محول التفاضل المتغير الخطي LVDT

تعريف LVDT

مصطلح LVDT يشير إلى المحول التفاضلي الخطي المتغير. إنه الأكثر استخدامًا من بين المحولات الاستقرائية التي تحول الحركة الخطية إلى إشارة كهربائية.

الإخراج عبر الثانوي لهذا المحول هو تفاضلي، لذلك يتم تسميته بذلك. إنه محول استقرائي دقيق للغاية مقارنة بالمحولات الاستقرائية الأخرى.

بناء LVDT

الخصائص الرئيسية للبناء

• يتكون المحول من ملف أساسي P وملفين ثانويين S1 و S2 ملفوفين على شكل أسطواني (والذي يكون فارغًا في الطبيعة ويحتوي على النواة).

• كلا الملفين الثانويين لهما نفس عدد اللفات، ونضعهما على جانبي الملف الأساسي.

• يتم ربط الملف الأساسي بمصدر تيار متردد مما ينتج تدفقًا في الفجوة الهوائية وتُستمد جهود في الملفات الثانوية.

• يتم وضع نواة حديد ناعمة متحركة داخل الشكل الأسطواني ويرتبط الإزاحة المراد قياسها بالنواة الحديدية.

• عادة ما تكون النواة الحديدية ذات مسامية عالية مما يساعد في تقليل التوافقيات وحساسيتها العالية لـ LVDT.

• يتم وضع LVDT داخل غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ لأنه سيوفر درعًا كهروستاتيكيًا ومغناطيسيًا.

• يتم ربط الملفين الثانويين بطريقة تجعل النتيجة هي الفرق بين الجهود في الملفين.

مبدأ التشغيل والعمل

بما أن الأساسي متصل بمصدر تيار متردد، فإن التيار والجهد المتناوب يتم إنتاجهما في الثانوي لـ LVDT. الإخراج في الثانوي S1 هو e1 وفي الثانوي S2 هو e2. وبالتالي، الإخراج التفاضلي هو،

هذه المعادلة توضح مبدأ تشغيل LVDT.

الآن تظهر ثلاثة حالات بناءً على موقع النواة والتي تشرح كيفية عمل LVDT كما يلي،

• حالة I عندما تكون النواة في الموضع الصفر (لعدم وجود إزاحة)
  عندما تكون النواة في الموضع الصفر، فإن التدفق المرتبط بكل من الملفين الثانويين متساوي، وبالتالي فإن الجهد المستمد متساوٍ في كل من الملفين. ولذا، عند عدم وجود إزاحة، فإن قيمة الإخراج eout صفر لأن e1 و e2 متساويان. لذا فهو يشير إلى أنه لم تحدث أي إزاحة.

• حالة II عندما يتم نقل النواة لأعلى من الموضع الصفر (للإزاحة لأعلى نقطة المرجع)
  في هذه الحالة، التدفق المرتبط بملف الثانوي S1 أكبر مقارنة بالتدفق المرتبط بـ S2. نتيجة لذلك، سيكون e1 أكبر من e2. نتيجة لذلك، سيكون الجهد الإخراجي eout موجبًا.

• حالة III عندما يتم نقل النواة لأدنى مستوى من الموضع الصفر (للإزاحة لأدنى نقطة المرجع). في هذه الحالة، سيكون حجم e2 أكبر من e1. نتيجة لذلك، سيكون الجهد الإخراجي eout سالبًا ويشير إلى الإزاحة تحت نقطة المرجع.

الإدخال VS لإزاحة النواة تظهر المنحنى الخطي أن الجهد الإخراجي يتغير بشكل خطي مع إزاحة النواة.

بعض النقاط الهامة حول حجم وإشارة الجهد المستمد في LVDT

• كمية التغيير في الجهد سواء كانت سالبة أو موجبة تكون متناسبة مع كمية حركة النواة وتشير إلى كمية الحركة الخطية.

• عن طريق ملاحظة زيادة أو نقصان الجهد الإخراجي يمكن تحديد اتجاه الحركة.

• الجهد الإخراجي لـ LVDT هو دالة خطية لإزاحة النواة.

مزايا LVDT

• نطاق عالي – لدى LVDT نطاق عالٍ لقياس الإزاحة. يمكن استخدامها لقياس الإزاحات تتراوح من 1.25 ملم إلى 250 ملم.

• لا يوجد خسائر احتكاك – بما أن النواة تتحرك داخل شكل أسطواني فارغ، فلا يوجد أي خسارة للإدخال الإزاحي كخسارة احتكاك مما يجعل LVDT جهازًا دقيقًا جدًا.

• إدخال عالي وحساسية عالية – الإخراج من LVDT مرتفع للغاية بحيث لا يحتاج إلى أي تكبير. المحول يمتلك حساسية عالية تبلغ حوالي 40 فولت / ملم.

• هستيريزيس منخفض – تظهر LVDT هستيريزيس منخفضة وبالتالي فإن التكرار ممتاز تحت جميع الظروف.

• استهلاك طاقة منخفض – الطاقة حوالي 1 واط وهي منخفضة جدًا مقارنة بالمحولات الأخرى.

• تحويل مباشر إلى إشارات كهربائية – يقومون بتحويل الإزاحة الخطية إلى جهد كهربائي وهو سهل المعالجة.

عيوب LVDT

• يكون LVDT حساسًا للمجالات المغناطيسية الضائعة لذا يجب دائمًا توفير إعداد لحمايته من المجالات المغناطيسية الضائعة.

• يتأثر LVDT بالاهتزازات والحرارة.

يمكن الاستنتاج أن لديهم مزايا مقارنة بأي محول استقرائي آخر.

مكافأة