Mi az LVDT?

Mi az LVDT?

LVDT definíciója

Az LVDT, vagy Lineáris Változó Differenciális Transzformátor egy induktív transzducens, amely lineáris mozgást elektromos jelre alakít. Ez nagyon értékes a precizitása és megbízhatósága miatt.A transzformátor másodlagos oldalán lévő kimenet differenciális, ezért kapta ezt a nevet. Az LVDT nagyon pontos induktív transzducens más induktív transzducensekhez képest.

Az LVDT szerkezete

A szerkezet főbb jellemzői

• A transzformátorban van egy elsődleges tekercs (P) és két másodlagos tekercs (S1 és S2), amelyek egy hengeres alakú formában vannak tekerve (ami üres, és tartalmazza a magot).

• Mindkét másodlagos tekercsnek ugyanannyi tekerése van, és az elsődleges tekercs mindkét oldalán helyezzük el őket.

• Az elsődleges tekercs egy AC forráshoz van csatlakoztatva, ami fluxust hoz létre a levegőtartományban, és feszültséget indukál a másodlagos tekercsekben.

• Egy mozgó puhavas mágneses mag található a formában, és a mérni kívánt elmozdulás ehhez a maghoz van csatlakoztatva.

• A mágneses mag általában nagy permeabilitású, ami segít a harmonikus hullámok csökkentésében és az LVDT nagy érzékenységében.

• Az LVDT acélházban található, ami elektrostatikai és elektromágneses védelmet nyújt.

• A két másodlagos tekercs úgy van összekötve, hogy a kimeneti feszültség a két tekercs feszültségeinek különbsége legyen.

Működési elv és működés

Mivel az elsődleges tekercs egy AC forráshoz van csatlakoztatva, ezért az LVDT másodlagos tekercsei alternatív feszültséget és áramot termelnek. A másodlagos S1 kimenete e1, a másodlagos S2 kimenete e2. Tehát a differenciális kimenet:

Ez az egyenlet magyarázza az LVDT működési elvét.

Most három eset merül fel a mag pozíciójának függvényében, amelyek az LVDT működését ismertetik, ezek a következők:

• ESZET I: Ha a mag a nullpozícióban van (nincs elmozdulás).Ha a mag a nullpozícióban van, akkor a két másodlagos tekercsben lévő fluxus egyenlő, tehát az indukált gerincek is egyenlőek. Tehát nincs elmozdulás esetén a kimeneti feszültség (eout) nulla, mert e1 és e2 is egyenlő. Ez azt mutatja, hogy nincs történt elmozdulás.

• ESZET II: Ha a mag a nullpozíciótól felfelé tolódik (elmozdulás a referencia pont felett)

• Ebben az esetben a S1 másodlagos tekercsben lévő fluxus nagyobb, mint a S2-ben. Ennek eredményeként e1 nagyobb lesz, mint e2. Ezért a kimeneti feszültség (eout) pozitív lesz.

• ESZET III: Ha a mag a nullpozíciótól lefelé tolódik (elmozdulás a referencia pont alatt). Ebben az esetben e2 nagyobb lesz, mint e1. Ezért a kimeneti feszültség (eout) negatív lesz, és azt mutatja, hogy a kimenet a referencia pont alatt van.

Kimenet vs. Mag Elmozdulása

Az LVDT kimeneti feszültsége lineáris viszonyban áll a mag elmozdulásával, ahogy azt egy lineáris görbe ábrázolja.Néhány fontos pont az LVDT-ben indukált feszültség nagyságáról és előjeléről:

A feszültség változása, bármilyen előjellel, arányos a mag elmozdulásával, és megmutatja a lineáris mozgás mennyiségét. A kimeneti feszültség növekedésének vagy csökkenésének figyelembevétele alapján meg lehet határozni a mozgás irányát. Az LVDT kimeneti feszültsége lineáris függvénye a mag elmozdulásának.

Az LVDT előnyei

• Széles mérési tartomány – Az LVDT-k széles skálán mérhetik az elmozdulásokat, 1,25 mm-től 250 mm-ig, ami növeli alkalmazhatóságukat különböző területeken.

• Nincs súrlódási veszteség – Mivel a mag egy üres formában mozog, nincs súrlódási veszteség, ami az LVDT nagy pontosságát biztosítja.

• Magas beviteli és érzékenység – Az LVDT kimenete olyan magas, hogy nem igényel erősítést. A transzducens nagy érzékenységgel rendelkezik, amely tipikusan 40V/mm.

• Alacsony hysteresis – Az LVDT-k alacsony hysteresisekkel rendelkeznek, így a reprodukálhatóságuk minden körülmények között kiemelkedő.

• Alacsony energiafogyasztás – Az energiateljesítmény kb. 1W, ami nagyon alacsony más transzducensekhez képest.

• Közvetlen átalakítás elektromos jelre – Az LVDT-k a lineáris elmozdulást közvetlenül elektromos feszültségre alakítják, ami könnyen feldolgozható.

Az LVDT hátrányai

• Az LVDT-k érzékenyek a zavaró mágneses mezőkre, ezért védelemmel kell ellátni őket, hogy pontos működésükhöz és zavarmentességükhöz hozzáférjünk.

• Az LVDT-k rezgésekkel és hőmérséklettel is befolyásolhatók.

• Összefoglalva, az LVDT-k előnyösabbak, mint bármely más induktív transzducens.

Az LVDT alkalmazásai

• Az LVDT-t olyan alkalmazásokban használjuk, ahol a mérni kívánt elmozdulások töredék millimétertől néhány centiméterig terjednek. Az LVDT elsődleges transzducensként működik, és közvetlenül a lineáris elmozdulást elektromos jelekre alakítja.

• Az LVDT másodlagos transzducensként is működhet. Például a Bourbon-horgony elsődleges transzducensként működik, és a nyomást lineáris elmozdulássá alakítja, majd az LVDT ezeket a lineáris elmozdulásokat elektromos jelekre alakítja, amelyek után a kalibrációval a folyadék nyomásának mérése lehetséges.