Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo (LVDT) ja selle töö

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Termin LVDT ehk lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo on vastupidav, täielik lineaarse paigutusega muundur ja loomulikult hõõrdevaba. Õige kasutamise korral on nende elutsükkel lõputu. Kuna vahelduvvoolu juhitav LVDT ei sisalda igasugune elektroonika , kavatsesid nad töötada tundmatus keskkonnas väga madalatel temperatuuridel, muidu kuni 650 ° C (1200 ° F). LVDT-de rakendused hõlmavad peamiselt automaatikat, elektriturbineid, lennukeid, hüdraulikat, tuumareaktoreid, satelliite ja palju muud. Need muundurite tüübid sisaldavad vähe füüsilisi nähtusi ja silmapaistvat kordust.

LVDT muudab lineaarset nihet mehaanilisest asendist suhteliseks elektrisignaaliks, mis sisaldab suuna ja kauguse teabe faasi ning amplituudi. LVDT töö ei vaja puudutavate osade ja mähise vahel elektrilist sidet, kuid alternatiivina sõltub see elektromagnetilisest sidestusest.




Mis on LVDT (lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo)?

LVDT täisvorm on „Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo” on LVDT. Üldiselt on LVDT tavaline anduri tüüp. Selle peamine ülesanne on teisendada objekti ristkülikukujuline liikumine ekvivalentseks elektrisignaaliks. LVDT-d kasutatakse nihke arvutamiseks ja see töötab edasi trafo põhimõttel.

Ülaltoodud LVDT anduri skeem sisaldab nii südamikku kui ka mähisõlme. Siin on südamikku kaitstud asi, mille asukohta arvutatakse, samal ajal kui spiraalkoostu suurendatakse statsionaarseks struktuuriks. Mähisõlm sisaldab kolme traadiga keeratud mähist, millel on õõnes kuju. Sisemine mähis on peamine, millele annab voolu vahelduvvooluallikas. Magistraali tekitatud magnetvoog on kinnitatud kahele väiksemale mähisele, muutes igas mähises vahelduvpinge.



Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo

Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo

Selle muunduri peamine eelis võrreldes teiste LVDT tüüpidega on sitkus. Kuna tunnetuskomponendil pole materjali kontakti.

Kuna masin sõltub magnetvoo kombinatsioonist, võib selle muunduri eraldusvõime olla piiramatu. Seega saab minimaalset progressi osa märgata sobiva signaali konditsioneerimise tööriista abil ja muunduri eraldusvõime määratakse eranditult DAS-i (andmekogumissüsteemi) deklaratsiooniga.


Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo ehitus

LVDT koosneb silindrikujulisest moodustajast, mida piirab ühe peamähis esimese sõlmes ja kaks väiksemat LVDT mähist on pinnale keritud. Mõlema väiksema mähise keerdumiste arv on samaväärne, kuid need on üksteisele vastupidised nagu päripäeva ja vastupäeva.

Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo ehitus

Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo ehitus

Sel põhjusel on o / p pinged variatsioonid kahe väiksema mähise vahel. Neid kahte mähist tähistatakse tähtedega S1 ja S2. Esteem raua südamik asub silindrikujulise moodustaja keskel. Vahelduvvoolu ergutuspinge on 5–12 V ja töösagedus on antud 50–400 Hz.

LVDT tööpõhimõte

Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo ehk LVDT tööteooria tööpõhimõte on vastastikune induktsioon. Dislokatsioon on mitteelektriline energia, mis muudetakse elektrienergia . Ja kuidas energiat muudetakse, arutatakse üksikasjalikult LVDT töös.

LVDT tööpõhimõte

LVDT tööpõhimõte

LVDT töö

LVDT vooluringi töö saab jagada kolmeks juhtumiks, lähtudes rauast südamiku asendist isoleeritud seadmes.

  • Juhtum-1: Kui LVDT südamik on nullkohas, on mõlemad väiksemad mähiste voog võrdsed, nii et indutseeritud e.m.f on mähistes sarnane. Niisiis, kui dislokatsiooni pole, on väljundväärtus (ntvälja) on null, kuna mõlemad e1 ja e2 on samaväärsed. Seega illustreerib see, et dislokatsiooni ei toimunud.
  • Juhtum-2: Kui LVDT tuum nihutatakse nullpunkti. Sellisel juhul on väiksemat mähist S1 hõlmav voog täiendav, erinevalt S 2 mähisega ühenduvast voost. Seetõttu lisatakse e1 kui e2. Tänu sellele evälja(väljundpinge) on positiivne.
  • Juhtumi 3 korral: Kui LVDT tuum nihutatakse nullpunkti, lisatakse sel juhul e2 summa nagu e1. Tänu sellele eväljaväljundpinge on negatiivne pluss see illustreerib o / p-d asukohapunktis alla.

Mis on LVDT väljund?

Mõõteseadme, näiteks LVDT või lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo väljund on siinuslaine amplituudi kaudu, mis on proportsionaalne tsentrist väljapoole jääva asukohaga ja muidu 180⁰ faasiga, lähtudes südamiku asukohast. Siin kasutatakse signaali demoduleerimiseks täislaine alaldust. Suurim väljalülitatud mootori väärtus (EOUT) toimub keskmise positsiooni suurima südamiku töömahu korral. See on nii peamise ergastuspinge amplituudfunktsioon kui ka konkreetse LVDT tüübi tundlikkustegur. Üldiselt on see RMS-is üsna märkimisväärne.

Miks kasutada LVDT-d?

LVDT-taoline asendiandur sobib ideaalselt mitmeks rakenduseks. Siin on loetelu põhjustest, miks seda kasutatakse.

Mehaaniline elu on lõpmatu

Sellist andurit ei saa asendada isegi pärast miljoneid tsükleid ja aastakümneid.

Eraldatav südamik ja mähis

LVDT-d kasutatakse pumbad, ventiilid ja nivoo süsteemid. LVDT südamikku saab temperatuuril ja kõrgel rõhul kokku puutuda keskkonnaga, kui mähiseid ja korpust saab eraldada metallist, klaasist torust, muidu varrukatest jne.

Mõõtmine on hõõrdevaba

LVDT mõõtmine on hõõrdevaba, kuna puuduvad hõõrdumisosad, viga ja takistus.

Eraldusvõime on lõpmatu

LVDT-sid kasutades saab ka pisikesed liikumised täpselt välja arvutada.

Korratavus on suurepärane

LVDT-d ei hõlju, muidu lärmavad lõpuks isegi aastakümnete pärast.

Tundetus teljeülese südamiku liikumise suhtes

Mõõtmise kvaliteeti ei saa ohustada ei aistingud ega siksakid.

Korratavus on null

Alates 300oF - 1000oF annavad need andurid teile alati usaldusväärse võrdluspunkti

  • Rongisisese elektroonika tarbetu
  • Täielik väljund
  • Kohandamine on võimalik mis tahes tüüpi rakenduste jaoks

Erinevad LVDT tüübid

Erinevad LVDT-d hõlmavad järgmist.

Vangistuses olev armatuur LVDT

Seda tüüpi LVDT-d on paremad pikkade töösarjade jaoks. Need LVDT-d aitavad vältida valesid korraldusi, kuna neid juhivad ja juhivad madala takistusega sõlmed.

Juhitamata armatuurid

Seda tüüpi LVDT-de käitumine on piiramatu, selle tüüpi LVDT mehhanism on kulumiskindluseta plaan, mis ei kontrolli arvutatud andmete liikumist. See LVDT on ühendatud arvutatava prooviga, sobides silindrisse nõrgalt, kaasates lineaarmuunduri keha, mida hoitakse iseseisvalt.

Jõu laiendatud armatuurid

Kasutage sisemisi vedrumehhanisme, elektrimootorid liikuda armatuuri pidevalt võimalikult täies ulatuses. Neid armatuure kasutatakse LVDT-s aeglaselt liikuvate rakenduste jaoks. Need seadmed ei vaja armatuuri ja näidise vahelist ühendust.

Lineaarseid muutuva nihkega muundureid kasutatakse tavaliselt praegustes töötlustööriistades, robootikas või liikumise juhtimisel, avioonikas ja automatiseeritud. Kasutatava LVDT-liigi valikut saab mõõta mõnede spetsifikatsioonide abil.

LVDT omadused

LVDT omadusi arutati peamiselt kolmel juhul, näiteks nullasend, kõrgeim parempoolne positsioon ja vasakpoolne positsioon.

Nullasend

LVDT tööprotseduuri saab illustreerida nullteljelises kohas, vastasel juhul null järgmise joonise abil. Selles olekus võib võll asuda täpselt S1- ja S2-mähiste keskosas. Siin on need mähised sekundaarmähised, mis suurendavad samaväärse voo teket kui ka indutseeritud pinget vastavalt järgmisele terminalile. Seda asukohta nimetatakse ka nullpositsiooniks.

LVDT Null Possitionis

LVDT nullasendis

Väljundfaaside järjestus ja väljundi suuruse diferentseerimine sisendsignaalide suhtes, mis põhjustab südamiku nihke ja liikumise. Võlli paigutus neutraalasendis või nullpunktis näitab peamiselt, et järjestikku ühendatud sekundaarmähiste indutseeritud pinged on samaväärsed ja pöördvõrdelised o / p netopinge suhtes.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V

Parim parempoolne positsioon

Sellisel juhul on kõrgeim parempoolne asend näidatud alloleval joonisel. Kui võlli on nihutatud parempoolses suunas, võib üle S2 mähise tekitada tohutu jõu, teisest küljest aga üle S1 mähise minimaalse jõu.

LVDT paremal

LVDT paremal

Seega on ‘E2’ (indutseeritud pinge) tunduvalt parem kui E1. Saadud diferentsiaalvõrrandid on toodud allpool.

EV2 korral = - EV1

Maksimaalne vasak positsioon

Järgmisel joonisel saab võlli kallutada rohkem vasaku külje suunas, seejärel võib tekitada suure voolu üle S1 mähise ja indutseerida pinge üle 'E1', kui 'E2' on vähenenud. Selle võrrand on toodud allpool.

For = EV1 - EV2

LVDT lõpliku väljundi saab arvutada sageduse, voolu või pinge järgi. Selle vooluahela projekteerimist saab teha ka mikrokontrolleril põhinevate vooluringidega nagu PIC, Arduino jne.

LVDT vasakul

LVDT vasakul

LVDT spetsifikatsioonid

LVDT spetsifikatsioonid sisaldavad järgmist.

Lineaarsus

Suurim erinevus arvutatud vahemaa ja o / p kauguse vahel sirgete proportsioonide vahel arvutusalas.

  • > (0,025 +% või 0,025 -%) Täisskaala
  • (0,025 kuni 0,20 +% või 0,025 kuni 0,20 -%) Täisskaala
  • (0,20 kuni 0,50 +% või 0,20 kuni 0,50 -%) Täisskaala
  • (0,50 kuni 0,90 +% või 0,50 kuni 0,90 -%) Täisskaala
  • (0,90 kuni +% või 0,90 kuni -%) Täisskaala ja üles
  • 0,90 kuni ±% täisskaala ja üles

Töötemperatuurid

LVDT töötemperatuurid hõlmavad järgmist

> -32ºF, (-32-32ºF), (32-175ºF), (175-257ºF), 257ºF ja rohkem. Temperatuurivahemik, milles seade peab täpselt töötama.

Mõõtepiirkond

IVDT mõõtmise ulatus hõlmab järgmist

0,02 ', (0,02-0,32'), (0,32 - 4,0 '), (4,0-20,0'), (± 20,0 ')

Täpsus

Selgitab andmemahu tegeliku väärtuse erinevuse protsenti.

Väljund

Vool, pinge või sagedus

Liides

Jadaprotokoll nagu RS232 või paralleelprotokoll nagu IEEE488.

LVDT tüübid

Sageduspõhine, praeguse tasakaalu vahelduvvoolu / vahelduvvoolu või alalisvoolu / alalisvoolu baasil.

LVDT graafik

Allpool on toodud LVDT graafikudiagrammid, mis näitavad varre variatsioone ja nende tulemust vahelduvvoolu väljundi suuruse nullpunktist ja alalisvoolu väljundist elektroonikast.

Võlli nihke suurim väärtus südamiku asukohast sõltub peamiselt tundlikkustegurist ja peamise ergutuspinge amplituudist. Võll jääb nullasendisse seni, kuni mähise peamähisele on määratud viidatud peamine ergutuspinge.

LVDT võlli variatsioonid

LVDT võlli variatsioonid

Nagu joonisel näidatud, määrab DC o / p polaarsus või faasinihe peamiselt võlli positsiooni nullpunkti jaoks, et tähistada sellist omadust nagu LVDT mooduli o / p lineaarsus.

Lineaarse muutuva diferentsiaaltrafo näide

LVDT löögipikkus on ± 120mm ja see eraldab eraldusvõime 20mV / mm. Niisiis, 1). Leidke maksimaalne o / p pinge, 2) o / p pinge, kui südamik nihutatakse 110 mm kaugusel nullkohast, c) südamiku asukoht keskelt, kui o / p pinge on 2,75 V, d) leidke muutus o / p pinges, kui südamik on nihkunud nihkelt + 60 mm kuni -60 mm.

a). Suurim o / p pinge on VOUT

Kui üks mm liikumine tekitab 20mV, siis 120mm liikumine

VOUT = 20 mV x 120 mm = 0,02 x 120 = ± 2,4 volti

b). 110 mm südamiku nihkega VOUT

Kui südamiku nihkega 120mm tekib 2,4 volti väljund, siis 110mm liikumine annab tulemuse

Vout = südamiku X VMAX nihe

Vout = 110 X 2,4 / 120 = 2,2 volti

LVDT pinge nihe

c). Tuuma asukoht, kui VOUT = 2,75 volti

Vout = südamiku X VMAX nihe

Nihe = Vout X pikkus / VMax

D = 2,75 x 120 / 2,4 = 137,5 mm

d). Pinge muutus nihkest + 60mm kuni -60mm

Vahetus = + 60mm - (-60mm) X 2.4V / 130 = 120 X 2.4 / 130 = 2.215

Seega on väljundpinge muutus vahemikus +1,2 kuni -1,2 volti, kui südamik nihkub vastavalt + 60 mm kuni -60 mm.

Nihutusandureid on saadaval erinevas suuruses ja erineva pikkusega. Neid muundureid kasutatakse mõne mms kuni 1 sekundi mõõtmiseks, mis võimaldab määrata pikki lööke. Kuid kui LVDT-d suudavad arvutada sirgjoonelist lineaarset liikumist, siis on LVDT-s muutus nurkliikumise mõõtmiseks, mida nimetatakse RVDT-ks (pöördmuutuja diferentsiaaltransformaator).

LVDT eelised ja puudused

LVDT eelised ja puudused hõlmavad järgmist.

  • LVDT nihkevahemiku mõõtmine on väga kõrge ja see jääb vahemikku 1,25 mm kuni -250 mm.
  • LVDT väljund on väga kõrge ja see ei vaja pikendamist. See omab suurt kaastunnet, mis on tavaliselt umbes 40 V / mm.
  • Kui südamik liigub õõnsuses, ei toimu hõõrdekadude ajal nihkesisendi rikke, mistõttu see muudab LVDT täpse seadme.
  • LVDT demonstreerib väikest hüstereesi ja seega on kordamine kõigis olukordades erakordne
  • LVDT energiatarve on teist tüüpi muundurite hinnangul umbes 1 W väga madal.
  • LVDT muudab lineaarse nihke elektriliseks pingeks, mida on lihtne edendada.
  • LVDT reageerib magnetväljadest eemaldumiseks reageerivalt, seega vajab see pidevalt süsteemi, et hoida neid triivivate magnetväljade eest.
  • On saavutatud, et LVDT-d on kontrastina kasulikumad kui mis tahes induktiivandurid.
  • LVDT kahjustub nii temperatuuri kui ka vibratsiooni mõjul.
  • See trafo vajab märkimisväärse diferentsiaalse väljundi saamiseks suuri nihkeid
  • Need reageerivad hulkuvatele magnetväljadele
  • Vastuvõttev seade tuleks valida vahelduvvoolu signaalidega töötamiseks, vastasel juhul tuleks kasutada demodulaatorit n / w, kui alalisvoolu o / p on vajalik
  • Piiratud dünaamiline reaktsioon toimub mehaaniliselt läbi südamiku massi ja elektriliselt läbi rakendatud pinge.

Lineaarselt muutuva diferentsiaaltransformaatori rakendused

LVDT muunduri rakendused hõlmavad peamiselt väljaarvutatavaid dislokatsioone, mis jäävad vahemikku mm jaotus ainult mõne cm-ni.

  • LVDT andur töötab peamuundurina ja see muudab dislokatsiooni sirgeks elektrisignaaliks.
  • See muundur võib töötada ka sekundaarse andurina.
  • LVDT-d kasutatakse kaalu, jõu ja ka rõhu mõõtmiseks
  • Sularahaautomaatides dollari veksli paksus
  • Kasutatakse mulla niiskuse testimiseks
  • PILLIDE valmistamise masinates
  • Robotkoristaja
  • Seda kasutatakse meditsiiniseadmetes aju uurimiseks
  • Mõnda neist muunduritest kasutatakse rõhu ja koormuse arvutamiseks
  • LVDT-sid kasutatakse enamasti ka tööstuses servomehhanismid .
  • Muud rakendused, nagu elektriturbiinid, hüdraulika, automaatika, lennukid ja satelliidid

Lõpuks võime ülaltoodud teabe põhjal järeldada, et LVDT omadustel on teatud olulised omadused ja eelised, millest enamik tulenevad põhilistest füüsilistest tööpõhimõtetest või nende ehitamisel kasutatud materjalidest ja tehnikatest. Siin on teile küsimus, milline on normaalne LVDT tundlikkuse vahemik?