של LVDT הוא פונקציה ליניארית של הזזה של הליבה.

יתרונות של LVDT

• טווח גבוה – LVDTs יכולים למדוד טווח רחב של הזזות, החל מ-1.25 מ"מ ועד 250 מ"מ, מה שמשפר את הנוחות שלהם ליישומים שונים.

• אין איבוד מ찰ק – מאחר והליבה זזה בתוך גוף ריק, אין איבוד הזזה כאיבוד מ찰ק, מה שהופך את LVDT לאביזר מדויק מאוד.

• פלט גבוה ורגישות גבוהה – הפלט של LVDT כל כך גבוה עד שאינו צריך תגבר. החיישן בעל רגישות גבוהה, שהיא בדרך כלל בערך 40V/mm.

• היסטרזה נמוכה – LVDTs מראים היסטרזה נמוכה ולכן החזרה מצוינת בכל התנאים.

• צריכת אנרגיה נמוכה – צריכת החשמל היא בערך 1W, מה שהיא נמוכה מאוד בהשוואה לחיויסנים אחרים.

• המרה ישירה לסימנים חשמליים – הם ממירים הזזה ליניארית למתח חשמלי, שהוא קל לעיבוד.

חסרונות של LVDT

• בגלל רגישותם לשדות מגנטיים זרים, LVDTs דורשים אמצעי הגנה כדי להבטיח ביצועים מדוייקים למנוע הפרעות.

• LVDT מושפע מרטט וטמפרטורה.

• מסקנות אלו הן יתרונות בהשוואה לחיויסנים אינדוקטיביים אחרים.

יישומים של LVDT

• אנחנו משתמשים ב-LVDT ביישומים בהם הזזות שצריך למדוד נעשות מקפיצה של מ"מ אחד ועד כמה סנטימטרים. LVDT פועל כחיישן ראשוני וממיר את ההזזה לסימן חשמלי ישירות.

• LVDT יכול גם לפעול כחיישן משני. למשל, הצינור בורבון פועל כחיישן ראשוני וממיר לחץ לתנועה ליניארית ואז LVDT ממיר את התנועה הזו למתח חשמלי, שבעקבות קליברציה נותן את הערכים של לחץ הנוזל.