Γραμμικός Μεταβλητός Διαφορικός Μετατροπέας LVDT

Ορισμός του LVDT

Η λέξη LVDT σημαίνει Γραμμικός Διαφορικός Μετασχηματιστής. Είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος ενδυναμικός μετατροπέας που μετατρέπει τη γραμμική κίνηση σε ηλεκτρικό σήμα.

Η έξοδος στο δευτερεύον αυτού του μετασχηματιστή είναι διαφορική, γι' αυτό και ονομάζεται έτσι. Είναι πολύ ακριβής ενδυναμικός μετατροπέας σε σύγκριση με άλλους ενδυναμικούς μετατροπείς.

Κατασκευή του LVDT

Βασικά χαρακτηριστικά της κατασκευής

• Ο μετασχηματιστής αποτελείται από έναν πρωταρχικό κύκλο P και δύο δευτερεύοντες κύκλους S1 και S2 που είναι εντυπωμένοι σε έναν κυλινδρικό προηγούμενο (που είναι κενός και περιέχει τον πυρήνα).

• Και οι δύο δευτερεύοντες κύκλοι έχουν ίσο αριθμό στροφών και τοποθετούνται σε κάθε πλευρά του πρωταρχικού κύκλου.

• Ο πρωταρχικός κύκλος είναι συνδεδεμένος με μια AC πηγή που παράγει ένα μαγνητικό ρεύμα στον αερισμό και επικαλύφθηκαν στους δευτερεύοντες κύκλους.

• Ένας κινούμενος πυρήνας από μαλακό σίδηρο είναι τοποθετημένος μέσα στον προηγούμενο και η μετατόπιση που θα μετρηθεί είναι συνδεδεμένη με τον πυρήνα σίδηρου.

• Ο πυρήνας σίδηρου είναι συνήθως υψηλής διαθέσιμης που βοηθά στη μείωση των αρμονικών και την υψηλή ευαισθησία του LVDT.

• Ο LVDT είναι τοποθετημένος μέσα σε ένα σταϊνλές σταυρόχαλκο κελύφος επειδή παρέχει ηλεκτροστατική και ηλεκτρομαγνητική αποσκέδαση.

• Οι δύο δευτερεύοντες κύκλοι είναι συνδεδεμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε το αποτέλεσμα να είναι η διαφορά μεταξύ των τάσεων των δύο κύκλων.

Αρχή Λειτουργίας και Λειτουργία

Επειδή ο πρωταρχικός είναι συνδεδεμένος με μια AC πηγή, παράγεται εναλλασσόμενο ρεύμα και τάσεις στο δευτερεύον του LVDT. Η έξοδος στο δευτερεύον S1 είναι e1 και στο δευτερεύον S2 είναι e2. Έτσι η διαφορική έξοδος είναι,

Αυτή η εξίσωση εξηγεί την αρχή λειτουργίας του LVDT.

Τώρα, τρεις περιπτώσεις προκύπτουν ανάλογα με τη θέση του πυρήνα, οι οποίες εξηγούν τη λειτουργία του LVDT, είναι οι εξής,

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ I Όταν ο πυρήνας είναι στη θέση null (για καμία μετατόπιση)
  Όταν ο πυρήνας είναι στη θέση null, τότε το μαγνητικό ρεύμα που συνδέεται με τους δύο δευτερεύοντες κύκλους είναι ίσο, έτσι η επενδυτική ηλεκτροδυναμική δύναμη είναι ίση σε και στους δύο κύκλους. Έτσι, για καμία μετατόπιση, η τιμή της έξοδου eout είναι μηδέν, καθώς e1 και e2 είναι ίσες. Έτσι, δείχνει ότι δεν έχει συμβεί μετατόπιση.

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ II Όταν ο πυρήνας μετακινείται προς τα πάνω από τη θέση null (για μετατόπιση προς τα πάνω του σημείου αναφοράς)
  Σε αυτή την περίπτωση, το μαγνητικό ρεύμα που συνδέεται με τον δευτερεύον κύκλο S1 είναι περισσότερο σε σύγκριση με το μαγνητικό ρεύμα που συνδέεται με τον S2. Λόγω αυτού, το e1 θα είναι περισσότερο από το e2. Λόγω αυτού, η τάση έξοδου eout είναι θετική.

• ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ III Όταν ο πυρήνας μετακινείται προς τα κάτω από τη θέση null (για μετατόπιση προς τα κάτω του σημείου αναφοράς). Σε αυτή την περίπτωση, η μέγεθος του e2 θα είναι περισσότερο από το e1. Λόγω αυτού, η έξοδος eout θα είναι αρνητική και δείχνει την έξοδο προς τα κάτω του σημείου αναφοράς.

Τάση VS - Μετατόπιση Πυρήνα Μια γραμμική καμπύλη δείχνει ότι η τάση έξοδου μεταβιβάζεται γραμμικά με τη μετατόπιση του πυρήνα.

Μερικά σημαντικά σημεία για τη μέγεθος και το πρόσημο της τάσης που επενδύεται στο LVDT

• Η ποσότητα της αλλαγής της τάσης, ε