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.
شرح نوسان ساز
عملکرد اسیلاتور ارائه ولتاژ موج سینوسی دقیق برای هدایت مبدل است که از نظر دامنه و فرکانس پایدار باشد. همچنین یک مرجع فاز موج مربعی به مرجع برای استفاده داخلی و تنظیم صفرها در Demodulator ارائه می دهد. اسیلاتور به شرح زیر عمل می کند.
موج سینوسی برای هدایت مبدل توسط یک اسیلاتور Wien Bridge داخلی با ثبات بالا تولید می شود. فرکانس نوسان ساز با اتصال پین ها یا افزودن مقاومت های خارجی تنظیم می شود. سپس موج سینوسی از طریق یک تقویت کننده نیرو عبور داده می شود تا جریان کافی برای هدایت اکثر مبدل ها (50 میلی آمپر) بدون نیاز به بافرهای خارجی فراهم شود.
تقویت کننده قدرت شامل مدارهای محافظتی است زیرا مدارهای کوتاه در محیط کار اکثر مبدل ها به احتمال زیاد وجود دارد.
موج سینوسی به مبدل منتقل می شود و برای تولید موج مربعی برای ارجاع فاز به Demodulator از داخل استفاده می شود. خروجی اسیلاتور توسط ورودی حس از راه دور کنترل می شود ، که اجازه می دهد تا ولتاژ برای افت ولتاژ در سیم های مبدل ایجاد شود.
این ورودی توسط موج مربع نمونه برداری می شود و با ورودی مرجع در تنظیم کننده دامنه مقایسه می شود تا ولتاژ نوسان ساز را تا حد ثابت نگه دارد. ورودی مرجع از خروجی مرجع یا خروجی نسبت سنجی گرفته می شود. امکان ثابت یا متناسب بودن ولتاژ اسیلاتور با ولتاژ تغذیه.
شرح دمولاتور
تغییر شکل و فیلتر کردن سیگنال LDVTعملکرد Demodulator این است که خروجی AC مبدل را گرفته و آن را به یک ولتاژ مفید DC متناسب با جابجایی ، بار و غیره تبدیل کند.
همچنین شامل مدارهایی است که می تواند تنظیمات Gain و Zero را برای قرار دادن طیف گسترده ای از مبدل ها امکان پذیر کند.
Demodulator به شرح زیر عمل می کند. خروجی از مبدل به یک مدار انتخاب سود درشت تغذیه می شود و سپس تقویت می شود. این آمپلی فایر در صورت استفاده از گزینه x10 می تواند 25 یا 250 افزایش داشته باشد ، سود اضافی اجازه کار با مبدل های خروجی کم مانند فشار سنجها را می دهد.
انجام تقویت اصلی با سیگنال ac به معنای کاهش رانش مدار است. سپس سیگنال ac سطح بالا به یک Demodulator همزمان همزمان فاز منتقل می شود ، که با استفاده از موج مربعی از Oscillator آن را با مقداری ac بیش از حد به ولتاژ dc تبدیل می کند.
سپس از طریق یک فیلتر کم عبور تغذیه می شود که اکثر اجزای ac را که ولتاژ DC ثابت دارند با اندکی موج زدن از بین می برد. فیلتر کم عبور شامل مدارهایی برای تنظیم صفر درشت ، صفر خوب و ضریب خوب است و همچنین دارای اتصالات است تا بتوان ویژگی های فیلتر را تغییر داد.
نوآوری ها و برنامه های کاربردی برای مبدل خطی
LD320: سنسورهای جابجایی AC LVDT با دقت بالا
گزینه های نصب زیادی وجود دارد. در صورت تمایل ، مونتاژ سیم پیچ را می توان به اندازه گیری متصل کرد در حالی که فشار دهنده به نقطه ثابت متصل است. از پیوندهای مکانیکی مختلفی می توان استفاده کرد ، بنابراین حرکت هسته ممکن است بزرگتر یا کوچکتر از حرکت اندازه گیری باشد.
دکل LVDT برای اندازه گیری تست کشش بهتر است
هنگام آزمایش کشش یک ماده برای تعیین مدول الاستیسیته ، لازم است که دقیقاً از بار وارد شده و مسافتی که ماده در زیر آن بار کشیده است ، مطلع شوید.
به طور سنتی ، این پارامترها به ترتیب با استفاده از یک لودسل و مبدل جابجایی LVDT دقیقاً اندازه گیری می شوند. در موارد اخیر ، یک اکستنومتر با مبدل جابجایی – مستقیماً به نمونه مورد آزمایش متصل می شود.
این روش دارای دو معایب مشخص است:
- Extensometer باید برای هر نمونه تنظیم شود و تمایل دارد دسترسی به آن را محدود کند.
- اگر نمونه تا نقطه شکست آزمایش شود ، شوک ناگهانی می تواند به مبدل آسیب برساند.
با استفاده از یک دکل با مبدل اندازه گیری LVDT که در تماس با مکانیزم انتقال دقیق “گوه” ماشینکاری شده است ، می توان از این معایب جلوگیری کرد.
با استفاده از این روش جایگزین ، مبدل خطی سنج به گیره محافظ نمونه که با کشش مواد حرکت می کند ، ثابت می شود. همانطور که سر سنجنده مبدل اندازه گیری از سطح مایل گوه بالا می رود ، حرکت عمودی به یک حرکت افقی متناسب از هسته مبدل منتقل می شود.
سیگنال خروجی ولتاژ خطی از مبدل به یک ولت متر دیجیتال یا دستگاه اندازه گیری مشابه تغذیه می شود که می توان با اشاره به زاویه سطح شیب دار کالیبره کرد تا اندازه گیری مستقیم و دقیق کشیدگی مواد تحت بار را انجام دهد.
LVDT در کاربرد در تستر کششیاز آنجا که نوک توپ دقیق مبدل اندازه گیری آزادانه در امتداد سطح صاف و ماشین کاری شیب حرکت می کند و از آنجا که شافت مبدل در یاتاقان های دقیق کار می کند ، هیچگونه فشار تنش بر روی شافت مبدل ایجاد نمی شود.
این امر با استفاده از یک زاویه شیب بسیار کم نسبت به جهت حرکت بیشتر تضمین می شود ، که همچنین امکان استفاده از مبدل کوچک ضربه را فراهم می کند. حرکت افقی هسته مبدل می تواند 10 برابر کوچکتر از فاصله عمودی جابجا شده باشد.
مبدل های اندازه گیری دارای خروجی های خطی بسیار دقیق ، حتی برای ضربات کوچک هستند ، به طوری که اندازه گیری کالیبره شده ازدیاد نمونه آزمایش نیز بسیار دقیق است.
برای کشیدگی های بسیار کوچک ، به عنوان مثال کمتر از 1 میلی متر تحت بارهای زیاد ، یک اکستنومتر با استفاده از مبدل جابجایی خطی از دقت بیشتری برخوردار خواهد بود. با این حال ، دستگاه مبدل اندازه گیری برای اکثر کاربردها ترجیح داده می شود و به خصوص هنگام آزمایش موادی مانند فلزات نرم ، پلاستیک و لاستیک که بدون شکستن مقدار قابل توجهی کشیده می شوند ، مناسب است.
از آنجا که مبدل اندازه گیری در کنار گیره ثابت است ، مانع دسترسی به نمونه آزمایش نمی شود. همچنین نیازی به راه اندازی نیست هر بار که نمونه جدیدی در دستگاه آزمایش قرار می گیرد. در صورت شکستن نمونه ، نوک مبدل به سادگی با سرعت بیشتری در امتداد شیب حرکت می کند بدون اینکه خطر آسیب دیده باشد. طراحی کلی بسیار جمع و جور است.
مبدل ها تا تغییر ضخامت مواد شکل می گیرند
مبدل های اندازه گیری معمولاً در صنعت برای بررسی اینكه ضخامت مواد ورق تولید شده مانند كاغذ یا فلز در حد تحمل های مشخص باقی مانده استفاده می شود.
درصورتی که مشخصات محصول اندازه گیری شامل ضخامت های مختلف ، مانند یک اکستروژن پیچیده باشد ، می توان یک دکل اندازه گیری را با استفاده از چند مبدل خطی برای نظارت بر ابعاد مختلف ابداع کرد. در یک تغییر بیشتر در مورد این ایده ، مبدل های اندازه گیری نوع LVDT در یک دکل ساخته شده اند که برای اندازه گیری ضخامت متفاوت یک ماده تولید طبیعی – پوست حیوانات پردازش شده طراحی شده است.
سپس از این اندازه گیری های پروفیل برای ایجاد تصویری از یک پوست کامل استفاده می شود ، به طوری که می توان نواحی با ضخامت یکنواخت را از آن برش داد و از آنها برای بهترین استفاده استفاده کرد. نازکترین چرمی که شاید برای دستکش انتخاب شده باشد ،
ضخامت پوست حیوانات snsorهمانند مواد ورق با ضخامت یکنواخت ، پوست برای اندازه گیری ضخامت بین دو غلتک عبور می کند که چرخش هر دو محور آنها آزاد است. غلتک پایین در صفحه عمودی خود ثابت می شود تا داده ای برای اندازه گیری فراهم کند.
دیگری می تواند به صورت عمودی حرکت کند تا سطح بالایی ماده را دنبال کند ، فاصله ای که از دیتا (یعنی ضخامت ماده) دور می شود توسط مبدل های اندازه گیری اندازه گیری می شود. برای قرار دادن ضخامت های مختلف پوست ، غلتک فوقانی در این حالت در عرض خود به شانزده قسمت جداگانه تقسیم می شود.
هر بخش در برابر یک اسپیندل پشتیبانی کننده مشترک قرار دارد که در یک فاصله ثابت بالاتر از غلتک داده تنظیم شده است. با عبور پوست از بین غلتک ها ، قسمت های غلتک فوقانی توسط فنرها در تماس مثبت با سطح مواد قرار می گیرند ، با این وجود با تغییر ضخامت پوست قادر به حرکت به سمت بالا و پایین هستند.
یک مبدل سنج LVDT جداگانه به هر بخش غلتکی اختصاص یافته و تغییر ضخامت پوست را در آن نقطه کنترل می کند. برای جلوگیری از فشارهای جانبی هد سنجنده مبدل ، که ممکن است در اثر تماس مستقیم با غلتک چرخان ایجاد شود ، جابجایی عمودی توسط یک میله تخت محوری به صورت مکانیکی به مبدل منتقل می شود ، که با انتهای آزاد خود در بالای غلتک قرار دارد ( نمودار نمای جانبی را ببینید).
سیگنال خروجی ولتاژ از مبدل در دستگاه اندازه گیری کالیبره می شود تا این واقعیت را در نظر بگیرد که فاصله جابجا شده توسط هد مبدل با این ترتیب از حرکت عمودی واقعی مقطع غلتکی متفاوت است. ارتفاع دوک نگهدارنده غلتک فوقانی متناسب با ضخامت متوسط پوست تنظیم شده است.
تعداد و عرض مقاطع غلتکی متناسب با گسترده ترین پوست مورد انتظار طراحی شده است. هنگامی که پوست از بین غلتک ها عبور می کند ، اندازه گیری های ثبت شده نشان دهنده ضخامت متفاوت پوست در امتداد خط هر مبدل است.
با پردازش سیگنال های خروجی مبدل خطی در رایانه و ارائه داده های حاصل ، یک “نقشه کانتور” از کل پوست ، که مناطق با ضخامت مختلف را نشان می دهد ، ایجاد می شود. کدهای رنگی یا زنگ های تک رنگ می توانند برای شفاف سازی مناطق با ضخامت های مختلف استفاده شوند ، همانطور که ارتفاع های مختلف زمین روی یک نقشه عادی مشخص شده اند.
هر قسمت از پوست با ضخامت مورد نیاز را می توان به راحتی برای ساخت اقلام خاص شناسایی کرد ، بنابراین موقعیت الگوها را تسهیل می کند و از مواد با حداقل هدر رفت استفاده بهینه می کند.
استفاده از مبدل های جابجایی خطی برای اندازه گیری فشار و بار
مبدلهای جابجایی خطی که همراه با یک دستگاه حساس به نیرو ، مانند یک دیافراگم فلزی یا یک حلقه ضد اثبات ، مورد استفاده قرار می گیرند می توانند وسیله ای برای اندازه گیری فشار و بار بسیار دقیق و پایدار اما نسبتاً کم هزینه ارائه دهند.
اندازه گیری بار با سنسور موقعیتیکی از کاربردهای سیستم دیافراگم اندازه گیری فشار داخل محفظه است ، مانند فشار بلوک سیلندر موتور در حین توسعه و آزمایش.
مبدل جابجایی که در داخل یک حلقه محافظ نصب شده است ، می تواند مزایایی نسبت به فشار سنج برای اندازه گیری بارهای بسیار کوچک یا احتمال بارگذاری شوک داشته باشد. به طور معمول دیافراگم فلزی پیچیده در دیواره ظرف تحت فشار قرار گرفته و تحت فشار منحرف می شود. ضخامت و حساسیت دیافراگم متناسب با دامنه فشار طراحی شده اند.
مبدل خطی LVDT با زاویه راست دیافراگم و میله گسترش هسته آن به مرکز دیسک نصب شده است. مبدلهای خطی برای دمای عملیاتی تا 600 درجه سانتیگراد در دسترس هستند.
در روش دیگر برای دماهای بالا می توان از مبدل مجاورت استفاده کرد که با دیافراگم تماس برقرار نمی کند. هرگونه خم شدن دیافراگم توسط سیگنال ولتاژ خروجی از مبدل ها منعکس می شود.
از یک میکروچیپ ساده می توان با فشار دادن به یک فشار بالا و یک فشار کم شناخته شده ، کالیبره کرد ، زیرا حرکت دیسک بصورت خطی با فشار در مرکز است. حسگر فشار ساده و ارزان قیمت حاصل از آن بسیار تکرارپذیر و قابل اعتماد است.
ادغام مبدل جابجایی خطی در یک حلقه اثبات باعث می شود که یک سیستم اندازه گیری بار دارای مزایای قابل توجهی نسبت به فشار سنج در برخی از برنامه ها باشد. با فشار واقعی بسیار کم ، فشار سنجها نسبت به بارهای بسیار کوچک سفت و حساس هستند.
از طرف دیگر ، حلقه اثبات شده یک پرتوی نسبتاً فلاپی است که می تواند تحت بار بیشتر آزادانه حرکت کند – فقط به طور نسبی ، زیرا فاصله جابجا شده باید کمتر از ضربه کلی باشد ، به عنوان مثال ± 0.5 میلی متر از مبدل خطی. بنابراین این سیستم نسبت به بارهای سبک حساسیت بیشتری دارد.
اندازه گیری فشار با سنسور موقعیت اگرچه حلقه ضد انعطاف پذیر است ، اما در واقع مقاوم و مقاوم تر از فشار سنج است. سختی در فشار سنج هنگامی که بار اعمال می شود و به سرعت برداشته می شود دارای یک مزیت است ، زیرا سیستم سخت پاسخ فرکانس بالا را می دهد.
اگر فشار سنج ºº در معرض ضربه زیاد باشد ، به راحتی می توان آن را بارگیری کرد. از طرف دیگر ، یک حلقه اثبات کننده می تواند دورتر حرکت کند تا بار ضربه را بدون تأثیر مخرب جذب کند.
استفاده از سنسور LVDT برای شمارش
شمارش با سرعت بالا از اسکناس های بانکی – یا موارد مشابه ورق را که به دقت عددی مطلق نیاز دارند – می توان با استفاده از یک اصل طراحی ساده مبتنی بر مبدل های خطی به دست آورد. از سیگنال ولتاژ خروجی از این حسگرهای LVDT بسیار حساس می توان برای:
شمردن نت ها به صورت جداگانه با سرعت بالا استفاده کرد. تشخیص اینکه دو یا چند یادداشت با هم شمرده می شوند. تعمیر نوار چسب را شناسایی کنید. مشخص کنید چه زمانی یادداشت بهم خورده است و هنگامی که بخشی از یادداشت از دست رفته است به اپراتور هشدار دهید.
در طراحی معمول ماشین ، نت ها بین دو غلتک چرخان تغذیه می شوند ، یکی از آنها در یاتاقانهای ثابت کار می کند در حالی که دیگری قادر است به صورت خطی حرکت کند تا فاصله بین آنها تغییر کند. غلتک دوم با بارگیری مناسب در تماس مثبت با اسکناس نگه داشته می شود.
در هر انتهای این غلتک متحرک یک مبدل خطی مینیاتوری نصب شده است تا جابجایی خطی آن هنگام عبور نت ها از شکاف اندازه گیری شود.
در نتیجه ، هنگامی که یک اسکناس بانکی از بین غلتک ها عبور می کند ، هسته های LVDT با مقداری برابر با ضخامت اسکناس جابجا می شوند ، و این سیگنال های خروجی ولتاژ با شدت متناظر را برای هر دو مبدل تولید می کند.
سیگنال فقط در حالی که نت از بین غلتک ها عبور می کند پایدار است و بنابراین یک خروجی پالس تولید می کند که می تواند برای شمارش الکترونیکی استفاده شود. عبور دو نت از کنار هم شدت پایدار سیگنال را افزایش می دهد و غیره.
سایر برنامه ها
توربین های نیروگاهی: برنامه های توربین تولید برق برای نیروگاه های سراسر جهان از مبدل های دیفرانسیل متغیر خطی به عنوان سنسور موقعیت با تهویه کننده های سیگنال استفاده می کنند تا توان عملیاتی لازم را تأمین کنند. ولتاژ و فرکانس AC مورد نیاز برای انواع حسگرهای موقعیتی القایی یا LVDT از منابع خط برق در دسترس نیست.
هیدرولیک: سنسورهای موقعیتی خطی به عنوان سنسورهای شارژ در باتری های هیدرولیکی ، سنسورهای خارجی ویژه در محیط های سخت با مصونیت بالا در برابر لرزش و شوک عمل می کنند و شامل تمام طول های ضربه در توانایی سنسور ما هستند. اگر به طول زمان طولانی تری نیاز دارید ، برای اطلاعات طراحی سفارشی با کارکنان مهندسی حرفه ای ما در OMEGA تماس بگیرید.
اتوماسیون:برنامه های اتوماسیون LVDT از پروب های اندازه گیری شده با اندازه گیری حرارتی استفاده می کنند تا فراتر از آزمایشگاه های تحقیق و توسعه شما ، کارگاه های ساخت ، ایجاد شرایط سخت محیط زیست اتوماسیون کارخانه ، محیط های کنترل فرآیند ، اندازه گیری TIR و اندازه گیری صنعتی.
هواپیما:اکثر برنامه های هوا فضا / هواپیما از مبدل های موقعیت مینیاتوری یا زیر مینیاتوری استفاده می کنند. آنها مکانیسم های سنجش جابجایی با کابل هستند.
OMEGA می تواند محصولات دقیق را برای استفاده در هواپیماهای تجاری ، فضایی ، هواپیمایی و سیستم های زیست محیطی برای زیستگاه های فضایی تولید کند. محصولات در یک موقعیت ثابت نصب می شوند ، کابل جابجایی به یک جسم متحرک مانند چرخ دنده یا aileron متصل می شود.
وقتی حرکت ایجاد می شود ، کابل جمع شده و خارج می شود. بسته به شرطی شدن سیگنال و سیستم نصب ، خروجی الکتریکی نرخ ها ، زاویه ها ، طول ها و حرکت های مختلف را نشان می دهد.
ماهواره ها:برنامه های کاربردی در فناوری ماهواره و مناطق مرتبط را در نظر بگیرید ، علاوه بر تولید ماهواره ، مبدل های موقعیتی برای وسایل نقلیه فضایی ، هواپیماهای باری ، جنگنده های نظامی ، هواپیماهای بدون سرنشین ، هواپیماهای آزمایشی ، موشک ها ، راکتورهای هسته ای ، شبیه ساز پرواز یا راه آهن با سرعت بالا نیز مورد نیاز هستند.
هواپیما: اکثر برنامه های هوا فضا / هواپیما از مبدل های موقعیت مینیاتوری یا زیر مینیاتوری استفاده می کنند. آنها مکانیسم های سنجش جابجایی با کابل هستند.
OMEGA می تواند محصولات دقیق را برای استفاده در هواپیماهای تجاری ، فضایی ، هواپیمایی و سیستم های زیست محیطی برای زیستگاه های فضایی تولید کند. محصولات در یک موقعیت ثابت نصب می شوند ، کابل جابجایی به یک جسم متحرک مانند چرخ دنده یا aileron متصل می شود.
وقتی حرکت ایجاد می شود ، کابل جمع شده و خارج می شود. بسته به شرطی شدن سیگنال و سیستم نصب ، خروجی الکتریکی نرخ ها ، زاویه ها ، طول ها و حرکت های مختلف را نشان می دهد.
ماهواره ها: کاربردهای فناوری ماهواره و مناطق مرتبط را در نظر بگیرید ، علاوه بر تولید ماهواره ، مبدلهای موقعیتی برای وسایل نقلیه فضایی ، هواپیماهای باری ، جنگنده های نظامی ، هواپیماهای بدون سرنشین ، هواپیماهای آزمایشی ، موشک ها ، راکتورهای هسته ای ، شبیه سازهای پرواز یا راه آهن سریع السیر نیز مورد نیاز هستند.
سنسور ال وی دی تی (LVDT) چیست؟
ال وی دی تی (LVDT) مخفف جمله ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی (Linear Variable Differential Transformer) ، یک نوع رایج از مبدل (transducer) الکترومکانیکی است که میتواند حرکت یا جابجایی خطی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. در حال حاضر سنسورهای موقعیت خطی LVDT در دسترس است که می توانند جابجایی های بسیار کوچک از چند میلیونیم اینچ تا چند اینچ را اندازه گیری نمایند.
در شکل بالا اجزاء یک LVDT معمولی نشان داده شده است. ساختار داخلی ترانسفورماتور متشکل از یک سیم پیچ اولیه که در بین یک جفت سیم پیچ ثانویه که به طور یکسان پیچیده شده اند قرار گرفته است، که این سیم پیچها به طور قرینه با اولیه فاصله دارند. سیم پیچ بر روی یک ماده پلیمری یک تکه که از لحاظ مکانیکی و حرارت و رطوبت تقویت شده است قرار دارد.
همچنین این ماده پلیمری از لحاظ نفوذ پذیری مغناطیسی عایق شده است. سپس این مجموعه در یک غلاف استیل قرار می گیرد. توضیحاتی که داده شد در مورد قسمت ثابت سنسور LVDT بود.قسمت متحرک یک LVDT شامل یک میله فولادی از جنس مواد مغناطیسی می باشد که به آن هسته می گویند ، هسته می تواند آزادانه در داخل سیلندر سیم پیچی شده ای که در بالا توضیح داده شد حرکت کند.
این پیستون به قطعه ای که قرار است مقدار جابجایی اش اندازه گیری شود متصل است و به همراه آن در سیلندر جابجا می شود. سیلندر به اندازه کافی فضا برای جابجایی هسته بدون این که تماس فیزیکی با بدنه سیلندر داشته باشد را دارا می باشد.
در عمل سیم پیچ اولیه LVDT توسط جریان متناوب با دامنه و فرکانس مناسب تحریک می شود. سیگنال الکتریکی خروجی LVDT تفاضل بین سیم پیچ ثانویه است ، که با جابجایی موقعیت محوری پیستون درون هسته تغییر می کند. معمولاً این ولتاژ AC خروجی توسط مدارهای الکترونیکی به ولتاژ یا جریان DC تقویت شده تبدیل می شود تا بتوان از آن استفاده کرد.
سنسور LVDT چگونه کار می کند؟
شکل پایین نشان می دهد زمانی که هسته در موقعیتهای محوری مختلف قرار دارد چه اتفاقی رخ می دهد. سیم پیچ اولیه LVDT که با ‘P’ نشان داده شده است با یک منبع تغذیه AC تغذیه شده است. شار مغناطیسی توسط کوپل هسته و سیم پیچ ثانویه مجاور S1 , S2 توسعه یافته است.
اگر هسته در بین مسیر S1 و S2 قرار بگیرد شار مساوی به هر دو سیم پیچ ثانویه کوپل می شود و در نتیجه ولتاژ القاء شده E1 و E2 در هر دو سیم پیچ یکسان خواهد بود. ابن نقطه به عنوان موقعیت مرجع صفر در نظر گرفته می شود به طوریکه ولتاژ خروجی برابر با تفاضل ولتاژهای E1 و E2 است بنابر این ولتاژ موقعیت مرجع برابر صفر است.
پ 
همانطور که در شکل نشان داده شده است اگر هسته به سیم پیچ S1 نسبت به سیم پیچ S2 نزدیک تر باشد ، شار بیشتری به S1 و شار کمتری به S2 منتقل می شود.
بنابر این ولتاژ القاء شده E1 افزایش و ولتاژ القاء شده E2 کاهش میابد ، در نتیجه ما در خروجی ولتاژ تفاضلی (E1-E2) را داریم. این موضوع به صورت عکس نیز برقرار است یعنی اگر هسته به S2 نزدیکتر باشد شار بیشتری به در S2 و شار کمتری در S1 القاء می شود در نتیجه ما در خروجی (E2-E1) را خواهیم داشت.در شکل پایین (A) چگونگی تغییر مقدار ولتاژ تفاضلی خروجی EOUT را نسبت به جابجایی موقعیت خطی هسته نشان داده است. مقدار EOUT را نسبت به جابجایی هسته از نقطه مرجع صفر (Null) تا مقدار حداکثر را نشان می دهد.
در شکل (B) زاویه ولتاژ خروجی EOUT سنسور را نشان می دهد ، تا زمانی که موقعیت هسته در موقعیت مرجع (Null) باشد مقدار ولتاژ خروجی برابر صفر است اما به محض جابجا شدن هسته مقدار فاز ولتاژ خروجی به اندازه 180 درجه تغییر می کند. این تغییر 180 درجه را می توان به عنوان تعیین جهت حرکت پیستون نسبت به نقطه صفر با استفاده از مدار الکترونیکی مناسب استفاده کرد. که این موضوع در شکل © نشان داده شده است.
در شکل © قطبیت سیگنال خروجی متناسب با موقعیت هسته نسبت به نقطه صفر را نشان می دهد. همچنین در این شکل نشان داده شده است که ولتاژ خروجی سنسور در محدوده مشخص شده ای بسیار خطی است اما در خارج از این محدوده مقداری ولتاژ خروجی سنسور افت می کند.
مدار الکترونیکی پشتیبان سنسور LVDT :اگر چه LVDT یک ترانسفورماتور الکتریکی است اما برای استفاده از آن نیاز به یک ولتاژ AC با دامنه و فرکانس متفاوت نسبت به ولتاژ معمولی نیاز است (معمولا 3 Vrms و 3KHz). که این ولتاژ توسط مدارهای الکترونیکی خاصی برای راه اندازی LVDT تهیه می شود.
وظایف دیگر این مدار الکترونیکی تبدیل ولتاژ خروجی LVDT که یک ولتاژ AC صعیف است به ولتاژ DC قوی تر جهت استفاده راحت تر از ولتاژ خروجی سنسور است همچنین این مدر الکترونیکی وظیفه رمز گشایی کردن جهت حرکت پیستون نسبت به نقطه صفر و نیز تنظیم نقطه صفر را نیز دارد.
چرا از LVDT استفاده می شود؟ سنسور LVDT دارای مزایای خاص از لحاظ ساختار فیزیکی و مکانیکی دارد که موجب استفاده از آن در بسیاری از کاربردها می شود:
1- کارکرد بدون هیچ گونه اصطکاک: به دلیل این که هسته هیچ گونه اصطکاکی با ثانویه ندارد از این ویژگی در تست مواد ، اندازه گیری جابجایی ارتعاش ، سیستم های اندازه گیری در علوم هوایی با دقت بالا استفاده می شود.
2- دقت نا محدود
3- عمر طولانی از لحاظ مکانیکی
4- استحکام در برابر ضربه
5- حساسیت فقط نسبت به حرکت محوری
6- قابلیت جدایش هسته از سیم پیچ
7- مقاوم در برابر عوامل محیطی (رطوبت ، گرد و غبار و …)
8- تکرار پذیری نقطه صفر (بی نیاز از کالیبره شدن پی در پی)
9- پاسخ دینامیکی سریع
10- خروجی مطلق (با قطع شدن تغذیه موقعیت فعلی از بین نمی رود و با وصل مجدد برق میتوان مجدداً از آن موقعیت اندازه گیری را شروع کرد)
https://www.solartronmetrology.com/products/analogue-inductive-gauging/standard-inductive-pencil-gauging-probes
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.