Što je LVDT?

Što je LVDT?

Definicija LVDT-a

LVDT, ili Linearni varijabilni diferencijalni transformator, je induktivni transduktor koji pretvara linearnu pokretljivost u električni signal. Izuzetno je cenjen zbog svoje preciznosti i pouzdanosti.Izlaz preko sekundarnog zavojnika ovog transformatora je diferencijalan, stoga se tako naziva. To je izuzetno precizan induktivni transduktor uspoređen s drugim induktivnim transduktorima.

Konstrukcija LVDT-a

Glavne značajke konstrukcije

• Transformator sastoji se od primarnog zavojnika P i dva sekundarna zavojnika S1 i S2 namotanih na cilindričnu osnovu (koja je prazna prirode i sadrži jezgra).

• Oba sekundarna zavojnika imaju jednak broj zavojaka, i smješteni su na svakoj strani primarnog zavojnika.

• Primarni zavojnik spojen je na AC izvor, koji proizvodi fluks u zračnjaku, a naponi induciraju se u sekundarnim zavojnicima.

• Pokretno mekano željezno jezgro smješteno je unutar osnove, a pomak koji treba mjeriti povezan je s željeznim jezgrom.

• Željezno jezgro obično ima visoku permeabilnost, što pomaže u smanjenju harmonika i visoke osetljivosti LVDT-a.

• LVDT smješten je unutar kuće od nerđajućeg čelika jer to omogućuje elektrostatičku i elektromagnetsku štitnju.

• Oba sekundarna zavojnika su spojena na način da rezultirajući izlaz predstavlja razliku napona između dva zavojnika.

Princip rada i funkcioniranje

Kako je primarni spojen na AC izvor, stoga se generiraju izmjenični struja i naponi u sekundarnom dijelu LVDT-a. Izlaz u sekundarnom S1 je e1, a u sekundarnom S2 je e2. Stoga je diferencijalni izlaz,

Ova jednadžba objašnjava princip rada LVDT-a.

Sada se javljaju tri slučaja prema lokaciji jezgra, koji objašnjavaju rad LVDT-a, kao što slijedi:

• SLUČAJ I Kada je jezgro na nuli (bez pomaka).Kada je jezgro na nuli, tada je fluks koji se povezuje s oba sekundarna zavojnika jednak, stoga je inducirani EMF jednak u oba zavojnika. Stoga za nema pomaka vrijednost izlaza eout je nula, jer su e1 i e2 jednaki. To pokazuje da se nijedan pomak nije dogodio.

• SLUČAJ II Kada se jezgro pomakne prema gore od nule (za pomak prema gore od referentne točke)

• U ovom slučaju fluks koji se povezuje s sekundarnim zavojnikom S1 je veći u usporedbi s fluksom koji se povezuje s S2. Zbog toga će e1 biti veći od e2. Zbog toga će izlazni napon eout biti pozitivan.

• SLUČAJ III Kada se jezgro pomakne prema dolje od Nule (za pomak prema dolje od referentne točke). U ovom slučaju magnituda e2 će biti veća od e1. Zbog toga će izlaz eout biti negativan i pokazivati izlaz prema dolje od referentne točke.

Izlaz VS Pomak jezgra

Izlazni napon LVDT-a pokazuje linearnu vezu s pomakom jezgra, kao što je prikazano linearnom krivuljom na grafikonu.Neki važni aspekti o magnitudi i predznaku napona induciranog u LVDT-u

Količina promjene napona, bilo negativna ili pozitivna, proporcionalna je količini pomaka jezgra i pokazuje količinu linearnog gibanja.Pomicanjem izlaznog napona uvis ili nizol može se utvrditi smjer gibanjaIzlazni napon LVDT-a je linearna funkcija pomaka jezgra.

Prednosti LVDT-a

• Visok raspon – LVDT-i mogu mjeriti širok spektar pomaka, od samo 1,25 mm do 250 mm, što povećava njihovu polivalentnost u različitim aplikacijama.

• Nema trenutnih gubitaka – Budući da se jezgro pomiče unutar prazne osnove, nema gubitaka ulaznog pomaka kao trenutnih gubitaka, što čini LVDT vrlo preciznim uređajem.

• Visoki ulaz i visoka osetljivost – Izlaz LVDT-a je toliko visok da ne zahtijeva pojačanje. Transduktor posjeduje visoku osetljivost, koja je tipično oko 40 V/mm.

• Niska histereza – LVDT-i pokazuju nisku histerezu, stoga je ponovljivost izvanredna u svim uvjetima.

• Niska potrošnja energije – Potrošnja energije je oko 1 W, što je vrlo malo u usporedbi s drugim transduktorima.

• Direktna konverzija u električne signale – Pretvaraju linearni pomak u električni napon, koji je lako obraditi.

Nedostaci LVDT-a

• Zbog osjetljivosti na strane magnetske polja, LVDT-i zahtijevaju zaštitne postrojbe kako bi se osiguralo točno funkcioniranje i spriječila interferencija.

• LVDT se može osjetiti na vibracije i temperaturu.

• Zaključak je da su oni prednostni u usporedbi s bilo kojim drugim induktivnim transduktorom.

Aplikacije LVDT-a

• Koristimo LVDT u aplikacijama gdje se pomaci koje treba mjeriti kreću od frakcije milimetra do nekoliko centimetara. LVDT, djelujući kao primarni transduktor, direktno pretvara pomak u električni signal.

• LVDT može također djelovati kao sekundarni transduktor. Na primjer, Bourbon cev koja djeluje kao primarni transduktor pretvara tlak u linearni pomak, a zatim LVDT pretvara taj pomak u električni signal, koji nakon kalibracije daje čitanja tlaka tečnosti.