Lineaarne muutuv diferentsiaaltransformaator LVDT

LVDT mõiste

Tähistis LVDT viitab lineaarsetele muutuvatele diferentsiaaltransformaatoritele. See on kõige laialdasemalt kasutatav induktiivne transduktor, mis teisendab lineaarse liikumise elektriliseks signaaliks.

Selle transformaatori sekundaarvoolkonna väljund on diferentsiaalne, seetõttu teda nii nimetatakse. See on väga täpne induktiivne transduktor võrreldes muudega.

LVDT ehitus

Ehituse peamised omadused

• Transformaator koosneb primäärvoolkonnast P ja kahest sekundaarvoolkonnast S1 ja S2, mis on kütjetud silindrilisel formeerijal (mis on tühi ja sisaldab tuumikut).

• Mõlemad sekundaarvoolkonnad omavad sama arvu pööreid, ja need asetatakse primäärvoolkonna poolt.

• Primäärvoolkond on ühendatud AC allikaga, mis toodab voolu ja induktseerib sekundaarvoolkondades voltaget.

• Formeerija sisse paigutatakse liigutatav mage raudtuumik, millele ühendatakse mõõtmist vajava liigutus.

• Raudtuumik on tavaliselt suure läbipääsuomaga, mis aitab vähendada harmonikaid ja tõsta LVDT tundlikkust.

• LVDT paigutatakse rostevabale terasekorpuse sisse, mis pakub elektrostaatilist ja elektromagnetilist kaitset.

• Mõlemad sekundaarvoolkonnad on nii ühendatud, et väljund on kahe voolkonna voltagi erinevus.

Toimimise printsiip ja tööpõhimõte

Kuna primäärvoolkond on ühendatud AC allikaga, siis alternatiivne vool ja voltagid tekivad LVDT sekundaarvoolkondades. S1 sekundaarvoolkonna väljund on e1 ja S2 sekundaarvoolkonna väljund on e2. Seega on diferentsiaalne väljund,

See võrrand selgitab LVDT toimimise printsiipi.

Nüüd tõstatatakse kolm juhtumit, mis selgitavad LVDT tööpõhimõtet vastavalt tuumiku asukohale:

• JUHTUM I Kui tuumik on nullpositsioonis (nullliikumisel)
  Kui tuumik on nullpositsioonis, siis mõlemas sekundaarvoolkonnas siduv flux on võrdne, seega induktseeritud emf on mõlemas voolkonnas võrdne. Seega nullliikumisel on väljundi eout väärtus null, kuna e1 ja e2 on võrdsed. See näitab, et liikumist ei toimunud.

• JUHTUM II Kui tuumik liigub ülespoole nullpositsioonist (nullpunkti ülespoole liikumisel)
  Selles juhul on sekundaarvoolkonnas S1 siduv flux suurem kui S2-siduv. Toodu tõttu on e1 suurem kui e2. Toodu tõttu on väljundvoltagi eout positiivne.

• JUHTUM III Kui tuumik liigub alla nullpositsioonist (nullpunkti allapoole liikumisel). Selles juhul on e2 suurus suurem kui e1. Toodu tõttu on väljund eout negatiivne ja näitab väljundit allapoole viitetähtaja järgi.

Väljund VS tuumiku liikumine Lineaarne graaf näitab, et väljundvoltagi muutub lineaarselt tuumiku liikumisega.

Mõned olulised punktid LVDT-s induktseeritud voltagi suuruse ja märgi kohta

• Voltagi muutus, kas negatiivne või positiivne, on proportsionaalne tuumiku liikumisega ja näitab lineaarset liikumist.

• Liikumise suuna saab määrata väljundvoltagi kasvamise või vähendamise järgi.

• LVDT väljundvoltagi on tuumiku liikumise lineaarfunktsioon.

LVDT eelised

• Suur ulatus – LVDT-l on väga suur ulatus liikumise mõõtmiseks. Nad võivad kasutuda liikumiste mõõtmiseks, mis ulatuvad 1,25 mm-st 250 mm-ni.

• Puuduvad otseküliseid kaotusi – Kuna tuumik liigub tühi formeerija sees, siis liikumisinputiga ei kaob otseküliseid kaotusi, mis muudab LVDT väga täpseks seadmega.

• Suur input ja suur tundlikkus – LVDT väljund on nii suur, et see ei vaja mitte mingit tugevdamist. Transduktoril on suur tundlikkus, mis on tavaliselt umbes 40V/mm.

• Madal histerese – LVDT-del on madal histerese ja seetõttu on repeatabilsus hästi kõikides tingimustes.

• Madal energiatarbimine – Energia tarbimine on umbes 1W, mis on väga madal võrreldes muude transduktoritega.

• Otsene teisendus elektrilisteks signaalideks – Need teisendavad lineaarset liikumist elektriliseks voltagiks, mis on lihtne töödelda.

LVDT ebasoodsused

• LVDT on tundlik lõkke magnetvägede suhtes, seega vajab alati seadme, mis kaitseb neid lõkke magnetvägedest.