Điều gì là LVDT?
LVDT là gì?
Định nghĩa của LVDT
LVDT, hay Biến áp biến thiên tuyến tính, là một biến cảm ứng chuyển động tuyến tính thành tín hiệu điện. Nó được đánh giá cao vì độ chính xác và độ tin cậy. Đầu ra qua thứ cấp của biến áp này là khác biệt nên được gọi như vậy. LVDT là biến cảm ứng rất chính xác so với các biến cảm ứng cảm ứng khác.
Cấu tạo của LVDT
Tính năng chính của cấu tạo
Biến áp bao gồm cuộn dây sơ cấp P và hai cuộn dây thứ cấp S1 và S2 quấn trên một cốt hình trụ (màu rỗng và chứa lõi).
Cả hai cuộn dây thứ cấp đều có số vòng quấn bằng nhau và được đặt ở hai bên cuộn dây sơ cấp.
Cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn AC, tạo ra từ thông trong khe hở không khí và gây ra điện áp trong cuộn dây thứ cấp.
Một lõi sắt mềm di chuyển được đặt bên trong cốt và sự dịch chuyển cần đo được kết nối với lõi sắt.
Lõi sắt thường có độ thấm từ cao, giúp giảm sóng hài và tăng độ nhạy của LVDT.
LVDT được đặt trong vỏ thép không gỉ để cung cấp bảo vệ tĩnh điện và từ trường.
Cả hai cuộn dây thứ cấp đều được kết nối theo cách mà đầu ra là sự khác biệt giữa điện áp của hai cuộn dây.
Nguyên lý hoạt động và cơ chế làm việc
Khi cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn AC, dòng điện và điện áp xoay chiều được tạo ra ở cuộn dây thứ cấp của LVDT. Đầu ra ở cuộn dây thứ cấp S1 là e1 và ở cuộn dây thứ cấp S2 là e2. Do đó, đầu ra khác biệt là,
Phương trình này giải thích nguyên lý hoạt động của LVDT.
Bây giờ, ba trường hợp phát sinh theo vị trí của lõi, giải thích cách hoạt động của LVDT, được thảo luận dưới đây:
TRƯỜNG HỢP I Khi lõi ở vị trí null (không có sự dịch chuyển). Khi lõi ở vị trí null, từ thông liên kết với cả hai cuộn dây thứ cấp là bằng nhau, do đó điện áp cảm ứng trong cả hai cuộn dây cũng bằng nhau. Vì vậy, khi không có sự dịch chuyển, giá trị của đầu ra eout là zero vì e1 và e2 đều bằng nhau. Điều này cho thấy không có sự dịch chuyển xảy ra.
TRƯỜNG HỢP II Khi lõi di chuyển lên trên vị trí null (sự dịch chuyển lên trên điểm tham chiếu)
Trong trường hợp này, từ thông liên kết với cuộn dây thứ cấp S1 nhiều hơn so với từ thông liên kết với S2. Do đó, e1 sẽ lớn hơn e2. Do đó, điện áp đầu ra eout là dương.
TRƯỜNG HỢP III Khi lõi di chuyển xuống dưới vị trí null (sự dịch chuyển xuống dưới điểm tham chiếu). Trong trường hợp này, giá trị của e2 sẽ lớn hơn so với e1. Do đó, đầu ra eout sẽ âm và cho biết sự dịch chuyển xuống dưới điểm tham chiếu.
Đầu ra so với sự dịch chuyển của lõi
Điện áp đầu ra của LVDT thể hiện mối quan hệ tuyến tính với sự dịch chuyển của lõi, được biểu diễn bởi đường cong tuyến tính trên đồ thị.Một số điểm quan trọng về độ lớn và dấu của điện áp cảm ứng trong LVDT
Sự thay đổi về điện áp, dù âm hay dương, tỷ lệ thuận với sự di chuyển của lõi và chỉ ra mức độ dịch chuyển tuyến tính. Bằng cách ghi nhận điện áp đầu ra tăng hoặc giảm, hướng di chuyển có thể được xác định. Điện áp đầu ra của LVDT là hàm tuyến tính của sự dịch chuyển của lõi.
Ưu điểm của LVDT
Phạm vi rộng - LVDT có thể đo nhiều mức độ dịch chuyển, từ 1,25 mm đến 250 mm, tăng cường tính linh hoạt trong nhiều ứng dụng.
Không có mất mát do ma sát - Vì lõi di chuyển bên trong cốt rỗng nên không có mất mát đầu vào do ma sát, khiến LVDT trở thành thiết bị rất chính xác.
Đầu vào cao và độ nhạy cao - Đầu ra của LVDT rất cao, không cần khuếch đại. Bộ biến đổi có độ nhạy cao, thường khoảng 40V/mm.
Hysteresis thấp - LVDT có hysteresis thấp, do đó khả năng lặp lại rất tốt trong mọi điều kiện.
Tiêu thụ điện năng thấp - Công suất tiêu thụ khoảng 1W, rất thấp so với các bộ biến đổi khác.
Chuyển đổi trực tiếp sang tín hiệu điện - Chúng chuyển đổi sự dịch chuyển tuyến tính thành điện áp, dễ dàng xử lý.
Nhược điểm của LVDT
Do nhạy cảm với từ trường xung quanh, LVDT yêu cầu các thiết lập bảo vệ để đảm bảo hiệu suất chính xác và ngăn chặn nhiễu.
LVDT bị ảnh hưởng bởi rung động và nhiệt độ.
Kết luận, chúng có ưu điểm hơn so với bất kỳ bộ biến đổi cảm ứng nào khác.
Ứng dụng của LVDT
Chúng ta sử dụng LVDT trong các ứng dụng mà sự dịch chuyển cần đo dao động từ vài phần nghìn mm đến vài cm. LVDT hoạt động như bộ biến đổi sơ cấp, chuyển đổi sự dịch chuyển thành tín hiệu điện trực tiếp.
LVDT cũng có thể hoạt động như bộ biến đổi thứ cấp. Ví dụ, ống Bourbon hoạt động như bộ biến đổi sơ cấp, chuyển đổi áp suất thành sự dịch chuyển tuyến tính, sau đó LVDT chuyển đổi sự dịch chuyển này thành tín hiệu điện, sau khi hiệu chuẩn, cung cấp đọc số áp suất của chất lỏng.
