Лінійний змінний диференціальний перетворювач LVDT

Визначення LVDT

Термін LVDT означає Лінійний Змінний Диференціальний Трансформатор. Це найширше використовуваний індуктивний перетворювач, який перетворює лінійне рухання на електричний сигнал.

Вихід поперек вторинних обмоток цього трансформатора є диференціальним, тому його так називають. Це дуже точний індуктивний перетворювач у порівнянні з іншими індуктивними перетворювачами.

Конструкція LVDT

Основні характеристики конструкції

• Трансформатор складається з первинної обмотки P та двох вторинних обмоток S1 і S2, намотаних на циліндричну основу (яка є порожньою і містить сердечник).

• Обидві вторинні обмотки мають однакову кількість витків, і їх розташовують по обох сторонах від первинної обмотки.

• Первинна обмотка під'єднана до джерела АС, що створює потік у повітряному зазорі, і в другорядних обмотках індукуються напруги.

• Рухомий м'який залізний сердечник розташований всередині основи, і переміщення, яке треба виміряти, з'єднується з залізним сердечником.

• Залізний сердечник зазвичай має високу проникність, що допомагає зменшити гармоніки і підвищити чутливість LVDT.

• LVDT розташований всередині нержавіючого сталевого корпусу, оскільки це забезпечує електростатичну та електромагнітну екранизацію.

• Другорядні обмотки з'єднуються таким чином, що результативний вихід становить різницю між напругами двох обмоток.

Принцип роботи та функціонування

Оскільки первинна обмотка під'єднана до джерела АС, то в вторинних обмотках LVDT виробляються альтернативний стрім та напруги. Вихід в вторинній обмотці S1 — e1, а в вторинній обмотці S2 — e2. Тому диференційний вихід становить,

Цей рівняння пояснює принцип роботи LVDT.

Зараз три випадки залежно від розташування сердечника, які пояснюють принцип роботи LVDT, обговорюються нижче:

• ВИПАДОК I Коли сердечник знаходиться в нульовій позиції (без переміщення)
  Коли сердечник знаходиться в нульовій позиції, то потік, що зв'язаний з обох вторинних обмоток, є однаковим, тому індукована ЕДС є однаковою в обох обмотках. Отже, при відсутності переміщення значення виходу eout дорівнює нулю, оскільки e1 і e2 є однаковими. Це показує, що переміщення не відбулося.

• ВИПАДОК II Коли сердечник переміщений вгору від нульової позиції (для переміщення вгору від точки відліку)
  У цьому випадку потік, що зв'язаний з вторинною обмоткою S1, більший, ніж потік, що зв'язаний з S2. Через це e1 буде більшим, ніж e2. Через це вихідна напруга eout буде додатною.

• ВИПАДОК III Коли сердечник переміщений вниз від нульової позиції (для переміщення вниз від точки відліку). У цьому випадку величина e2 буде більшою, ніж e1. Через це вихід eout буде від'ємним і показує вихід нижче точки відліку.

Вихід VS Переміщення Сердечника Лінійна крива показує, що вихідна напруга змінюється лінійно з переміщенням сердечника.

Нижче наведено деякі важливі моменти про величину та знак індукованої напруги в LVDT

• Кількість зміни напруги, незалежно від того, від'ємна чи додатна, пропорційна кількості руху сердечника і вказує на кількість лінійного руху.

• Зауваживши, що вихідна напруга збільшується або зменшується, можна визначити напрямок руху.

• Вихідна напруга LVDT є лінійною функцією переміщення сердечника.

Переваги LVDT

• Великий діапазон – LVDT мають дуже великий діапазон для вимірювання переміщення. Їх можна використовувати для вимірювання переміщень, що коливаються від 1,25 мм до 250 мм.

• Відсутність тертя – Оскільки сердечник рухається всередині порожньої основи, немає втрат вхідного переміщення через тертя, що робить LVDT дуже точним пристроєм.

• Високий вхід і висока чутливість – Вихід LVDT настільки високий, що не потребує жодного підсилення. Перетворювач має високу чутливість, яка зазвичай становить приблизно 40 В/мм.

• Низька гістерезис – LVDT мають низьку гістерезис, і, отже, повторюваність є відмінною у всіх умовах.

• Низький споживання енергії – Мощність становить приблизно 1 В