Линейен променлив диференциален трансформатор LVDT

Определение на LVDT

Терминът LVDT означава линейна променлива диференциална трансформатора. Това е най-широко използван индуктивен преобразувател, който преобразува линейното движение в електрически сигнал.

Изходът от вторичната обмотка на този трансформатор е диференциален, затова е наречен така. Той е много точен индуктивен преобразувател в сравнение с другите индуктивни преобразуватели.

Конструкция на LVDT

Основни характеристики на конструкцията

• Трансформаторът се състои от основна обмотка P и две вторични обмотки S1 и S2 обвити на цилиндричен бобинак (който е празен по природа и съдържа ядрото).

• Двете вторични обмотки имат равен брой витка и се разполагат от двете страни на основната обмотка.

• Основната обмотка е свързана с източник на AC, който произвежда флукс във въздушния зазор и във вторичните обмотки се индуцират напрежения.

• Подвижно меко желязо ядро е поставено в бобинака и измерването на разместване е свързано с желязното ядро.

• Желязното ядро обикновено е с висока проницаемост, което помага за намаляване на хармоници и висока чувствителност на LVDT.

• LVDT е поставен във неръждаема стоманена обвивка, защото тя предоставя електростатично и електромагнитно екраниране.

• Двете вторични обмотки са свързани по такъв начин, че резултатът е разликата между напреженията на двете обмотки.

Принцип на действие и работа

Тъй като основната обмотка е свързана с източник на AC, то се произвеждат алтернативен ток и напрежения във вторичната обмотка на LVDT. Изходът във вторичната обмотка S1 е e1 и във вторичната обмотка S2 е e2. Така диференциалният изход е,

Това уравнение обяснява принципа на действие на LVDT.

Сега трите случая, които възникват според местоположението на ядрото, които обясняват работата на LVDT, са обсъдени по-долу:

• СЛУЧАЙ I Когато ядрото е в нулево положение (за няма разместване)
  Когато ядрото е в нулево положение, то флуксът, свързан с двете вторични обмотки, е равен, така че индуцираното ЕМФ е равно в двете обмотки. Така, за няма разместване, стойността на изхода eout е нула, тъй като e1 и e2 са равни. Така показва, че няма разместване.

• СЛУЧАЙ II Когато ядрото се придвижи нагоре от нулевото положение (за разместване нагоре от референтната точка)
  В този случай флуксът, свързан с вторичната обмотка S1, е повече в сравнение със флукса, свързан с S2. Поради това e1 ще бъде повече от e2. Поради това изходното напрежение eout е положително.

• СЛУЧАЙ III Когато ядрото се придвижи надолу от нулевото положение (за разместване надолу от референтната точка). В този случай големината на e2 ще бъде повече от e1. Поради това изходът eout ще бъде отрицателен и показва изхода надолу от референтната точка.

Изход VS Разместване на ядрото Линейна крива показва, че изходното напрежение варира линейно с разместването на ядрото.

Някои важни точки относно големината и знака на индуцираното напрежение в LVDT

• Количество промяна в напрежението, независимо дали отрицателно или положително, е пропорционално на количество движение на ядрото и указва количеството линейно движение.

• Отбелязвайки увеличаването или намаляването на изходното напрежение, може да се определи посоката на движение.

• Изходното напрежение на LVDT е линейна функция на разместването на ядрото.

Преимущества на LVDT

• Голям диапазон – LVDT-тата имат голям диапазон за измерване на разместване. Те могат да бъдат използвани за измерване на размествания от 1,25 мм до 250 мм.

• Без триене – Тъй като ядрото се движи в празен бобинак, няма загуба на входящо разместване поради триене, което прави LVDT-тата много точен прибор.

• Висок вход и висока чувствителност – Изходът на LVDT-тата е толкова висок, че не е нужна никаква амплитудация. Преобразувателят притежава висока чувствителност, която типично е около 40V/mm.

• Ниска хистерезис – LVDT-тата показват ниска хистерезис и затова повторяемостта е отлична при всички условия.

• Ниско потребителско енергийно потребление – Потребляемата мощност е около 1W, което е много малко в сравнение с други преобразуватели.

• Директно преобразуване в електрически сигнали – Те преобразуват линейното разместване в електрически напрежение, което е лесно за обработка.

Награда