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

• Podrška