Kaj je LVDT?

Kaj je LVDT?

Definicija LVDT

LVDT ali linearni variabilni diferencialni transformator je induktivni preobrazovalnik, ki pretvarja linearno gibanje v električni signal. Zaradi natančnosti in zanesljivosti se veliko cenijo.Izhod na sekundarnem delu tega transformatorja je diferencialen, zato se tako imenuje. To je zelo natančen induktivni preobrazovalnik v primerjavi z drugimi induktivnimi preobrazovalniki.

Konstrukcija LVDT

Osnovne značilnosti konstrukcije

• Transformator sestavlja primarna vikla P in dve sekundarni vikli S1 in S2, ovite na valjkastem nosilcu (ki je praznega oblika in vsebuje jedro).

• Oba sekundarni vikla imata enako število viklanj in jih postavimo na obeh straneh primarne vikle.

• Primarna vikla je povezana na AC vir, ki ustvari tok v zračnem presledku in inducirane napetosti v sekundarnih viklah.

• Premično jedro iz mehkega železa je postavljeno znotraj nosilca, in pomik, ki ga merimo, je povezan z jedrom.

• Jedro je običajno visokopermeabilno, kar pomaga pri zmanjševanju harmonskih in visoke osjetljivosti LVDT.

• LVDT je postavljen znotraj oblake od nerjaveče jeklo, ker zagotavlja elektrostatsko in elektromagnetno zaščito.

• Oba sekundarni vikla sta povezana tako, da rezultirajoč izhod predstavlja razliko med napetostmi obeh vikel.

Načelo delovanja in delovanje

Ker je primarna vikla povezana na AC vir, se v sekundarnih viklah LVDT-a ustvarjajo napetosti. Izhod v sekundarni vikli S1 je e1, v sekundarni vikli S2 pa e2. Torej je diferencialni izhod,

Ta enačba razloži načelo delovanja LVDT.

Zdaj se pojavijo tri primeri glede lokacij jedra, ki razlagajo delovanje LVDT, kot sledi:

• PRIMER I Ko je jedro v ničelni legi (brez pomika).Ko je jedro v ničelni legi, je tok, ki se povezuje z obema sekundarnima viklama, enak, zato je inducirana napetost enaka v obeh viklah. Zato je vrednost izhoda eout pri brez pomika enaka nič, saj so e1 in e2 enaki. To pomeni, da se ni zgodil noben pomik.

• PRIMER II Ko je jedro premaknjeno navzgor od ničelne lege (za pomik navzgor od referenčne točke)

• V tem primeru je tok, ki se povezuje z sekundarno viklo S1, večji kot tok, ki se povezuje z S2. Zaradi tega bo e1 večji kot e2. Zaradi tega bo izhodna napetost eout pozitivna.

• PRIMER III Ko je jedro premaknjeno navzdol od ničelne lege (za pomik navzdol od referenčne točke). V tem primeru bo velikost e2 večja kot e1. Zaradi tega bo izhod eout negativen in bo pokazal izhod navzdol od referenčne točke.

Izhod vs. Pomik jedra

Izhodna napetost LVDT-a kaže linearno povezavo z pomikom jedra, kot je prikazano s linearno krivuljo na grafu.Nekaj pomembnih točk o velikosti in predznaku inducirane napetosti v LVDT

Velikost spremembe napetosti, ali negativne ali pozitivne, je sorazmerna s količino pomika jedra in kaže količino linearnega gibanja.S spremljanjem povečevanja ali zmanjševanja izhodne napetosti lahko določimo smer gibanja.Izhodna napetost LVDT-a je linearna funkcija pomika jedra.

Prednosti LVDT

• Širok obseg – LVDT-ji lahko meritve opravljajo na širokem obsegu pomikov, od manj kot 1,25 mm do 250 mm, kar povečuje njihovo uporabnost v različnih aplikacijah.

• Brez trenskih izgub – Ker se jedro premika znotraj praznega nosilca, ni izgub vnosnega pomika zaradi trenja, kar LVDT naredi zelo natančen napravo.

• Visoka vhodna in visoka osjetljivost – Izhod LVDT je tako visok, da ne potrebuje pospeševanja. Preobrazovalnik ima visoko osjetljivost, ki je tipično okoli 40 V/mm.

• Nizka histereza – LVDT-ji imajo nizko histerezo in zato je ponovljivost odlična pod vsemi pogoji.

• Nizko porabljanje energije – Poraba energije je približno 1 W, kar je zelo malo v primerjavi z drugimi preobrazovalniki.

• Direktna pretvorba v električne signale – Pretvarjajo linearni pomik v električno napetost, ki je lahko obravnavana.

Nedostatki LVDT

• Zaradi občutljivosti na stranske magnetne polja LVDT-ji zahtevajo zaščitne nastavitve, da bi zagotovili točno delovanje in preprečili motnje.

• LVDT-ji so občutljivi na vibracije in temperaturo.

• Sklep se lahko izvede, da so boljši kot kateri koli drugi induktivni preobrazovalniki.

Uporabe LVDT

• Uporabljamo LVDT v aplikacijah, kjer moramo meritve opraviti na pomikih, ki segajo od ulomka milimetra do nekaj centimetrov. LVDT, ki deluje kot primarni preobrazovalnik, neposredno pretvori pomik v električni signal.

• LVDT lahko tudi deluje kot sekundarni preobrazovalnik. Npr. Bourdonova cev, ki deluje kot primarni preobrazovalnik, pretvori tlak v linearni pomik, nato pa LVDT ta pomik pretvori v električni signal, ki po kalibraciji daje meritve tlaka tekočine.