Wat is LVDT?
Wat is LVDT?
Definitie van LVDT
LVDT, of Lineaire Variabele Differentiële Transformatie, is een inductieve transducer die lineaire beweging omzet in een elektrisch signaal. Het wordt zeer gewaardeerd om zijn precisie en betrouwbaarheid.Het uitvoersignaal over de secundaire windingen van deze transformatie is differentieel, vandaar de naam. Het is een zeer nauwkeurige inductieve transducer in vergelijking met andere inductieve transducers.
Constructie van LVDT
Belangrijkste kenmerken van de constructie
De transformatie bestaat uit een primaire winding P en twee secundaire windingen S1 en S2, opgewonden op een cilindrische spooldrager (die hol is en de kern bevat).
Beide secundaire windingen hebben een gelijk aantal windingen en worden geplaatst aan weerszijden van de primaire winding.
De primaire winding is verbonden met een wisselspanning, wat een flux in de luchtgaten produceert en spanningen in de secundaire windingen induceert.
Een beweegbare zachte ijzerkern wordt binnen de spooldrager geplaatst en de te meten verplaatsing is verbonden met de ijzerkern.
De ijzerkern heeft meestal een hoge doorlaatbaarheid, wat helpt bij het verminderen van harmonischen en de hoge sensitiviteit van de LVDT.
De LVDT wordt geplaatst in een roestvrijstalen behuizing omdat dit elektrostatische en elektromagnetische scherming biedt.
Beide secundaire windingen zijn zo verbonden dat het resulterende uitvoersignaal het verschil is tussen de spanningen van de twee windingen.
Werkingsprincipe en werking
Aangezien de primaire winding is verbonden met een wisselspanningsbron, worden wisselstroom en -spanningen in de secundaire windingen van de LVDT geproduceerd. Het uitvoersignaal in secundaire winding S1 is e1 en in secundaire winding S2 is e2. Dus het differentiële uitvoersignaal is,
Deze vergelijking legt het werkingsprincipe van de LVDT uit.
Nu rijzen er drie gevallen afhankelijk van de locatie van de kern, die de werking van de LVDT uitleggen, als volgt:
GEVAL I Wanneer de kern zich in de nulpuntpositie bevindt (geen verplaatsing).Wanneer de kern zich in de nulpuntpositie bevindt, is de flux die met beide secundaire windingen koppelt gelijk, dus de geïnduceerde spanning is gelijk in beide windingen. Dus voor geen verplaatsing is de waarde van het uitvoersignaal eout nul, omdat e1 en e2 beiden gelijk zijn. Dit toont aan dat er geen verplaatsing heeft plaatsgevonden.
GEVAL II Wanneer de kern naar boven van de nulpuntpositie is verplaatst (voor verplaatsing naar boven van het referentiepunt)
In dit geval is de flux die met secundaire winding S1 koppelt groter dan de flux die met S2 koppelt. Daardoor zal e1 groter zijn dan e2. Hierdoor is de uitgangsspanning eout positief.
GEVAL III Wanneer de kern naar beneden van de nulpuntpositie is verplaatst (voor verplaatsing naar beneden van het referentiepunt). In dit geval is de magnitude van e2 groter dan die van e1. Daardoor is de uitgangseout negatief en toont de uitgang naar beneden van het referentiepunt.
Uitvoerspanning VS Kernverplaatsing
De uitvoerspanning van een LVDT vertoont een lineair verband met de verplaatsing van de kern, zoals wordt weergegeven door een lineaire curve op een grafiek.Enkele belangrijke punten over de grootte en het teken van de geïnduceerde spanning in de LVDT
De hoeveelheid verandering in spanning, ofwel negatief of positief, is evenredig met de hoeveelheid beweging van de kern en geeft de hoeveelheid lineaire beweging aan.Door de uitvoerspanning te noteren, kan de richting van de beweging worden bepaald.De uitvoerspanning van een LVDT is een lineaire functie van de kernverplaatsing.
Voordelen van LVDT
Groot bereik – LVDT's kunnen een breed scala aan verplaatsingen meten, van slechts 1,25 mm tot 250 mm, wat hun verscheidenheid in verschillende toepassingen verhoogt.
Geen wrijvingsverliezen – Aangezien de kern zich binnen een holle spooldrager beweegt, zijn er geen verlies van de verplaatsingsinvoer als wrijvingsverlies, waardoor de LVDT een zeer nauwkeurig apparaat is.
Hoog invoer- en hoge sensitiviteit – De uitvoer van de LVDT is zo hoog dat er geen versterking nodig is. De transducer heeft een hoge sensitiviteit, die typisch ongeveer 40V/mm bedraagt.
Lage hysterese – LVDT's tonen een lage hysterese en dus is de herhaalbaarheid uitstekend onder alle omstandigheden.
Lage energieverbruik – Het energieverbruik is ongeveer 1W, wat zeer laag is vergeleken met andere transducers.
Directe conversie naar elektrische signalen – Ze converteren de lineaire verplaatsing naar elektrische spanning, die gemakkelijk te verwerken zijn.
Nadelen van LVDT
Vanwege hun gevoeligheid voor storingen door externe magnetische velden, vereisen LVDT's beschermende opstellingen om nauwkeurige prestaties te garanderen en interferentie te voorkomen.
LVDT's worden beïnvloed door trillingen en temperatuur.
Het wordt geconcludeerd dat ze voordeel hebben ten opzichte van andere inductieve transducers.
Toepassingen van LVDT
We gebruiken LVDT's in toepassingen waarbij de te meten verplaatsingen variëren van een fractie van een mm tot enkele cm. De LVDT fungeert als een primaire transducer en converteert de verplaatsing direct in een elektrisch signaal.
De LVDT kan ook dienen als een secundaire transducer. Bijvoorbeeld, de Bourbon-buis die als primaire transducer fungeert en druk omzet in lineaire verplaatsing, en vervolgens de LVDT deze verplaatsing omzet in een elektrisch signaal, dat na kalibratie de druk van het vloeistof geeft.
