Linjär variabel differentiell transformator LVDT

Definition av LVDT

Termen LVDT står för Linjär Variabel Differentiell Transformer. Det är den mest använda induktiva transducer som omvandlar linjär rörelse till elektrisk signal.

Utmatningen över sekundära delen av denna transformator är differentiell, därför kallas den så. Den är mycket mer exakt induktiv transducer jämfört med andra induktiva transducers.

Konstruktion av LVDT

Huvudfunktioner i konstruktionen

• Transformatorn består av en primär vindning P och två sekundära vindningar S1 och S2 vikta på en cylinderformad former (som är hohl och innehåller kärnan).

• Båda sekundära vindningarna har lika antal varv, och vi placerar dem på båda sidor om primär vindning.

• Primär vindning är ansluten till en växelströmskälla som producerar en flux i luftgapet och spänningar induceras i sekundära vindningar.

• En flyttbar mjuk järnkärna placeras inuti formern och förflyttningen att mäta är ansluten till järnkärnan.

• Järnkärnan är vanligtvis av hög permeabilitet vilket hjälper till att minska harmonier och hög känslighet hos LVDT.

• LVDT placeras inuti en rostfritt stålbehållare eftersom det kommer att ge elektrostatisk och elektromagnetisk sköljning.

• Båda sekundära vindningarna är kopplade på ett sätt så att resulterande utmatning är skillnaden mellan spänningarna i de två vindningarna.

Arbetsprincip och fungering

Eftersom primären är ansluten till en växelströmsskälla så produceras växelström och spänningar i sekundärdelen av LVDT. Utmatningen i sekundär S1 är e1 och i sekundär S2 är e2. Så differentiell utmatning är,

Denna ekvation förklarar arbetsprincipen för LVDT.

Nu uppstår tre fall beroende på kärnans position som förklarar LVDT:s fungering nedan,

• FALL I När kärnan är i nollposition (för ingen förflyttning)
  När kärnan är i nollposition så är fluxen som länkar båda sekundära vindningarna lika, så den inducerade emf är lika i båda vindningarna. Så för ingen förflyttning är värdet av utmatningen eout noll eftersom e1 och e2 båda är lika. Så det visar att ingen förflyttning ägde rum.

• FALL II När kärnan flyttas uppifrån nollposition (för förflyttning uppifrån referenspunkt)
  I detta fall är fluxen som länkar sekundär vindning S1 mer än fluxen som länkar S2. På grund av detta kommer e1 att vara mer än e2. På grund av detta blir utspänningen eout positiv.

• FALL III När kärnan flyttas nerifrån nollposition (för förflyttning nerifrån referenspunkten). I detta fall är magnituden av e2 mer än e1. På grund av detta blir utspänningen eout negativ och visar utmatningen nerifrån referenspunkten.

Utspänning VS Kärnförflyttning En linjär kurva visar att utspänningen varierar linjärt med kärnans förflyttning.

Några viktiga punkter om magnitud och tecken på inducerade spänning i LVDT

• Mängden förändring i spänning, antingen negativ eller positiv, är proportionell mot mängden rörelse av kärnan och indikerar mängden linjär rörelse.

• Genom att notera om utspänningen ökar eller minskar kan rörelsens riktning fastställas.

• Utspänningen från en LVDT är en linjär funktion av kärnförflyttningen.

Fördelar med LVDT

• Hög mätområde – LVDT:er har ett mycket stort mätområde för förflyttning. De kan användas för mätning av förflyttningar från 1,25 mm till 250 mm.

• Inga friktionsförluster – Eftersom kärnan rör sig inuti en hohl former finns det inga förluster av förflyttning som friktionsförlust, vilket gör LVDT till ett mycket exakt instrument.

• Hög inmatning och hög känslighet – Utmatningen från LVDT är så hög att den inte behöver någon förstärkning. Transducern har en hög känslighet, vilket vanligtvis är omkring 40V/mm.

• Låg hysteresis – LVDT:er visar låg hysteresis och uppreparbarheten är utmärkt under alla förhållanden.

• Låg strömförbrukning – Strömmen är omkring 1W, vilket är mycket jämfört med andra transducers.

• Direkt omvandling till elektriska signaler – De omvandlar den linjära förflyttningen till elektriska spänningar, vilka är lätta att bearbeta.

Nackdelar med LVDT

• LVDT är känslig för oönskade magnetiska fält, så det krävs alltid en installation för att skydda dem från oönskade magnetiska fält.

• LVDT påverkas av vibrationer och temperatur.

Det kan konstateras att de är fördelaktiga jämfört med andra indu