Linearni varijabilni diferencijalni transformator LVDT
Definicija LVDT-a
Termin LVDT označava linearni varijabilni diferencijalni transformator. To je najšire korišćen induktivni transduktor koji pretvara linearni pokret u električni signal.
Izlaz na sekundarnoj strani ovog transformatora je diferencijalan, stoga se tako i naziva. To je vrlo tačan induktivni transduktor u poređenju sa drugim induktivnim transduktorima.
Konstrukcija LVDT-a
Glavne karakteristike konstrukcije
Transformator sastoji se od primarnog vitičasta P i dva sekundarna vitičasta S1 i S2 zavijena oko cilindričnog nosača (koji je prazan i sadrži jezgra).
Oba sekundarna vitičasta imaju jednak broj zavojaka, i postavljeni su sa obe strane primarnog vitičasta.
Primarno vitičaste povezujemo na AC izvor, što proizvodi fluks u vazdušnom razmaku i indukuje napone u sekundarnim vitičastima.
Pokretno mekano željezno jezgro smešteno je unutar nosača, a mereni pomak je povezan sa željeznim jezgrom.
Željezno jezgro obično ima visoku permeabilnost, što smanjuje harmonike i omogućuje visoku osetljivost LVDT-a.
LVDT je smješten unutar kućišta od nerđajućeg čelika kako bi se osigurala elektrostatska i elektromagnetska ekraniranja.
Oba sekundarna vitičasta su povezana na način da rezultirajući izlaz predstavlja razliku između napona dva vitičasta.
Princip rada i funkcionisanja
Kako je primarno povezano na AC izvor, alternativni struja i naponi se proizvode u sekundarnom delu LVDT-a. Izlaz u sekundarnom S1 je e1, a u sekundarnom S2 je e2. Dakle, diferencijalni izlaz je,
Ova jednačina objašnjava princip rada LVDT-a.
Sada se javljaju tri slučaja prema lokaciji jezgra, koji objašnjavaju rad LVDT-a, a diskutiraju se ispod kao,
SLUČAJ I Kada je jezgro u nultoj poziciji (bez pomaka)
Kada je jezgro u nultoj poziciji, fluks koji se povezuje sa oba sekundarna vitičasta je jednak, pa je indukovani emf jednak u oba vitičasta. Dakle, za nula pomak, vrednost izlaza eout je nula, jer su e1 i e2 jednaki. To pokazuje da se nema pomeranja.SLUČAJ II Kada je jezgro pomereno gore od nulte pozicije (za pomeranje gore od referentne tačke)
U ovom slučaju, fluks koji se povezuje sa sekundarnim vitičastom S1 je veći u poređenju sa fluksom koji se povezuje sa S2. Zbog toga će e1 biti veći nego e2. Zbog toga će izlazni napon eout biti pozitivan.SLUČAJ III Kada je jezgro pomereno dolje od nulte pozicije (za pomeranje dolje od referentne tačke). U ovom slučaju, magnituda e2 će biti veća nego e1. Zbog toga će izlaz eout biti negativan i pokazati izlaz dolje od referentne tačke.
Izlaz VS Pomeranje Jezgra Linearna kriva pokazuje da izlazni napon linearno varira sa pomeranjem jezgra.
Neki važni aspekti vezani za magnitudu i znak napona indukovanih u LVDT-u
Iznos promene napona, bilo da je negativan ili pozitivan, proporcionalan je količini pomeranja jezgra i pokazuje količinu linearnog kretanja.
Zabeležavanjem da li se izlazni napon povećava ili smanjuje, može se odrediti smer kretanja.
Izlazni napon LVDT-a je linearna funkcija pomeranja jezgra.
Prednosti LVDT-a
Visok opseg – LVDT-ovi imaju vrlo visok opseg za merenje pomeranja. Mogu se koristiti za merenje pomeranja koje se kreće od 1,25 mm do 250 mm.
Bez trenje – Kako se jezgro kreće unutar praznog nosača, ne postoji gubitak ulaznog pomeranja kao gubitak na trenje, što čini LVDT vrlo preciznim uređajem.
Visok ulaz i visoka osetljivost – Izlaz LVDT-a je toliko visok da ne zahteva pojačanje. Transduktor poseduje visoku osetljivost, koja iznosi tipično oko 40V/mm.
Niska histeriza – LVDT-ovi pokazuju nisku histerizu, pa je ponovljivost izuzetno dobra pod svim uslovima.
Niska potrošnja snage – Potrošnja snage iznosi oko 1W, što je vrlo malo u poređenju sa drugim transduktorima.
Direktna konverzija u električne signale – Oni pretvaraju linearno pomeranje u električni napon, koji je lako obradiv.
Nedostaci LVDT-a
