Сызықтық өзгеру дифференциалдық түрлендіргіш (LVDT) – сызықтық орынды өлшеуге арналған электрлік түрлендіргіш. Қарқынды, ұзақ қызмет ететін, қатал ортада қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрлік трансформатордың түрі
Type of electrical transformer
Сызықтық өзгермелі дифференциалдық трансформатор (LVDT) – сонымен қатар сызықтық өзгермелі орын ауыстыру трансформаторы, сызықтық өзгермелі орын ауыстыру сенсоры немесе жай ғана дифференциалдық трансформатор – белгілі бір бағыт бойынша сызықтық орын ауыстыруды (позицияны) өлшеу үшін қолданылатын электрлік трансформатордың бір түрі. Бұрылыс орын ауыстыруды өлшеу үшін қолданылатын осы құрылғының аналогы бұрылмалы өзгермелі дифференциалдық трансформатор (RVDT) деп аталады.
The linear variable differential transformer (LVDT) – also called linear variable displacement transformer, linear variable displacement transducer, or simply differential transformer – is a type of electrical transformer used for measuring linear displacement (position along a given direction). A counterpart to this device that is used for measuring rotary displacement is called a rotary variable differential transformer (RVDT).
Кіріспе
LVDT – бұл берік, абсолютті сызықтық позиция/орын ауыстыру түрлендіргіштері; олар табиғаты бойынша үйкеліссіз және дұрыс қолданылғанда дерлік шексіз циклдық өмірге ие. AC тогымен жұмыс істейтін LVDT-ларда электрондық ешқандай элементтер болмайтындықтан, оларды криогендік температурада немесе 1200 °F (650 °C) дейін, қиын жағдайларда, сондай-ақ жоғары діріл және соққы деңгейлерінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. LVDT түрлендіргіштері электр турбиналары, гидравликалық жүйелер, автоматтандыру, ұшақтар, спутниктер, ядролық реакторлар және тағы да көптеген қолдануларда кеңінен қолданылады. Бұл түрлендіргіштердің гистерезисі төмен және қайталанатындығы өте жоғары. LVDT позицияны немесе механикалық нүктеден (нөлдік немесе бастапқы позиция) сызықтық орын ауыстыруды фазалық (бағытты көрсету үшін) және амплитудалық (қашықтық үшін) ақпаратты қамтитын пропорционалды электр сигналына түрлендіреді. LVDT жұмысы үшін қозғалмалы бөлік (сенсор немесе өзек жинағы) пен катушка жинағы арасында электрлік контакті қажет емес, оның орнына электромагниттік байланысқа негізделеді.
LVDTs are robust, absolute linear position/displacement transducers; inherently frictionless, they have a virtually infinite cycle life when properly used. As AC operated LVDTs do not contain any electronics, they can be designed to operate at cryogenic temperatures or up to 1200 °F (650 °C), in harsh environments, and under high vibration and shock levels. LVDTs have been widely used in applications such as power turbines, hydraulics, automation, aircraft, satellites, nuclear reactors, and many others. These transducers have low hysteresis and excellent repeatability. The LVDT converts a position or linear displacement from a mechanical reference (zero or null position) into a proportional electrical signal containing phase (for direction) and amplitude (for distance) information. The LVDT operation does not require an electrical contact between the moving part (probe or core assembly) and the coil assembly, but instead relies on electromagnetic coupling.
Операция
Сызықтық өзгермелі дифференциалдық трансформацияторда түтікшеге тірелген үш соленоидты орам орналасқан. Ортадағы орам – негізгі, ал екі сыртқы орам – жоғарғы және төменгі екіншілік орамдар. Объектінің позициясын өлшеу үшін оған бекітілген цилиндрлі ферромагниттік өзек, түтікшенің осі бойымен жылжиды. Кезектегі ток негізгі орамды қоздырады және әрбір екіншілік орамда, екіншілік ораммен байланысқан өзектің ұзындығына пропорционал кернеу тудырады. Дәлдікті арттыру үшін, екіншілік орамдардағы кернеулердің айырмасын, екіншілік орамдардағы кернеулердің қосындысына бөлу арқылы, өлшеуді қоздыру сигналының амплитудасынан тәуелсіз ету жүзеге асырылады. Егер жеткілікті цифрлық өңдеу мүмкіндігі болса, синусоидтық қоздыруды DAC арқылы жасау және екіншілік орамдардың демодуляциясын мультиплекстелген ADC арқылы жүргізу жиі қолданылады. Өзек жоғары қарай жылғанда, жоғарғы екіншілік орамдағы кернеу артады, ал төменгі орамдағы кернеу төмендейді. Нәтижесінде шығыс кернеуі нөлден артады. Бұл кернеу негізгі кернеумен фазада болады. Егер өзек басқа бағытта жылса, шығыс кернеуі де нөлден артады, бірақ оның фазасы негізгі кернеуге қарама-қарсы болады. Шығыс кернеуінің фазасы, жылжу бағытын (жоғары немесе төмен) анықтайды, ал амплитудасы – жылжу мөлшерін көрсетеді. Синхронды детектор, жылжуға қатысты белгілі бір шығыс кернеуін анықтай алады. LVDT ұзын, жіңішке орамдармен жасалған, бұл шығыс кернеуінің бірнеше дюймге (бірнеше жүз миллиметрге) дейін жылжу кезінде дерлік сызықтық болуын қамтамасыз етеді. LVDT абсолюттік позиция сенсоры ретінде қолданылуы мүмкін. Тіпті қуат өшірілген жағдайда, қайта қосылғанда LVDT соңғы өлшеуді көрсетеді және позициялық ақпарат жоғалмайды. Оның ең маңызды артықшылықтары – дұрыс конфигурацияланғанда, қайталанатындық және тұрақтылық. Сонымен қатар, өзектің бірыңғай осьтік сызықтық қозғалысынан басқа, өзектің осі маңындағы айналу сияқты қозғалыстар оның өлшеулеріне әсер етпейді. Жылжымалы өзек түтікшенің ішкі қабырғасына тимейтіндіктен, үйкеліссіз жылжи алады, бұл LVDT-ны өте сенімді құрылғыға айналдырады. Жылжымалы немесе айналатын контактілердің болмауы, LVDT-ны сыртқы ортадан толығымен қорғайды. LVDT-лер сервомеханизмдердегі позициялық кері байланыс үшін, машина құралдарындағы автоматтандырылған өлшеулер үшін және көптеген басқа өнеркәсіптік және ғылыми қолданбалар үшін кеңінен қолданылады.
The linear variable differential transformer has three solenoidal coils placed end to end around a tube. The center coil is the primary, and the two outer coils are the top and bottom secondaries. A cylindrical ferromagnetic core, attached to the object whose position is to be measured, slides along the axis of the tube. An alternating current drives the primary and causes a voltage to be induced in each secondary proportional to the length of the core linking to the secondary. processing to improve accuracy, by dividing the difference in secondary voltages by the sum of the secondary voltages, to make the measurement independent of the exact amplitude of the excitation signal. If sufficient digital processing capacity is available, it is becoming commonplace to use this to generate the sinusoidal excitation via a DAC and possibly also perform the secondary demodulation via a multiplexed ADC. When the core is displaced toward the top, the voltage in top secondary coil increases as the voltage in the bottom decreases. The resulting output voltage increases from zero. This voltage is in phase with the primary voltage. When the core moves in the other direction, the output voltage also increases from zero, but its phase is opposite to that of the primary. The phase of the output voltage determines the direction of the displacement (up or down) and amplitude indicates the amount of displacement. A synchronous detector can determine a signed output voltage that relates to the displacement. The LVDT is designed with long slender coils to make the output voltage essentially linear over displacement up to several inches (several hundred millimetres) long. The LVDT can be used as an absolute position sensor. Even if the power is switched off, on restarting it, the LVDT shows the same measurement, and no positional information is lost. Its biggest advantages are repeatability and reproducibility once it is properly configured. Also, apart from the uni axial linear motion of the core, any other movements such as the rotation of the core around the axis will not affect its measurements. Because the sliding core does not touch the inside of the tube, it can move without friction, making the LVDT a highly reliable device. The absence of any sliding or rotating contacts allows the LVDT to be completely sealed against the environment. LVDTs are commonly used for position feedback in servomechanisms, and for automated measurement in machine tools and many other industrial and scientific applications.