LVDT 또는 선형 가변 차동 변압기라는 용어는 견고하고 완전한 선형 배열 변환기이며 자연스럽게 마찰이 없습니다. 제대로 사용하면 수명주기가 끝이 없습니다. AC 제어 LVDT에는 모든 종류의 전자 제품 , 그들은 민감하지 않은 환경에서 최대 650 ° C (1200 ° F)의 매우 낮은 온도에서 작동하도록 설계되었습니다. LVDT의 응용 분야에는 주로 자동화, 전력 터빈, 항공기, 유압, 원자로, 위성 등이 포함됩니다. 이들 변환기 유형 낮은 물리적 현상과 뛰어난 반복을 포함합니다.

LVDT는 기계적 위치에서 방향 및 거리 정보의 위상 및 진폭을 포함하는 상대적인 전기 신호로 선형 전위를 변경합니다. LVDT의 작동은 접촉 부품과 코일 사이의 전기적 결합이 필요하지 않지만 대안으로 전자기 결합에 의존합니다.

LVDT (Linear Variable Differential Transformer) 란 무엇입니까?

LVDT 전체 형식은 '선형 가변 차동 변압기'가 LVDT입니다. 일반적으로 LVDT는 일반적인 유형의 변환기입니다. 이것의 주요 기능은 물체의 직사각형 움직임을 동등한 전기 신호로 변환하는 것입니다. LVDT는 변위를 계산하는 데 사용되며 변압기 원리.

“이상적인 연산 증폭기의 속성 ”

위의 LVDT 센서 다이어그램은 코어와 코일 어셈블리로 구성됩니다. 여기서 코어는 위치를 계산하는 것에 의해 보호되고 코일 어셈블리는 고정 구조로 증가합니다. 코일 어셈블리는 속이 빈 모양의 3 개의 권선 코일을 포함합니다. 내부 코일은 AC 소스에 의해 전원이 공급되는 메이저 코일입니다. 메인에서 생성 된 자속은 두 개의 마이너 코일에 부착되어 모든 코일에서 AC 전압을 만듭니다.

선형 가변 차동 변압기

다른 LVDT 유형과 비교할 때이 변환기의 주요 이점은 인성입니다. 감지 부품에 물질 접촉이 없기 때문입니다.

기계는 자속의 조합에 의존하기 때문에이 변환기는 무제한 분해능을 가질 수 있습니다. 따라서 최소 진행률은 적절한 신호 컨디셔닝 도구로 확인할 수 있으며 변환기의 분해능은 DAS (데이터 수집 시스템) 선언에 의해서만 결정됩니다.

선형 가변 차동 변압기 구성

LVDT는 원통형 포머로 구성되며, 이는 포머의 허브에있는 하나의 주 권선에 의해 경계가 지정되고 두 개의 부 LVDT 권선이 표면에 감겨 있습니다. 두 개의 작은 권선의 비틀림 양은 동일하지만 시계 방향 및 시계 반대 방향과 같이 서로 반전됩니다.

선형 가변 차동 변압기 구성

이러한 이유로 o / p 전압은 두 개의 마이너 코일 사이의 전압 변화가됩니다. 이 두 코일은 S1 및 S2로 표시됩니다. Esteem 철심은 원통형 포머의 중간에 있습니다. AC의 여자 전압은 5-12V이고 작동 주파수는 50-400HZ입니다.

LVDT의 작동 원리

선형 가변 차동 변압기 또는 LVDT 작동 이론의 작동 원리는 상호 유도입니다. 전위는 다음으로 변경되는 비 전기 에너지입니다. 전기 에너지 . 그리고 에너지가 어떻게 변경되는지는 LVDT 작업에서 자세히 논의됩니다.

LVDT 작동 원리

LVDT 작업

LVDT 회로도의 작동은 절연 포머의 철심 위치에 따라 세 가지 경우로 나눌 수 있습니다.

Case-1 : LVDT의 코어가 null 위치에 있으면 두 개의 작은 권선 자속이 동일하므로 유도 된 e.m.f는 권선에서 유사합니다. 따라서 전위가없는 경우 출력 값 (e_밖)는 e1과 e2가 모두 동일하기 때문에 0입니다. 따라서 전위가 발생하지 않았 음을 보여줍니다.
Case-2 : LVDT의 핵심이 널 지점까지 이동했을 때. 이 경우, S2 권선과 연결된 플럭스와 대조적으로 S1 부 권선을 포함하는 플럭스가 추가됩니다. 이로 인해 e1이 e2에 추가됩니다. 이 전자 때문에_밖(출력 전압)은 양수입니다.
사례 -3 : LVDT의 코어가 널 포인트로 이동하면이 경우 e2의 양이 e1의 양으로 추가됩니다. 이 전자 때문에_밖출력 전압은 음의 값이되고 위치 지점에서 O / P가 내려가는 것을 보여줍니다.

LVDT의 출력은 무엇입니까?

LVDT 또는 선형 가변 차동 변압기와 같은 측정 장치의 출력은 중심을 벗어난 위치에 비례하는 진폭을 통한 사인파이며 코어의 위치를 기준으로 위상의 0⁰ 그렇지 않으면 180⁰입니다. 여기서 전파 정류는 신호를 복조하는 데 사용됩니다. 엔진 출력 (EOUT)의 가장 높은 값은 중간 위치에서 가장 높은 코어 변위에서 발생합니다. 이는 특정 유형의 LVDT의 감도 계수뿐만 아니라 주측 여자 전압의 진폭 함수입니다. 일반적으로 RMS에서는 상당히 중요합니다.

왜 LVDT를 사용합니까?

LVDT와 같은 위치 센서는 여러 애플리케이션에 이상적입니다. 다음은 사용되는 이유 목록입니다.

기계적 수명은 무한하다

이런 종류의 센서는 수백만 사이클과 수십 년 후에도 교체 할 수 없습니다.

분리형 코어 및 코일

LVDT는 펌프, 밸브 및 레벨 시스템에 사용됩니다. LVDT의 핵심은 코일과 하우징이 금속, 유리관 또는 슬리브 등을 통해 분리 될 수있을 때마다 온도 및 고압의 매체에 노출 될 수 있습니다.

마찰이없는 측정

LVDT의 측정은 마찰 부품, 오류 및 저항이 없기 때문에 마찰이 없습니다.

해상도는 무한하다

LVDT를 사용하면 작은 움직임도 정확하게 계산할 수 있습니다.

반복성 우수

LVDT는 부동하지 않습니다. 그렇지 않으면 수십 년이 지난 후에도 마침내 노이즈가 발생합니다.

교차 축 코어 운동에 대한 무감각

측정 품질은 감각도 지그재그도 타협 할 수 없습니다.

반복성은 Null입니다.

300oF – 1000oF에서이 센서는 항상 신뢰할 수있는 기준점을 제공합니다.

온보드 전자 장치 불필요
완전한 출력
모든 종류의 응용 프로그램에 대한 사용자 정의 가능

다양한 유형의 LVDT

다양한 유형의 LVDT에는 다음이 포함됩니다.

캡 티브 전기자 LVDT

이러한 유형의 LVDT는 긴 작업 시리즈에 적합합니다. 이러한 LVDT는 저 저항 어셈블리에 의해 지시되고 제어되기 때문에 잘못된 배열을 방지하는 데 도움이됩니다.

유도되지 않은 전기자

이러한 유형의 LVDT에는 무제한의 분해능 동작이 있으며, 이러한 유형의 LVDT의 메커니즘은 계산 된 데이터의 움직임을 제어하지 않는 마모 방지 계획입니다. 이 LVDT는 계산할 샘플에 연결되어 실린더에 절제되어 있으며, 선형 변환기의 몸체가 독립적으로 유지됩니다.

확장 아마추어 강제

내부 스프링 메커니즘 활용, 전기 모터 뼈대를 달성 가능한 최대 수준으로 지속적으로 전진합니다. 이러한 전기자는 느리게 움직이는 애플리케이션을 위해 LVDT에 사용됩니다. 이러한 장치는 뼈대와 시편 사이의 연결이 필요하지 않습니다.

선형 가변 변위 트랜스 듀서는 일반적으로 현재 가공 도구, 로봇 공학 또는 모션 제어, 항공 전자 공학 및 자동화에 사용됩니다. 적용 가능한 LVDT 종류의 선택은 일부 사양을 사용하여 측정 할 수 있습니다.

LVDT 특성

LVDT의 특성은 주로 null 위치, 가장 높은 오른쪽 위치 및 가장 높은 왼쪽 위치와 같은 세 가지 경우에서 논의됩니다.

Null 위치

LVDT의 작업 절차는 다음 그림에 의해 0이 아닌 영축 위치에서 설명 할 수 있습니다. 이 상태에서 샤프트는 S1 및 S2 권선의 중심에 정확히 위치 할 수 있습니다. 여기에서 이러한 권선은 2 차 권선으로, 등가 플럭스 생성과 그에 따라 다음 단자에 대한 유도 전압이 증가합니다. 이 위치는 null 위치라고도합니다.

Null 위치의 LVDT

코어의 변위 및 이동을 유도하는 입력 신호에 대한 출력 위상 시퀀스 및 출력 크기 미분. 중립 위치 또는 널에서 샤프트의 배열은 주로 직렬로 연결된 2 차 권선의 유도 전압이 순 o / p 전압에 대해 동등하고 반비례 함을 나타냅니다.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0V

가장 높은 오른쪽 위치

이 경우 오른쪽 가장 높은 위치는 아래 그림과 같습니다. 샤프트가 오른쪽 방향으로 이동하면 S2 권선에 큰 힘이 생성 될 수 있으며 반면에 S1 권선에 최소 힘이 생성 될 수 있습니다.

오른쪽 LVDT

따라서 'E2'(유도 전압)는 E1보다 상당히 우수합니다. 결과 차동 전압 방정식은 다음과 같습니다.

EV2의 경우 =-EV1

최대 왼쪽 위치

다음 그림에서 샤프트는 왼쪽 방향으로 더 기울어 질 수 있으며, S1 권선에 높은 플럭스가 생성 될 수 있으며 'E2'가 감소하면 'E1'에 전압이 유도 될 수 있습니다. 이에 대한 방정식은 다음과 같습니다.

= EV1-EV2

최종 LVDT 출력은 주파수, 전류 또는 전압으로 계산할 수 있습니다. 이 회로의 설계는 PIC, Arduino 등과 같은 마이크로 컨트롤러 기반 회로로도 수행 할 수 있습니다.

왼쪽의 LVDT

LVDT 사양

LVDT의 사양은 다음과 같습니다.

선형성

계산 된 거리와 계산 범위에 대한 O / P 거리 중 직선 비율과 가장 큰 차이입니다.

> (0.025 + % 또는 0.025 – %) 풀 스케일
(0.025 ~ 0.20 + % 또는 0.025 ~ 0.20 – %) 풀 스케일
(0.20 ~ 0.50 + % 또는 0.20 ~ 0.50 – %) 풀 스케일
(0.50 ~ 0.90 + % 또는 0.50 ~ 0.90 – %) 풀 스케일
(0.90 ~ + % 또는 0.90 ~ – %) 풀 스케일 이상
0.90 ~ ± % 풀 스케일 이상

작동 온도

LVDT의 작동 온도는 다음과 같습니다.

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF 이상. 장치가 정확하게 작동해야하는 온도 범위입니다.

측정 범위

IVDT 측정 범위에는 다음이 포함됩니다.

0.02 인치, (0.02-0.32 인치), (0.32-4.0 인치), (4.0-20.0 인치), (± 20.0 인치)

정확성

데이터 양의 실제 값 간의 차이 비율을 설명합니다.

산출

전류, 전압 또는 주파수

상호 작용

RS232와 같은 직렬 프로토콜 또는 IEEE488과 같은 병렬 프로토콜.

LVDT 유형

주파수 기반, 전류 균형 AC / AC 기반 또는 DC / DC 기반.

LVDT 그래프

LVDT 그래프 다이어그램은 샤프트의 변동과 그 결과를 널 지점으로부터의 차동 AC 출력 크기 및 전자 장치의 직류 출력 측면에서 보여줍니다.

코어 위치에서 샤프트 변위의 최대 값은 주로 민감도 계수와 주 여자 전압의 진폭에 따라 달라집니다. 참조 된 주 여자 전압이 코일의 주 권선에 지정 될 때까지 샤프트는 영점 위치에 있습니다.

LVDT 샤프트 변형

그림에서 볼 수 있듯이 DC o / p 극성 또는 위상 편이는 주로 LVDT 모듈의 o / p 선형성과 같은 특성을 나타 내기 위해 null point에 대한 샤프트의 위치를 정의합니다.

선형 가변 차동 변압기 예

LVDT의 스트로크 길이는 ± 120mm이며 20mV / mm의 분해능을 생성합니다. 따라서 1) 최대 o / p 전압을 찾습니다. 2) 코어가 null 위치에서 110mm로 이동 한 후의 o / p 전압, c) o / p 전압이 2.75V 일 때 중간에서 코어의 위치, d) 코어가 + 60mm 변위에서 -60mm로 이동하면 o / p 전압 내에서 변화를 찾습니다.

ㅏ). 가장 높은 o / p 전압은 VOUT입니다.

1mm의 움직임이 20mV를 생성하면 120mm의 움직임이 생성됩니다.

VOUT = 20mV x 120mm = 0.02 x 120 = ± 2.4Volts

비). 110mm 코어 변위의 VOUT

120mm의 코어 변위가 2.4V 출력을 생성하면 110mm의 움직임으로 인해

Vout = 코어 X VMAX의 변위

Vout = 110 X 2.4 / 120 = 2.2 볼트

LVDT의 전압 변위

c) VOUT = 2.75V 일 때 코어의 위치

Vout = 코어 X VMAX의 변위

변위 = Vout X 길이 / VMax

D = 2.75 X 120 / 2.4 = 137.5mm

디). 변위 + 60mm에서 -60mm로 전압 변화

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

따라서 코어가 각각 + 60mm에서 -60mm로 이동할 때 출력 전압의 변화는 + 1.2V에서 -1.2V까지입니다.

변위 변환기는 길이가 다른 다양한 크기로 제공됩니다. 이 변환기는 긴 스트로크를 결정할 수있는 몇 mm ~ 1s를 측정하는 데 사용됩니다. 그러나 LVDT가 직선 내에서 선형 이동을 계산할 수있는 경우 LVDT (Rotary Variable Differential Transformer)라고하는 각도 이동을 측정하기 위해 LVDT가 변경됩니다.