Le terme LVDT ou transformateur différentiel variable linéaire est un transducteur à disposition linéaire robuste et complet et naturellement sans friction. Ils ont un cycle de vie sans fin lorsqu'ils sont utilisés correctement. Parce que le LVDT contrôlé par CA n'inclut pas tout type d'électronique , ils étaient destinés à fonctionner à des températures très basses sinon jusqu'à 650 ° C (1200 ° F) dans des environnements insensibles. Les applications des LVDT comprennent principalement l'automatisation, les turbines de puissance, les avions, l'hydraulique, les réacteurs nucléaires, les satellites et bien d'autres. Ces types de transducteurs contiennent de faibles phénomènes physiques et une répétition exceptionnelle.
Le LVDT modifie une dislocation linéaire d'une position mécanique en un signal électrique relatif comprenant la phase et l'amplitude des informations de direction et de distance. Le fonctionnement du LVDT ne nécessite pas de liaison électrique entre les parties en contact et la bobine, mais dépend en variante du couplage électromagnétique.
Qu'est-ce qu'un LVDT (transformateur différentiel à variable linéaire)?
La forme complète LVDT est «transformateur différentiel variable linéaire» est LVDT. Généralement, LVDT est un type normal de transducteur. La fonction principale de ceci est de convertir le mouvement rectangulaire d'un objet en signal électrique équivalent. LVDT est utilisé pour calculer le déplacement et travaille sur le transformateur principe.
Le diagramme de capteur LVDT ci-dessus comprend un noyau ainsi qu'un ensemble de bobine. Ici, le noyau est protégé par la chose dont l'emplacement est en cours de calcul, tandis que l'ensemble de bobine est augmenté jusqu'à une structure stationnaire. L'ensemble de bobine comprend trois bobines enroulées de fil sur la forme creuse. La bobine intérieure est la principale, qui est alimentée par une source CA. Le flux magnétique généré par le principal est attaché aux deux bobines mineures, créant une tension alternative dans chaque bobine.
Transformateur différentiel variable linéaire
Le principal avantage de ce transducteur, par rapport aux autres types de LVDT, est sa ténacité. Comme il n'y a pas de contact de matériau à travers le composant de détection.
Parce que la machine dépend de la combinaison de flux magnétique, ce transducteur peut avoir une résolution illimitée. Ainsi, la fraction minimale de progression peut être remarquée par un outil de conditionnement de signal approprié, et la résolution du transducteur est exclusivement déterminée par la déclaration du DAS (système d’acquisition de données).
Construction de transformateur différentiel variable linéaire
LVDT comprend un formeur cylindrique, qui est délimité par un enroulement principal dans le moyeu du premier et les deux enroulements LVDT mineurs sont enroulés sur les surfaces. La quantité de torsions dans les deux enroulements mineurs est équivalente, mais ils sont inversés l'un à l'autre dans le sens horaire et anti-horaire.
Construction de transformateur différentiel variable linéaire
Pour cette raison, les tensions o / p seront la variation des tensions entre les deux bobines mineures. Ces deux bobines sont désignées par S1 & S2. Le noyau de fer Esteem est situé au milieu de la forme cylindrique. La tension d'excitation du courant alternatif est de 5 à 12 V et la fréquence de fonctionnement est de 50 à 400 HZ.
Principe de fonctionnement du LVDT
Le principe de fonctionnement du transformateur différentiel variable linéaire ou de la théorie de fonctionnement LVDT est l'induction mutuelle. La luxation est une énergie non électrique qui se transforme en énergie électrique . Et comment l'énergie est modifiée est discutée en détail dans le fonctionnement d'un LVDT.
Principe de fonctionnement LVDT
Fonctionnement d'un LVDT
Le fonctionnement du schéma de circuit LVDT peut être divisé en trois cas en fonction de la position du noyau de fer dans le formeur isolé.
- Dans le cas 1: Lorsque le noyau du LVDT est à l'emplacement nul, le flux des deux enroulements mineurs sera égal, de sorte que l'e.m.f induit est similaire dans les enroulements. Donc, pour aucune dislocation, la valeur de sortie (een dehors) est égal à zéro car e1 et e2 sont équivalents. Ainsi, il illustre qu'aucune luxation n'a eu lieu.
- Dans le cas 2: Lorsque le noyau du LVDT est décalé jusqu'au point nul. Dans ce cas, le flux impliquant l'enroulement mineur S1 est additionnel par rapport au flux se connectant à l'enroulement S2. Pour cette raison, e1 sera ajouté comme celui de e2. En raison de cette een dehors(tension de sortie) est positive.
- Dans le cas 3: Lorsque le noyau du LVDT est déplacé vers le bas au point nul, dans ce cas, la quantité de e2 sera ajoutée à celle de e1. En raison de cette een dehorsla tension de sortie sera négative plus elle illustre le o / p vers le bas sur le point de localisation.
Quelle est la sortie de LVDT?
La sortie de l'appareil de mesure comme le LVDT ou le transformateur différentiel variable linéaire est une onde sinusoïdale d'amplitude proportionnelle à l'emplacement décentré et à 0⁰ sinon 180⁰ de phase en fonction du côté situé du noyau. Ici, un redressement pleine onde est utilisé pour démoduler le signal. La valeur la plus élevée de l'arrêt du moteur (EOUT) se produit au déplacement du noyau le plus élevé à partir de la position médiane. C'est une fonction d'amplitude de la tension d'excitation du côté principal ainsi que du facteur de sensibilité du type spécifique de LVDT. En général, il est assez considérable chez RMS.
Pourquoi utiliser un LVDT?
Un capteur de position comme LVDT est idéal pour plusieurs applications. Voici une liste des raisons pour lesquelles il est utilisé.
La vie mécanique est infinie
Ce type de capteur ne peut pas être remplacé même après des millions de cycles et de décennies.
Noyau et bobine séparables
Les LVDT sont des pompes, des vannes et des systèmes de niveau utilisés. Le noyau du LVDT peut être exposé à des médias à la température et à la haute pression chaque fois que les bobines et le boîtier peuvent être séparés par un tube en métal, en verre, sinon des manchons, etc.
La mesure est sans friction
La mesure du LVDT est sans friction car il n'y a pas de pièces de friction, aucune erreur et aucune résistance.
La résolution est infinie
En utilisant les LVDT, les petits mouvements peuvent également être calculés avec précision.
La répétabilité est excellente
Les LVDT ne flottent pas, sinon ils deviennent finalement bruyants même après des décennies.
Insensibilité au mouvement du noyau transversal
La qualité des mesures ne peut être compromise ni sensations ni zigzags.
La répétabilité est nulle
De 300oF à 1000oF, ces capteurs vous fournissent toujours un point de référence fiable
- Inutile de l'électronique embarquée
- Sortie complète
- La personnalisation est possible pour tout type d'application
Différents types de LVDT
Les différents types de LVDT sont les suivants.
Armature captive LVDT
Ces types de LVDT sont supérieurs pour les longues séries de travail. Ces LVDT aideront à éviter des agencements incorrects car ils sont dirigés et contrôlés par des assemblages à faible résistance.
Armatures non guidées
Ces types de LVDT ont un comportement de résolution illimité, le mécanisme de ce type de LVDT est un plan sans usure qui ne contrôle pas le mouvement des données calculées. Ce LVDT est connecté à l'échantillon à calculer, s'insérant mollement dans le cylindre, impliquant le corps du transducteur linéaire à tenir indépendamment.
Forcer les armatures étendues
Utiliser des mécanismes à ressort internes, moteurs électriques pour faire avancer l'armature constamment à son niveau le plus élevé possible. Ces armatures sont utilisées dans les LVDT pour les applications mobiles lentes. Ces appareils ne nécessitent aucune connexion entre l'armature et l'échantillon.
Les transducteurs à déplacement variable linéaire sont généralement utilisés dans les outils d'usinage actuels, la robotique ou le contrôle de mouvement, l'avionique et l'automatisation. Le choix d'un type de LVDT applicable peut être mesuré à l'aide de certaines spécifications.
Caractéristiques LVDT
Les caractéristiques du LVDT sont principalement discutées dans trois cas comme la position nulle, la position la plus haute à droite et la position la plus haute à gauche.
Position nulle
La procédure de travail du LVDT peut être illustrée à une position axiale nulle sinon nulle par la figure suivante. Dans cette condition, l'arbre peut être situé exactement au centre des enroulements S1 et S2. Ici, ces enroulements sont des enroulements secondaires, qui augmentent la génération de flux équivalent ainsi que la tension induite aux bornes de la borne suivante en conséquence. Cet emplacement est également appelé une position nulle.
LVDT en position nulle
La séquence de phase de sortie ainsi que la différenciation de l'amplitude de sortie par rapport aux signaux d'entrée qui dérivent le déplacement et le mouvement du noyau. La disposition de l'arbre à l'emplacement neutre ou à zéro indique principalement que les tensions induites à travers les enroulements secondaires qui sont connectés en série sont équivalentes et inversement proportionnelles par rapport à la tension nette o / p.
EV1 = EV2
Eo = EV1– EV2 = 0 V
Position la plus haute à droite
Dans ce cas, la position la plus haute à droite est indiquée dans la figure ci-dessous. Une fois que l'arbre est déplacé dans la direction du côté droit, une force énorme peut être générée à travers l'enroulement S2, d'autre part, la force minimale peut être produite à travers l'enroulement S1.
LVDT à droite
Ainsi, la «E2» (tension induite) est considérablement supérieure à E1. Les équations des tensions différentielles résultantes sont présentées ci-dessous.
Pour EV2 = - EV1
Position maximale à gauche
Dans la figure suivante, l’arbre peut être plus incliné dans la direction du côté gauche, puis un flux élevé peut être généré à travers l’enroulement S1 et une tension peut être induite à travers «E1» lorsque «E2» est diminué. L'équation pour cela est donnée ci-dessous.
Pour = EV1 - EV2
La sortie LVDT finale peut être calculée en termes de fréquence, de courant ou de tension. La conception de ce circuit peut également être réalisée avec des circuits basés sur des microcontrôleurs tels que PIC, Arduino, etc.
LVDT à gauche
Spécifications LVDT
Les spécifications de LVDT comprennent les suivantes.
Linéarité
Différence la plus élevée entre la proportion droite entre la distance calculée et la distance o / p sur la plage de calcul.
- > (0,025 +% ou 0,025 -%) Pleine échelle
- (0,025 à 0,20 +% ou 0,025 à 0,20 -%) Pleine échelle
- (0,20 à 0,50 +% ou 0,20 à 0,50 -%) Pleine échelle
- (0,50 à 0,90 +% ou 0,50 à 0,90 -%) Pleine échelle
- (0,90 à +% ou 0,90 à -%) Pleine échelle et plus
- 0,90 à ±% pleine échelle et plus
Températures de fonctionnement
Les températures de fonctionnement du LVDT comprennent
> -32 ° F, (-32-32 ° F), (32 -175 ° F), (175-257 ° F), 257 ° F et plus. La plage de température dans laquelle l'appareil doit fonctionner avec précision.
Gamme de mesure
La gamme de mesure IVDT comprend
0,02 ', (0,02-0,32'), (0,32 - 4,0 '), (4,0-20,0'), (± 20,0 ')
Précision
Explique le pourcentage de la différence entre la valeur réelle de la quantité de données.
Production
Courant, tension ou fréquence
Interface
Un protocole série comme RS232 ou un protocole parallèle comme IEEE488.
Types LVDT
Basé sur la fréquence, sur la balance de courant AC / AC ou DC / DC.
Graphique LVDT
Les diagrammes de graphe LVDT sont présentés ci-dessous et montrent les variations de l'arbre ainsi que leur résultat en termes de magnitude de sortie CA différentielle à partir d'un point nul et de sortie de courant continu de l'électronique.
La valeur maximale du déplacement de l'arbre à partir de l'emplacement du noyau dépend principalement du facteur de sensibilité ainsi que de l'amplitude de la tension d'excitation principale. L'arbre reste à la position zéro jusqu'à ce qu'une tension d'excitation principale référencée soit spécifiée à l'enroulement principal de la bobine.
Variations d'arbre LVDT
Comme le montre la figure, la polarité DC o / p ou déphasage définit principalement la position de l'arbre pour le point nul pour représenter la propriété comme la linéarité o / p du module de LVDT.
Exemple de transformateur différentiel variable linéaire
La longueur de course d'un LVDT est de ± 120 mm et génère 20 mV / mm de résolution. Donc, 1). Trouvez la tension o / p maximale, 2) la tension o / p une fois que le noyau est décalé de 110 mm de son emplacement nul, c) la position du noyau à partir du milieu une fois que la tension o / p est de 2,75 V, d) trouver le changement dans la tension o / p une fois que le noyau est décalé du déplacement de + 60 mm à -60 mm.
une). La tension o / p la plus élevée est VOUT
Si un mm de mouvement génère 20 mV, alors 120 mm de mouvement génère
VOUT = 20 mV x 120 mm = 0,02 x 120 = ± 2,4 volts
b). VOUT avec 110 mm de déplacement de noyau
Si un déplacement du noyau de 120 mm génère une sortie de 2,4 volts, alors un mouvement de 110 mm produit
Vout = déplacement du noyau X VMAX
Vout = 110 X 2,4 / 120 = 2,2 volts
Le déplacement de tension du LVDT
c) .La position du noyau lorsque VOUT = 2,75 volts
Vout = déplacement du noyau X VMAX
Déplacement = Vout X longueur / VMax
D = 2,75 X 120 / 2,4 = 137,5 mm
ré). Le changement de tension du déplacement de + 60 mm à -60 mm
Vchange = + 60 mm - (-60 mm) X 2,4 V / 130 = 120 X 2,4 / 130 = 2,215
Ainsi, le changement de tension de sortie va de +1,2 volts à -1,2 volts lorsque le noyau passe de + 60 mm à -60 mm respectivement.
Les capteurs de déplacement sont disponibles en différentes tailles avec différentes longueurs. Ces transducteurs sont utilisés pour mesurer quelques mm à 1 s qui peuvent déterminer de longues courses. Cependant, lorsque les LVDT sont capables de calculer le mouvement linéaire dans une ligne droite, alors il y a un changement dans le LVDT pour mesurer le mouvement angulaire connu sous le nom de RVDT (Rotary Variable Differential Transformer).
Avantages et inconvénients du LVDT
Les avantages et inconvénients du LVDT sont les suivants.
- La mesure de la plage de déplacement du LVDT est très élevée et varie de 1,25 mm à -250 mm.
- La sortie LVDT est très élevée et ne nécessite aucune extension. Il possède une grande compassion qui est normalement d'environ 40V / mm.
- Lorsque le noyau se déplace dans un formateur creux, par conséquent, il n'y a pas de défaillance de l'entrée de déplacement pendant la perte par frottement, il fait donc d'un LVDT un dispositif précis.
- LVDT démontre une petite hystérésis et donc la répétition est exceptionnelle dans toutes les situations
- La consommation électrique du LVDT est très faible d'environ 1W, comme évalué par un autre type de transducteurs.
- LVDT transforme la dislocation linéaire en une tension électrique simple à progresser.
- LVDT est réactif pour s'éloigner des champs magnétiques, il a donc constamment besoin d'un système pour les empêcher de dériver des champs magnétiques.
- Il est acquis que les LVDT sont plus avantageux que tout autre type de transducteur inductif.
- LVDT est endommagé par la température ainsi que par les vibrations.
- Ce transformateur a besoin de grands déplacements pour obtenir une sortie différentielle significative
- Ceux-ci sont sensibles aux champs magnétiques parasites
- L'instrument de réception doit être choisi pour fonctionner sur des signaux AC, sinon un démodulateur n / w doit être utilisé si un o / p DC est nécessaire
- La réponse dynamique limitée est là mécaniquement à travers la masse du noyau et électriquement à travers la tension appliquée.
Applications de transformateur différentiel variable linéaire
Les applications du transducteur LVDT incluent principalement où les dislocations à calculer vont d'une division de mm à seulement quelques cm.
- Le capteur LVDT fonctionne comme le transducteur principal, et cela change la dislocation en un signal électrique droit.
- Ce transducteur peut également fonctionner comme transducteur secondaire.
- LVDT est utilisé pour mesurer le poids, la force et aussi la pression
- Dans les guichets automatiques pour l'épaisseur des billets d'un dollar
- Utilisé pour les tests d'humidité du sol
- Dans les machines pour faire des PILULES
- Robot nettoyeur
- Il est utilisé dans les dispositifs médicaux pour le sondage cérébral
- Certains de ces transducteurs sont utilisés pour calculer la pression et la charge
- Les LVDT sont principalement utilisés dans les industries ainsi que servomécanismes .
- Autres applications telles que les turbines de puissance, l'hydraulique, l'automatisation, les avions et les satellites
À partir des informations ci-dessus enfin, nous pouvons conclure que les caractéristiques des LVDT présentent certaines caractéristiques et avantages importants, dont la plupart découlent des principes physiques fondamentaux de fonctionnement ou des matériaux et techniques utilisés dans leur construction. Voici une question pour vous, quelle est la plage de sensibilité LVDT normale?
