LVDT란 무엇인가요?
LVDT이란?
LVDT의 정의
LVDT(Linear Variable Differential Transformer)는 직선 운동을 전기 신호로 변환하는 유도 변환기입니다. 그 정밀성과 신뢰성으로 높이 평가받고 있습니다.이 변압기의 보조 코일 사이의 출력은 차분이므로 이렇게 불립니다. 다른 유도 변환기에 비해 매우 정확한 유도 변환기입니다.
LVDT의 구조
구조의 주요 특징
변압기는 원통형 폼에 감겨 있는 주 코일 P와 두 개의 보조 코일 S1 및 S2로 구성됩니다(이 폼은 공극이며 코어를 포함합니다).
두 보조 코일은 동일한 수의 회전수를 가지고 있으며, 주 코일의 양쪽에 배치됩니다.
주 코일은 교류 전원에 연결되어 공극에서 플럭스를 생성하고, 보조 코일에 전압이 유도됩니다.
이동 가능한 연철 코어가 폼 내부에 배치되며, 측정할 변위가 이 코어에 연결됩니다.
연철 코어는 일반적으로 고순도를 가지며, 이를 통해 조화파가 줄어들고 LVDT의 높은 민감도를 제공합니다.
LVDT는 정전기 및 전자기 차폐를 제공하기 위해 스테인리스 강 하우징 내부에 배치됩니다.
두 보조 코일은 서로 연결되어 두 코일의 전압 차이가 결과 출력이 됩니다.
작동 원리 및 작동 방식
주 코일이 교류 전원에 연결되어 LVDT의 보조 코일에서 교류 및 전압이 생성됩니다. 보조 코일 S1의 출력은 e1이고, 보조 코일 S2의 출력은 e2입니다. 따라서 차분 출력은 다음과 같습니다,
이 식은 LVDT의 작동 원리를 설명합니다.
코어의 위치에 따라 세 가지 경우가 발생하며, 이는 LVDT의 작동 방식을 설명합니다.
CASE I 코어가 널 포지션에 있을 때 (변위 없음)코어가 널 포지션에 있을 때 두 보조 코일에 링크된 플럭스는 같으므로 두 코일에서 유도되는 전동력은 같습니다. 따라서 변위가 없을 때 출력 eout의 값은 e1과 e2가 모두 같으므로 0입니다. 따라서 변위가 발생하지 않았음을 나타냅니다.
CASE II 코어가 널 포지션 위로 이동했을 때 (참조점 위로 변위)
이 경우 보조 코일 S1에 링크된 플럭스가 S2보다 많습니다. 따라서 e1이 e2보다 큽니다. 이를 통해 출력 전압 eout은 양수가 됩니다.
CASE III 코어가 널 포지션 아래로 이동했을 때 (참조점 아래로 변위). 이 경우 e2의 크기가 e1보다 큽니다. 따라서 출력 eout은 음수가 되고, 참조점 아래의 출력을 나타냅니다.
출력 대 코어 변위
LVDT의 출력 전압은 코어의 변위와 선형 관계를 나타내며, 그래프에서 선형 곡선으로 표현됩니다.LVDT에서 유도되는 전압의 크기와 부호에 대한 몇 가지 중요한 점
전압의 변화량, 즉 음수 또는 양수는 코어의 움직임의 양에 비례하며, 선형 운동의 양을 나타냅니다.출력 전압의 증가 또는 감소를 통해 운동의 방향을 결정할 수 있습니다.LVDT의 출력 전압은 코어 변위의 선형 함수입니다.
LVDT의 장점
넓은 범위 – LVDT는 1.25mm부터 250mm까지 다양한 변위를 측정할 수 있어 다양한 응용 분야에서 유연성을 제공합니다.
마찰 손실 없음 – 코어가 공극 형상 내부에서 이동하므로 마찰 손실이 없어 LVDT는 매우 정확한 장치가 됩니다.
높은 입력 및 민감도 – LVDT의 출력은 매우 높아 추가적인 증폭이 필요 없습니다. 변환기는 일반적으로 약 40V/mm의 높은 민감도를 가집니다.
낮은 히스테리시스 – LVDT는 낮은 히스테리시스를 나타내므로 모든 조건에서 재현성이 우수합니다.
낮은 전력 소비 – 전력 소비는 약 1W로 다른 변환기에 비해 매우 적습니다.
직접 전기 신호로의 변환 – 그들은 선형 변위를 처리하기 쉬운 전기 전압으로 변환합니다.
LVDT의 단점
외부 자기장에 민감하므로, 정확한 성능을 보장하고 간섭을 방지하기 위해 보호 설정이 필요합니다.
LVDT는 진동과 온도에 영향을 받습니다.
그러나 다른 유도 변환기에 비해 이점이 더 많다고 결론지을 수 있습니다.
LVDT의 응용
LVDT는 측정할 변위가 mm의 일부에서 몇 cm까지 다양할 때 사용됩니다. LVDT는 기본 변환기로서 변위를 직접 전기 신호로 변환합니다.
LVDT는 보조 변환기로도 작동할 수 있습니다. 예를 들어, 보르본 튜브는 기본 변환기로서 압력을 선형 변위로 변환하고, LVDT는 이를 전기 신호로 변환하여 캘리브레이션 후 유체의 압력을 읽어냅니다.
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