توضیحات
پرابهای lvdt
LVDT وسیله ای الکترومکانیکی است که برای تبدیل حرکت یا ارتعاشات مکانیکی ، به ویژه حرکت مستقیم ، به یک جریان الکتریکی متغیر ، سیگنال های ولتاژ یا برقی و معکوس استفاده می شود.
مکانیزم های فعال کننده که در درجه اول برای سیستم های کنترل خودکار یا به عنوان سنسور حرکت مکانیکی در فناوری های اندازه گیری استفاده می شود. طبقه بندی مبدل های الکترومکانیکی شامل اصول تبدیل یا انواع سیگنال های خروجی است.
به طور خلاصه ، یک مبدل خطی مقدار خروجی ولتاژ را فراهم می کند ، مربوط به پارامترهای اندازه گیری شده ، به عنوان مثال نیرو ، برای تهویه سیگنال ساده. دستگاه های سنسور LVDT به تداخل الکترومغناطیسی حساس هستند.
کاهش مقاومت الکتریکی را می توان با کابلهای اتصال کوتاهتر بهبود بخشید تا خطاهای قابل توجه را از بین ببرد. مبدل جابجایی خطی برای تغذیه و تحویل سیگنال خروجی به سه تا چهار سیم اتصال نیاز دارد.
از نظر فیزیکی ، ساختار LVDT یک استوانه فلزی توخالی است که در آن شافت با قطر کوچکتر آزادانه به جلو و عقب در امتداد محور طولانی سیلندر حرکت می کند.
شافت یا فشار ، در هنگام کار دستگاه به یک هسته رسانای مغناطیسی ختم می شود که باید درون سیلندر یا مونتاژ سیم پیچ باشد.
در عمل معمول ، فشار به صورت فیزیکی به جسم متحرکی که قرار است موقعیت آن مشخص شود (اندازه گیری) متصل است ، در حالی که مجموعه سیم پیچ به یک نقطه مرجع ثابت متصل است.
حرکت اندازه گیری هسته را درون مجموعه سیم پیچ حرکت می دهد. این حرکت به صورت الکتریکی اندازه گیری می شود.
اصول تبدیل:
- الکترومغناطیسی
- آهن ربا
- الکترواستاتیک
سیگنال های خروجی:
- خروجی آنالوگ و گسسته
- دیجیتال
ارزیابی مبدل های الکترومکانیکی:
- کیفیت های ایستا و پویا
- حساسیت یا نسبت انتقال – E = Δy / Δx یا Δy تغییر در مقدار خروجی y است وقتی مقدار ورودی x با Δx تغییر کند
- سیگنال خروجی – محدوده فرکانس عملکرد
- خطای استاتیک تبدیل یا سیگنال
انواع LVDT ها
سنسورهای LVDT – تعیین کنید که آیا شما نیاز به اندازه گیری جریان نسبی دارید: C-in ، AC-out ، DC-in ، DC-out ؛ یا اندازه گیری فرکانس های تشدید سیم پیچ ها به عنوان تابعی از موقعیت سیم پیچ ، دستگاه های مبتنی بر فرکانس.
LD400: مبدل های جابجایی مینیاتور خروجی DC با یاتاقان های استال
Armatures Captive: این مکانیزم ها برای دامنه های طولانی کار بهتر هستند. آرماتورهای اسیر به دلیل عدم هدایت و مهار آنها توسط مونتاژهای اصطکاک کم به جلوگیری از عدم انطباق کمک می کنند.
آرماتورهای هدایت نشده: کیفیت های بی نظیر با وضوح ، مکانیزم آرماتور هدایت شونده طراحی بدون سایش است که وضوح داده های اندازه گیری شده را محدود نمی کند.
این نوع مکانیزم برای اندازه گیری به نمونه متصل می شود ، به راحتی در لوله قرار می گیرد و نیاز به پشتیبانی جداگانه از بدنه LVDT دارد.
آرماتورهای تقویت شده با نیرو : از مکانیزم های فنر داخلی ، نیروی پنوماتیک یا موتورهای الکتریکی استفاده کنید تا آرماتور را به طور مداوم به حداکثر گسترش ممکن برساند.
آرماتورهای کشیده شده با نیرو در LVDT برای کاربردهای کند حرکت استفاده می شود. این مکانیسم ها نیازی به ارتباط بین نمونه و آرماتور ندارند.
مبدل های جابجایی متغیر خطی معمولاً در ابزارهای مدرن ماشینکاری ، اویونیک ، رباتیک و کنترل کامپیوتری یا کنترل حرکت ، ساخت اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب یک نوع LVDT قابل استفاده را می توان با استفاده از مشخصات زیر در نظر گرفت:
خطی بودن: حداکثر انحراف از نسبت مستقیم بین فاصله اندازه گیری شده و فاصله خروجی از محدوده اندازه گیری.
> 0.025 ± Full مقیاس کامل
0.025 – 0.20 ± Full مقیاس کامل
0.20 – 0.50 ± Full مقیاس کامل
0.50 – 0.90 ± Full مقیاس کامل
0.90 – ± Full مقیاس کامل و بالاتر
دمای کار: > -32ºF ، -32 تا 32ºF ، 32 تا 175ºF ، 175 تا 257ºF ، 257ºF و بالاتر. محدوده دمایی که دستگاه باید در آن دقیق عمل کند.
دامنه های اندازه گیری: 0.02 “، 0.02 تا 0.32” ، 0.32 تا 4.0 “، 4.0 تا 20.0” ، .0 20.0 “(دامنه اندازه گیری یا حداکثر فاصله اندازه گیری شده)
دقت: درصد انحراف از مقدار واقعی / واقعی داده های اندازه گیری را توصیف می کند.
خروجی: ولتاژ ، جریان یا فرکانس
رابط: سریال – پروتکل خروجی دیجیتال استاندارد (سریال) مانند RS232 یا موازی – پروتکل خروجی دیجیتال استاندارد (موازی) مانند IEEE488.
نوع LVDT: تراز جریان AC / AC یا DC / DC یا بر اساس فرکانس
جابه جایی:مبدل جابجایی متغیر خطی یا LVDT مبدل الکتریکی است که در اندازه گیری موقعیت خطی استفاده می شود. جابجایی خطی حرکت یک جسم در یک جهت در امتداد یک محور است. اندازه گیری جابجایی جهت حرکت را نشان می دهد.
سیگنال خروجی سنسور جابجایی خطی اندازه گیری مسافتی است که یک شی در واحد میلی متر (میلی متر) یا اینچ (اینچ) طی کرده است و می تواند دارای یک مقدار منفی یا مثبت باشد.
مبدل های جابجایی LVDT با دقت تولید شده بر روی خطوط مدرن ترین محصول برای اندازه گیری اتوماتیک در مرتب سازی ، برنامه های “بدون حرکت” و عملیات با کیفیت. ساخت شافت های فولادی سخت ، مهر و موم های حلقه O و میله های فشار تیتانیوم عملکرد دقیق را در بیشتر شرایط صنعتی بهینه می کنند.
LVDT مهندسی و طراحی شده است تا بسیاری از کاربردهای صنعت را در خود جای دهد:
LD500: مبدلهای LVDT Precision DC Gaging برای کنترل کیفیت یا ابزار اتوماسیون
- همه منظوره
- هوافضا
- فلاش دیافراگم
- وظیفه سنگین / صنعتی
- مکان خطرناک
- صفحه PC قابل نصب است
- دقت بالا
- غرق شدن
- بهداشتی
- سفارشی برای اهداف خاص
از نظر الکتریکی ، LVDT یک وسیله القایی متقابل است. در داخل سیم پیچ سیم پیچ سه سیم پیچ ترانسفورماتور وجود دارد. یک مرحله ابتدایی مرکزی توسط دو ثانویه ، یکی در هر دو طرف ، قرار دارد. خروجی های ثانویه بهم متصل می شوند تا یک مدار مخالف سری ایجاد کنند. تحریک AC به اولیه اعمال می شود و باعث ایجاد جریان القایی در ثانویه می شود که توسط هسته رسانای مغناطیسی واسطه است.
با هسته در مرکز مرده (با فاصله برابر از هر دو سیم پیچ ثانویه) ، هیچ ولتاژی در خروجی های ثانویه ظاهر نمی شود. به محض حرکت هسته ، حتی با کمترین مقدار ، ولتاژ دیفرانسیل در خروجی ثانویه القا می شود. فاز ولتاژ با توجه به جهت جابجایی هسته تعیین می شود. دامنه با اندازه گشت و گذار هسته از مرکز کم و بیش به صورت خطی تعیین می شود.
این طراحی دیفرانسیل به LVDT مزیت قابل توجهی نسبت به دستگاه های نوع پتانسیومتر می دهد ، در این وضوح با فاصله سیم پیچ های سیم پیچ محدود نمی شود. در یک مبدل خطی هر حرکت هسته باعث تغییر متناسب خروجی می شود.
بنابراین LVDT از نظر تئوری دارای رزولوشن بی نهایت است: در عمل ، رزولوشن فقط توسط الکترونیک خروجی خارجی و تعلیق های فیزیکی محدود می شود.
از آنجا که ترانسفورماتور است ، LVDT به سیگنال درایو AC نیاز دارد. برای تولید این سیگنال درایو ، و همچنین برای تبدیل خروجی آنالوگ AC دستگاه به + 5Vdc ، 4-20mA یا سایر قالب های سازگار با تجهیزات پایین دستی ، معمولاً از یک بسته الکترونیکی یا تهویه کننده سیگنال اختصاصی استفاده می شود. این مدار ممکن است خارجی باشد ، یا ممکن است در داخل بدنه مبدل قرار داشته باشد.
وسایل الکترونیکی داخلی به کاربر این امکان را می دهد تا با مبدل سیگنال فقط با کیفیت متوسط به مبدل تغذیه کند ، که اغلب در برنامه های وسایل نقلیه مجهز به باتری و پردازنده مفید است.
با این حال ، الکترونیک خارجی کیفیت بالاتری را ارائه می دهد و ممکن است ویژگی های اختیاری مانند کالیبراسیون را فراهم کند تا بازخوانی مستقیم در واحدهای مهندسی را امکان پذیر کند.
نمودارهای اساسی LVDT
اصل ترانسفورماتور دیفرانسیل متغیر روتاری
LVDT چگونه کار می کند؟
مبدل جابجایی خطی در اصل یک ترانسفورماتور مینیاتوری است که دارای یک سیم پیچ اولیه ، دو سیم پیچ ثانویه متقارن و یک هسته آرماتور است که در راهنماهای دقیق تحمل در امتداد محور خطی خود آزاد است. یک میله فشار اجزای تحت نظر را به هسته آرماتور متصل می کند ، به طوری که جابجایی آن قطعه هسته را از مرکز خارج می کند.
یک سنسور LVDT معمولی دارای سه سیم پیچ برقی است که از انتها به انتهای دیگر دور لوله قرار گرفته اند. سیم پیچ اولیه در مرکز و سیم پیچ های ثانویه از بالا و پایین قرار دارند.
هدف اندازه گیری موقعیت به هسته فروماتیک استوانه ای متصل است و در امتداد محور لوله می لغزد. جریان متناوب سیم پیچ اولیه را ایجاد می کند و باعث ایجاد ولتاژ در دو سیم پیچ ثانویه متناسب با طول هسته اتصال می شود. دامنه فرکانس معمولاً از 1 تا 10 کیلوهرتز است.
حرکت هسته باعث ایجاد اتصال از اولیه به هر دو سیم پیچ ثانویه می شود که ولتاژهای القایی را تغییر می دهد. دیفرانسیل ولتاژ خروجی ثانویه بالا و پایین حرکت از فاز صفر درجه بندی شده است. با استفاده از یک ردیاب همزمان ولتاژ خروجی امضا شده را می خوانید که مربوط به جابجایی است.
مبدل های خطی LVDT می توانند تا چندین اینچ طول داشته باشند و به عنوان یک سنسور موقعیت مطلق قابل تکرار و تکرار عمل کنند. سایر اقدامات یا حرکات دقت اندازه گیری را تغییر نمی دهد. LVDT نیز بسیار قابل اعتماد است زیرا هسته لغزنده به داخل لوله دست نمی زند و اجازه می دهد سنسور در یک محیط کاملاً مهر و موم شده باشد.
LVDT دستگاهی متناوب است و این بدان معناست که برای ترجمه خروجی آن به سیگنال مفید dc ، نیاز به الکترونیک وجود دارد. دو ماژول ترکیبی وجود دارد که پایه و اساس پردازش سیگنال LVDT هستند. یک اسیلاتور و یک دمدولاتور.
اسیلاتور به گونه ای طراحی شده است که یک موج سینوسی پایدار برای هدایت مبدل ، و یک مرجع موج مربعی برای Demodulator فراهم می کند. Demodulator برای تقویت خروجی مبدل و تبدیل آن به ولتاژ dc بسیار دقیق که متناسب با جابجایی است ، طراحی شده است.
برای کار با مبدل خطی ، لازم است که مقدماتی را با یک موج سینوسی هدایت کنیم و خروجی از ثانویه ها شامل یک موج سینوسی با اطلاعات موقعیت موجود در دامنه و فاز است. خروجی در مرکز ضربه صفر است و در دو انتهای ضربه به حداکثر دامنه می رسد. خروجی با درایو اصلی در یک انتهای ضربه فاز و در انتهای دیگر خارج از فاز است.
در مبدل جابجایی خطی با کیفیت بالا ، رابطه بین موقعیت و فاز / دامنه خطی است. Oscillator و Demodulator مواردی هستند که انتقال بین موقعیت و فاز / دامنه را آسان می کنند.
