Lineær Variabel Differential Transformer (LVDT)

Definition: Den lineære variabel induktiv transformator konverterer det lineær forskydning ind i en elektrisk signal. Det virker på princip af gensidig induktion, dvs. strømmen af ​​den primære vikling induceres til den sekundære vikling. Det produktion af transformeren opnås på grund af forskel af sekundære spændinger, og derfor kaldes det en differencetransformator.

Opførelse af LVDT

Den grundlæggende konstruktion af LVDT er vist nedenfor i figuren. P er den primære vikling af LVDT og S₁ og S₂ er transformatorens sekundære vikling. Den sekundære vikling er viklet på den cylindriske form. Den sekundære vikling har et lige antal drejninger, og det er placeret identisk på begge sider af primærviklingen.

Vekselstrømskilden anvendes tilprimærvikling. Den bløde jernkerne placeres inde i jernkernen. Den forskydning, som skal måles, er fastgjort til jernkernens arm. Højpermeabilitetsmetal anvendes til kernen, så harmonikerne er mindre og nulspænding let opnås. Forskydningen målt i længderetningen, hvilket reducerer virvelstrømstabet.

Hele arrangementet er placeret inde irustfrit stålhus, og deres ender giver den elektrostatiske og elektromagnetiske afskærmning. Frekvensen af ​​vekselstrømmen påført til primærviklingen ligger mellem 50 og 20 kHz.

LVDT arbejder på gensidigt induktionsprincip. Strømmen anvendes til den primære vikling, som frembringer magnetfeltet, og dette felt inducerer strømmen i sekundære viklinger.

Udgangsspændingen af ​​sekundærviklingen S₁ er E_S1 og den af ​​S₂ er E_S2. Sekundærspændingssignalet omdannes til et elektrisk signal ved at forbinde sekundærviklingen i seriens modsætning som vist i nedenstående figur.

Udgangsspændingen fra transduceren bestemmes ved at subtrahere spændingen af ​​sekundære viklinger.

E₀ = E_S1 - E_S2

Udgangsspændingen i sekundærviklingen er lig med, når kernen er i normal position.

Når den bløde kerne flyttede mod venstre fluxen er forbundet i S₁ er mere i forhold til S₂. Udgangsspændingen af ​​viklingen S₁ er mere end S₂ men det er i fase med primærspændingen.

Tilsvarende, når den bløde jernkerne bevæger sig mod højre, størrelsen af ​​den fluxbundne S₂ er mere end S₁. Udgangsspændingen er -180ºC ud af fase med primærviklingen.

Ændringen i udgangsspændingen er direkte proportional med kernens forskydning. Enhver forskydning vil øge fluxen af ​​en af ​​sekundærviklingen og på den anden side reducere den anden.

Kurven mellem udgangsspænding og forskydning er vist i figuren ovenfor. Kurven er lineær for lille forskydning og ud over dette interval begynder det at afvige fra den lige linje.

Fordele ved LVDT

Følgende er fordelene ved LVDT.

1. High Range - LVDT har den meget brede vifte til måling af forskydning. Deres forskydningsområde er fra 1,25 mm til 250 mm.
2. Høj indgang og høj følsomhed - LVDT giver en høj udgang, og der er heller ikke behov for forstærkning. Transducerens følsomhed er også meget høj.
3. Robust - Det kan tolerere den høje grad af chok og variation, især når kernen er lastet med hjælp fra foråret.
4. Lav hysterese - LVDT har lav hysterese, fordi deres repeterbarhed er fremragende.
5. Lav strømforbrug - LVDT bruger strøm mindre end 1 W strøm.

Ulemper ved LVDT

Ulemperne ved LVDT er vist nedenfor i detaljer.

1. Stor forskydning er nødvendig for at få den betydelige differentialudgang.
2. LVDT-transformatoren er meget følsom over for det magnetiske magnetfelt.
3. Transducers ydeevne påvirkes af vibrationerne.
4. Det dynamiske svar styres mekanisk af kernens masse og elektrisk ved frekvensens strøm.
5. Udførelsen af ​​LVDT påvirkes af temperaturen.

Anvendelser af LVDT'er

Følgende er de store anvendelser af LVDT'er.

1. Den bruges til at måle forskydningen med en rækkevidde fra få mm til cm. LVDT konverterer direkte forskydningen til et elektrisk signal.
2. Den bruges også som sekundær transducer. LVDT bruges som en enhed til måling af kraft, vægt og tryk. Nogle af LVDT'erne anvendes til måling af belastning og tryk.

LVDT'erne bruges mest i servomekanismer og andre industrielle applikationer.