Linearni spremenljivki diferencialni transformator LVDT

Definicija LVDT

Izraz LVDT pomeni linearni variabilni diferencialni transformator. To je najpogostejši induktivni preoblikovalnik, ki pretvori linearno gibanje v električni signal.

Izhod na sekundarnih obročih tega transformatorja je diferencialen, zato se tako imenuje. To je zelo natančen induktivni preoblikovalnik v primerjavi z drugimi induktivnimi preoblikovalniki.

Gradnja LVDT

Glavne značilnosti gradnje

• Transformator sestavlja primarni obroč P in dva sekundarna obroča S1 in S2, niti na valjkastem nosilcu (ki je prazn in vsebuje jedro).

• Oba sekundarna obroča imata enako število ovitev in ju postavimo na obeh straneh primarnega obroča.

• Primarni obroč je povezan z AC virom, ki ustvari tok v zračnem prehodu in inducirane napetosti v sekundarnih obročih.

• V notranjosti nosilca je postavljeno premikajoče mehko železno jedro, kateremu je povezan merjeni premik.

• Železno jedro je običajno visoke permeabilnosti, kar pomaga pri zmanjševanju harmonik in visoki občutljivosti LVDT.

• LVDT je nameščen znotraj nerjavečega jeklenega okvirja, ker to zagotavlja elektrostatsko in elektromagnetno ščit.

• Obe sekundarni obroči sta povezani tako, da je rezultirajoč izhod razlika med napetostma na obeh obročih.

Načelo delovanja in delovanje

Ker je primarni obroč povezan z AC virom, se v sekundarnih obročih LVDT producirajo napetosti. Izhod v sekundarnem obroču S1 je e1 in v sekundarnem obroču S2 je e2. Torej je diferencialni izhod,

Ta enačba razlaga načelo delovanja LVDT.

Zdaj nastopijo tri primeri glede lokacije jedra, ki razlagajo delovanje LVDT, kot sledi:

• PRIMER I Ko je jedro v null položaju (brez premika)
  Ko je jedro v null položaju, je tok, ki se povezuje s obe sekundarne obroči, enak, zato je inducirana EMF enaka v obeh obročih. Zato za ničelni premik je vrednost izhoda eout nič, saj so e1 in e2 enaki. To kaže, da se ni zgodil noben premik.

• PRIMER II Ko je jedro premaknjeno navzgor od null položaja (za premik navzgor od referenčne točke)
  V tem primeru je tok, ki se povezuje s sekundarnim obročem S1, večji kot tok, ki se povezuje s S2. Zaradi tega bo e1 večji kot e2. Zaradi tega bo izhodna napetost eout pozitivna.

• PRIMER III Ko je jedro premaknjeno navzdol od Null položaja (za premik navzdol od referenčne točke). V tem primeru bo velikost e2 večja kot e1. Zaradi tega bo izhod eout negativen in kaže na izhod navzdol od referenčne točke.

Izhod VS Premik jedra Linearna krivulja kaže, da se izhodna napetost linearno spreminja s premikom jedra.

Nekaj pomembnih točk o velikosti in predznaku induciranega napetosti v LVDT

• Velikost spremembe napetosti, ali je negativna ali pozitivna, je sorazmerna z velikostjo gibanja jedra in kaže na količino linearnega gibanja.

• S opazovanjem, ali se izhodna napetost povečuje ali zmanjšuje, se lahko določi smer gibanja.

• Izhodna napetost LVDT je linearna funkcija premika jedra.

Prednosti LVDT

• Visok obseg – LVDT ima zelo visok obseg za merjenje premika. Uporabljajo se za merjenje premikov od 1,25 mm do 250 mm.

• Brez trenskih izgub – Ker se jedro premika znotraj praznega nosilca, ni izgub premika kot trenskih izgub, kar LVDT naredi zelo natančno napravo.

• Visok vhod in visoka občutljivost – Izhod LVDT je tako visok, da ne potrebuje jakanja. preoblikovalnik ima visoko občutljivost, ki je tipično okoli 40 V/mm.

• Nizka histerza – LVDT prikazuje nizko histerzo in zato je ponovljivost odlična pod vsemi pogoji.

• Nizka poraba energije – Poraba energije je okoli 1 W, kar je zelo majhna v primerjavi z drugimi preoblikovalniki.

• Direktna pretvorba v električne signale – Pretvarjajo linearni premik v električno napetost, ki je lahko obdelana.

Nedostatki LVDT

• LVDT je občutljiv na stranske magnetne polja, zato vedno zahteva nastavitev, ki jih zaščiti pred stranskimi magnetnimi polji.

• Doniraj