Lineær Variabel Differential Transformer LVDT
Definition af LVDT
Udtrykket LVDT står for Lineær Variabel Differentialtransformator. Det er den mest anvendte induktive transducer, der konverterer lineær bevægelse til et elektrisk signal.
Outputtet på sekundæren af denne transformator er differential, og derfor kaldes den sådan. Den er meget præcis i forhold til andre induktive transducere.
Konstruktion af LVDT
Hovedtræk ved konstruktionen
Transformator består af en primær spole P og to sekundære spoler S1 og S2 vindet på en cylindrisk form (som er hul og indeholder kernen).
Begge sekundære spoler har lige mange vindinger, og de placeres på hver side af primærspolen.
Primærspolen er forbundet til en AC-kilde, som producerer en flux i luftgapet, og spændinger induceres i sekundære spoler.
En flytbart blødt jernkern placeres indeni formen, og den forskydning, der skal måles, er forbundet til jernkernen.
Jernkernen er generelt af høj permeabilitet, hvilket hjælper med at reducere harmoniske og høj sensitivitet af LVDT.
LVDT er placeret indeni en rustfri stålbeholder, da det vil give elektrostatisk og elektromagnetisk skjoldning.
De to sekundære spoler er forbundet på en sådan måde, at det resulterende output er forskellen mellem spændingerne i de to spoler.
Arbejdss princip og funktion
Da primæren er forbundet til en AC-kilde, produceres alternativ strøm og spænding i sekundæren af LVDT. Outputtet i sekundær S1 er e1 og i sekundær S2 er e2. Så det differentielle output er,
Denne ligning forklarer arbejdssprincippet for LVDT.
Nu opstår tre tilfælde afhængigt af kernes placering, som forklarer LVDT's funktion, som beskrevet nedenfor:
TILFÆLDE I Når kernen er i nullposition (ingen forskydning)
Når kernen er i nullposition, er fluxen, der forbinder med begge sekundære spoler, ligelig, så den inducerede emf er lige i begge spoler. Så for ingen forskydning er værdien af output eout nul, da e1 og e2 er lige store. Så det viser, at ingen forskydning fandt sted.TILFÆLDE II Når kernen flyttes op over nullpositionen (for forskydning over referencepunktet)
I dette tilfælde er fluxen, der forbinder med sekundærspol S1, større end fluxen, der forbinder med S2. Dette gør, at e1 vil være større end e2. Dette gør, at outputspændingen eout er positiv.TILFÆLDE III Når kernen flyttes ned under nullpositionen (for forskydning under referencepunktet). I dette tilfælde er størrelsen af e2 større end e1. Dette gør, at output eout vil være negativ og viser output ned under referencepunktet.
Output VS Kerneforskydning En lineær kurve viser, at outputspændingen varierer lineært med kernens forskydning.
Nogle vigtige punkter om størrelse og fortegn af spænding, der induceres i LVDT
Mængden af ændring i spænding, enten negativ eller positiv, er proportional med mængden af kernes bevægelse og angiver mængden af lineær bevægelse.
Ved at notere outputspændingens øgning eller aftagelse kan bevægelsens retning fastslås.
Outputspændingen fra en LVDT er en lineær funktion af kernens forskydning.
Fordele ved LVDT
Høj Målerområde – LVDT'er har et meget højt målerområde for forskydning. De kan bruges til at måle forskydninger fra 1,25 mm til 250 mm.
Ingen Friktionstab – Da kernen bevæger sig indeni en tom form, er der ingen tab af forskydning som friktionstab, hvilket gør LVDT til en meget præcis enhed.
Højt Input og Høj Sensitivitet – Outputtet fra LVDT er så højt, at det ikke behøver nogen forstærkning. Transduceren har en høj sensitivitet, typisk omkring 40V/mm.
Lav Hysteresis – LVDT'er viser lav hysteresis, og dermed er gentageligheden fremragende under alle forhold.
Lav Energiforbrug – Strømmen er omkring 1W, hvilket er meget lavt i forhold til andre transducere.
Direkte Konvertering til Elektriske Signaler – De konverterer lineær forskydning til elektrisk spænding, som er nemme at behandle.
Ulemper ved LVDT
LVDT er følsom over for strømlinjer fra eksterne magnetiske felter, så det kræver altid en opsætning, der beskytter dem mod eksterne magnetiske felter.
LVDT påvirkes af vibrationer og temperatur.
Det konkluderes, at de er fordelagtige i
