Що таке LVDT?

Що таке LVDT?

Визначення LVDT

LVDT (лінійний диференціальний трансформатор) — це індуктивний перетворювач, який перетворює лінійне рухання на електричний сигнал. Він відзначається точністю та надійністю. Вихідний сигнал по вторинних обмотках цього трансформатора є диференціальним, тому його так називають. Це дуже точний індуктивний перетворювач у порівнянні з іншими індуктивними перетворювачами.

Конструкція LVDT

Основні особливості конструкції

• Трансформатор складається з первинної обмотки P та двох вторинних обмоток S1 та S2, намотаних на циліндричну форму (яка є порожньою і містить сердечник).

• Обидві вторинні обмотки мають однакову кількість витків, і ми розміщуємо їх по обох сторонах первинної обмотки.

• Первинна обмотка підключена до джерела АС, що створює потік у повітряному зазорі, і в другорядних обмотках індукуються напруги.

• М'який залізний сердечник, який можна переміщати, розташований всередині форми, і переміщення, яке треба виміряти, з'єднується з цим залізним сердечником.

• Залізний сердечник, як правило, має високу проникність, що допомагає зменшити гармоніки та забезпечує високу чутливість LVDT.

• LVDT розташований всередині нержавіючого сталевого корпусу, оскільки це забезпечує електростатичну та електромагнітну екранизацію.

• Обидві вторинні обмотки підключені таким чином, що вихідний сигнал є різницею напруг на двох обмотках.

Принцип роботи та функціонування

Оскільки первинна обмотка підключена до джерела АС, то в вторинних обмотках LVDT створюються альтернативний струм та напруга. Вихідна напруга на вторинній обмотці S1 становить e1, а на вторинній обмотці S2 — e2. Тому диференційний вихід становить,

Цей рівняння пояснює принцип роботи LVDT.

Зараз розглянемо три випадки, що залежать від розташування сердечника, які пояснюють принцип роботи LVDT:

• ВИПАДОК I: Коли сердечник знаходиться у нульовому положенні (без переміщення). Коли сердечник знаходиться у нульовому положенні, то потік, що зв'язується з обох вторинних обмоток, є однаковим, тому індукована ЕДС є однаковою в обох обмотках. Отже, при відсутності переміщення значення вихідного сигналу eout дорівнює нулю, оскільки e1 і e2 є однаковими. Це показує, що переміщення не відбулося.

• ВИПАДОК II: Коли сердечник переміщується вгору від нульового положення (переміщення вгору від точки відліку)

• У цьому випадку потік, що зв'язується з вторинною обмоткою S1, більший, ніж потік, що зв'язується з S2. Через це e1 буде більшим, ніж e2. Через це вихідна напруга eout буде додатною.

• ВИПАДОК III: Коли сердечник переміщується вниз від нульового положення (переміщення вниз від точки відліку). У цьому випадку величина e2 буде більшою, ніж e1. Через це вихідна напруга eout буде від'ємною, що показує переміщення вниз від точки відліку.

Вихідна напруга проти переміщення сердечника

Вихідна напруга LVDT демонструє лінійну залежність від переміщення сердечника, що представлена лінійною кривою на графіку. Деякі важливі моменти про величину та знак індукованої напруги в LVDT

Зміна напруги, чи вона негативна, чи позитивна, пропорційна переміщенню сердечника і вказує на кількість лінійного руху. Зауваживши, що вихідна напруга збільшується або зменшується, можна визначити напрямок руху. Вихідна напруга LVDT є лінійною функцією переміщення сердечника.

Переваги LVDT

• Широкий діапазон — LVDT може вимірювати широкий діапазон переміщень, від 1,25 мм до 250 мм, що підвищує їхню універсальність у різних застосуваннях.

• Відсутність тертя — Оскільки сердечник рухається всередині порожньої форми, немає втрат вхідного переміщення через тертя, що робить LVDT дуже точним пристроєм.

• Високий вхід та висока чутливість — Вихід LVDT настільки високий, що не потрібне жодне підсилення. Перетворювач має високу чутливість, яка, як правило, становить приблизно 40 В/мм.

• Низька гістерезис — LVDT мають низьку гістерезис, тому повторюваність є відмінною у всіх умовах.

• Низьке споживання енергії — Потужність становить приблизно 1 Вт, що є дуже малою в порівнянні з іншими перетворювачами.

• Прямий перетворення в електричні сигнали — Вони перетворюють лінійне переміщення в електричну напругу, яка легко обробляється.

Недоліки LVDT

• Чутливість до сторонніх магнітних полів, через що LVDT потребують захисних систем для забезпечення точного функціонування та запобігання перешкодам.

• LVDT відчуває вібрації та температурні зміни.

• Висновок: вони переважають у порівнянні з іншими індуктивними перетворювачами.

Застосування LVDT

• Ми використовуємо LVDT у застосуваннях, де переміщення, які потрібно виміряти, варіюються від кількох долярів мм до кількох см. LVDT, як первинний перетворювач, безпосередньо перетворює переміщення в електричний сигнал.

• LVDT також може виступати як вторинний перетворювач. Наприклад, трубка Бурдона, яка виступає як первинний перетворювач, перетворює тиск в лінійне переміщення, а LVDT перетворює це переміщення в електричний сигнал, який після калібрування дає показання тиску рідини.