Linear Variable Differential Transformer (LVDT) dan Cara Kerjanya

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Istilah LVDT atau Transformator Diferensial Variabel Linear adalah transduser pengaturan linier yang kuat dan lengkap dan tanpa gesekan alami. Mereka memiliki siklus hidup yang tidak ada habisnya bila digunakan dengan benar. Karena LVDT yang dikendalikan AC tidak termasuk segala jenis elektronik , mereka dimaksudkan untuk bekerja pada suhu yang sangat rendah atau hingga 650 ° C (1200 ° F) di lingkungan yang tidak sensitif. Aplikasi LVDT terutama mencakup otomatisasi, turbin daya, pesawat terbang, hidraulik, reaktor nuklir, satelit, dan banyak lagi. Ini jenis transduser mengandung fenomena fisik yang rendah dan pengulangan yang luar biasa.

LVDT mengubah dislokasi linier dari posisi mekanis menjadi sinyal listrik relatif termasuk fase dan amplitudo informasi arah dan jarak. Pengoperasian LVDT tidak memerlukan ikatan listrik antara bagian yang bersentuhan dan kumparan, tetapi sebagai alternatif bergantung pada kopling elektromagnetik.




Apa itu LVDT (Linear Variable Differential Transformer)?

Bentuk lengkap LVDT adalah 'Transformator Diferensial Variabel Linear' adalah LVDT. Umumnya, LVDT adalah jenis transduser normal. Fungsi utamanya adalah untuk mengubah gerakan persegi panjang suatu benda menjadi sinyal listrik yang setara. LVDT digunakan untuk menghitung perpindahan dan bekerja trafo prinsip.

Diagram sensor LVDT di atas terdiri dari inti serta rakitan koil. Di sini, inti dilindungi oleh benda yang lokasinya sedang dihitung, sedangkan rakitan kumparan ditingkatkan menjadi struktur stasioner. Perakitan kumparan mencakup tiga kumparan lilitan kawat pada bentuk berongga. Kumparan dalam adalah kumparan utama, yang diberi energi oleh sumber AC. Fluks magnet yang dihasilkan oleh induk dipasang pada dua kumparan minor, menghasilkan tegangan AC di setiap kumparan.



Transformator Diferensial Variabel Linear

Transformator Diferensial Variabel Linear

Manfaat utama transduser ini, jika dibandingkan dengan jenis LVDT lainnya, adalah ketangguhan. Karena tidak ada kontak material di seluruh komponen penginderaan.

Karena mesin bergantung pada kombinasi fluks magnet, transduser ini dapat memiliki resolusi yang tidak terbatas. Jadi, fraksi kemajuan minimum dapat diketahui oleh alat pengkondisian sinyal yang sesuai, dan resolusi transduser ditentukan secara eksklusif oleh deklarasi DAS (sistem akuisisi data).


Konstruksi Transformator Diferensial Variabel Linear

LVDT terdiri dari pembentuk silinder, yang dibatasi oleh satu belitan utama di hub pembentuk dan dua belitan LVDT minor dililitkan pada permukaan. Jumlah lilitan pada kedua lilitan minor sama, tetapi keduanya dibalik satu sama lain seperti arah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.

Konstruksi Transformator Diferensial Variabel Linear

Konstruksi Transformator Diferensial Variabel Linear

Untuk alasan ini, tegangan output daya akan menjadi variasi tegangan di antara dua kumparan minor. Kedua kumparan ini dilambangkan dengan S1 & S2. Inti besi Esteem terletak di tengah bekas silinder. Tegangan eksitasi AC adalah 5-12V dan frekuensi operasi diberikan oleh 50 hingga 400 HZ.

Prinsip Kerja LVDT

Prinsip kerja transformator diferensial variabel linier atau teori kerja LVDT adalah induksi timbal balik. Dislokasi adalah energi nonelektrik yang diubah menjadi energi listrik . Dan, bagaimana energi diubah dibahas secara rinci dalam kerja LVDT.

Prinsip Kerja LVDT

Prinsip Kerja LVDT

Bekerja dari LVDT

Cara kerja diagram rangkaian LVDT dapat dibagi menjadi tiga kasus berdasarkan posisi inti besi di bekas yang diisolasi.

  • Dalam Kasus-1: Ketika inti LVDT berada di lokasi nol, maka kedua fluks belitan minor akan sama, sehingga ggl yang diinduksi serupa pada belitan. Jadi untuk tidak ada dislokasi, nilai keluaran (edi luar) adalah nol karena e1 & e2 sama. Dengan demikian, ini menggambarkan bahwa tidak terjadi dislokasi.
  • Dalam Kasus-2: Ketika inti LVDT digeser ke titik nol. Dalam hal ini, fluks yang melibatkan belitan minor S1 ditambahkan sebagai kontras dengan fluks yang terhubung dengan belitan S 2. Karena alasan ini, e1 akan ditambahkan seperti pada e2. Karena ini edi luar(tegangan keluaran) positif.
  • Dalam Kasus-3: Ketika inti LVDT digeser ke bawah ke titik nol, Dalam hal ini, jumlah e2 akan ditambahkan seperti pada e1. Karena ini edi luartegangan keluaran akan menjadi negatif plus itu menggambarkan output daya turun pada titik lokasi.

Apa Output dari LVDT?

Output dari alat pengukur seperti LVDT atau transformator diferensial variabel linier adalah gelombang sinus melalui amplitudo yang sebanding dengan lokasi off-center & 0⁰ atau 180⁰ fase berdasarkan sisi inti yang terletak. Di sini, penyearah gelombang penuh digunakan untuk mendemodulasi sinyal. Nilai engine out (EOUT) tertinggi terjadi pada perpindahan inti tertinggi dari posisi tengah. Ini adalah fungsi amplitudo dari tegangan eksitasi sisi utama serta faktor sensitivitas dari tipe tertentu dari LVDT. Secara umum, ini cukup penting di RMS.

Mengapa menggunakan LVDT?

Sensor posisi seperti LVDT ideal untuk beberapa aplikasi. Berikut adalah daftar alasan mengapa itu digunakan.

Kehidupan Mekanis Tidak Terbatas

Sensor semacam ini tidak dapat diganti bahkan setelah jutaan siklus & dekade.

Inti & Coil yang Dapat Dipisahkan

LVDT adalah pompa, katup & sistem level bekas. Inti LVDT dapat terkena media pada suhu & tekanan tinggi setiap kali kumparan & rumahan dapat dipisahkan melalui logam, tabung kaca atau selongsong, dll.

Pengukuran Tanpa Gesekan

Pengukuran LVDT tidak memiliki gesekan karena tidak ada bagian gesekan, tidak ada kesalahan, dan tidak ada hambatan.

Resolusi adalah Tak Terbatas

Dengan menggunakan LVDT, gerakan kecil juga dapat dihitung dengan tepat.

Pengulangan sangat baik

LVDT tidak mengapung jika tidak menjadi berisik akhirnya bahkan setelah beberapa dekade.

Ketidakpekaan terhadap Gerakan Inti Lintas-Aksial

Kualitas pengukuran tidak dapat dikompromikan baik sensasi maupun zig zag.

Pengulangan adalah Null

Dari 300oF - 1000oF, sensor ini selalu memberi Anda titik referensi yang andal

  • Tidak Diperlukan Elektronik On-Board
  • Output Lengkap
  • Kustomisasi Dimungkinkan untuk Semua Jenis Aplikasi

Berbagai Jenis LVDT

Jenis LVDT yang berbeda termasuk yang berikut ini.

Captive Armature LVDT

Jenis LVDT ini lebih baik untuk rangkaian kerja yang panjang. LVDT ini akan membantu mencegah pengaturan yang salah karena diarahkan dan dikendalikan oleh rakitan resistansi rendah.

Armatures terarah

Jenis LVDT ini memiliki perilaku resolusi tidak terbatas, mekanisme jenis LVDT ini adalah paket tanpa keausan yang tidak mengontrol gerakan data yang dihitung. LVDT ini terhubung ke sampel yang akan dihitung, dipasang lemas di silinder, yang melibatkan badan transduser linier untuk dipegang secara independen.

Paksa Armatur Diperpanjang

Memanfaatkan mekanisme pegas internal, motor listrik untuk memajukan angker secara konstan ke level maksimal yang dapat dicapai. Armatur ini digunakan di LVDT untuk aplikasi yang bergerak lamban. Perangkat ini tidak memerlukan koneksi apa pun antara angker dan spesimen.

Transduser Pemindahan Variabel Linear biasanya digunakan pada alat permesinan saat ini, robotika, atau kontrol gerak, avionik, dan otomatis. Pilihan jenis LVDT yang berlaku dapat diukur dengan menggunakan beberapa spesifikasi.

Karakteristik LVDT

Karakteristik LVDT terutama dibahas dalam tiga kasus seperti posisi nol, posisi kanan tertinggi & posisi kiri tertinggi.

Posisi Null

Prosedur kerja LVDT dapat diilustrasikan di tempat aksial nol jika tidak nol dengan gambar berikut. Dalam kondisi ini, poros dapat ditempatkan tepat di tengah belitan S1 dan S2. Di sini, belitan ini adalah belitan sekunder, yang meningkatkan pembangkitan fluks ekivalen serta tegangan induksi di terminal berikutnya secara bersamaan. Lokasi ini juga disebut posisi nol.

LVDT di Null Possition

LVDT pada Posisi Null

Urutan fasa keluaran serta diferensiasi besaran keluaran sehubungan dengan sinyal masukan yang memperoleh perpindahan dan pergerakan inti. Susunan poros di lokasi netral atau di nol terutama menunjukkan bahwa tegangan yang diinduksi melintasi belitan sekunder yang dihubungkan secara seri adalah setara & berbanding terbalik sehubungan dengan tegangan output daya bersih.

EV1 = EV2

Eo = EV1– EV2 = 0 V.

Posisi Kanan Tertinggi

Dalam hal ini, posisi kanan tertinggi ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Setelah poros digeser ke arah sisi kanan, maka gaya yang sangat besar dapat dihasilkan melintasi belitan S2, sebaliknya, gaya minimum dapat dihasilkan melalui belitan S1.

LVDT di Kanan

LVDT di Kanan

Dengan demikian, 'E2' (Tegangan induksi) jauh lebih unggul dari E1. Persamaan tegangan diferensial resultan ditunjukkan di bawah ini.

Untuk EV2 = - EV1

Posisi Kiri Maksimum

Pada gambar berikut, poros dapat lebih condong ke arah sisi kiri, kemudian fluks tinggi dapat dihasilkan melintasi belitan S1 & tegangan dapat diinduksi melintasi 'E1' ketika 'E2' diturunkan. Persamaan untuk ini diberikan di bawah ini.

Untuk = EV1 - EV2

Output LVDT akhir dapat dihitung dalam hal frekuensi, arus, atau tegangan. Perancangan rangkaian ini juga dapat dilakukan dengan rangkaian berbasis mikrokontroler seperti PIC, Arduino, dll.

LVDT di Kiri

LVDT di Kiri

Spesifikasi LVDT

Spesifikasi LVDT meliputi yang berikut ini.

Linearitas

Perbedaan tertinggi dari proporsi lurus antara jarak yang dihitung dan jarak output daya di atas rentang penghitungan.

  • > (0,025 +% atau 0,025 -%) Skala Penuh
  • (0,025 hingga 0,20 +% atau 0,025 hingga 0,20 -%) Skala Penuh
  • (0,20 hingga 0,50 +% atau 0,20 hingga 0,50 -%) Skala Penuh
  • (0,50 hingga 0,90 +% atau 0,50 hingga 0,90 -%) Skala Penuh
  • (0,90 hingga +% atau 0,90 hingga -%) Skala Penuh dan lebih tinggi
  • 0,90 hingga ±% Skala Penuh & Lebih Tinggi

Suhu Pengoperasian

Suhu operasi LVDT termasuk

> -32ºF, (-32-32ºF), (32 -175ºF), (175-257ºF), 257ºF & lebih tinggi. Kisaran suhu di mana perangkat harus beroperasi secara akurat.

Rentang Pengukuran

Rentang pengukuran IVDT meliputi

0,02 ″, (0,02-0,32 ″), (0,32 - 4,0 ″), (4,0-20,0 ″), (± 20,0 ″)

Ketepatan

Menjelaskan persentase perbedaan antara nilai asli dari jumlah data.

Keluaran

Arus, Tegangan, atau Frekuensi

Antarmuka

Protokol serial seperti RS232, atau protokol Paralel seperti IEEE488.

Jenis LVDT

Berbasis Frekuensi, Arus Keseimbangan Berbasis AC / AC, atau berbasis DC / DC.

Grafik LVDT

Diagram grafik LVDT ditunjukkan di bawah ini yang menunjukkan variasi dalam poros serta hasilnya dalam hal besaran keluaran AC diferensial dari titik nol & keluaran arus searah dari elektronik.

Nilai maksimum perpindahan poros dari lokasi inti terutama bergantung pada faktor sensitivitas serta amplitudo tegangan eksitasi utama. Poros tetap pada posisi nol sampai tegangan eksitasi utama yang direferensikan ditentukan ke belitan utama kumparan.

Variasi Poros LVDT

Variasi Poros LVDT

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, polaritas DC output daya atau pergeseran fasa terutama menentukan posisi poros untuk titik nol untuk mewakili properti seperti linieritas output daya modul LVDT.

Contoh Transformator Diferensial Variabel Linear

Panjang goresan LVDT adalah ± 120mm & menghasilkan resolusi 20mV / mm. Jadi, 1). Temukan tegangan output daya maksimum, 2) tegangan output daya setelah inti digeser 110mm dari lokasi nolnya, c) posisi inti dari tengah setelah tegangan output daya 2,75 V, d) temukan perubahan dalam tegangan output daya setelah inti digeser dari perpindahan + 60mm ke -60mm.

Sebuah). Tegangan output daya tertinggi adalah VOUT

Jika satu mm gerakan menghasilkan 20mV, maka gerakan 120mm menghasilkan gerakan

VOUT = 20mV x 120mm = 0,02 x 120 = ± 2,4Volts

b). VOUT dengan perpindahan inti 110mm

Jika perpindahan inti 120mm menghasilkan output 2,4 volt, maka gerakan 110mm menghasilkan

Vout = perpindahan inti X VMAX

Vout = 110 X 2,4 / 120 = 2,2 volt

Perpindahan tegangan LVDT

c). Posisi inti saat VOUT = 2,75 volt

Vout = perpindahan inti X VMAX

Perpindahan = panjang Vout X / VMax

D = 2,75 X 120 / 2,4 = 137,5 mm

d). Perubahan tegangan dari perpindahan + 60mm menjadi -60mm

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

Dengan demikian perubahan tegangan keluaran berkisar dari +1,2 volt menjadi -1,2 volt ketika inti bergeser dari + 60mm ke -60mm.

Transduser perpindahan tersedia dalam berbagai ukuran dengan panjang berbeda. Transduser ini digunakan untuk mengukur beberapa mms hingga 1 detik yang dapat menentukan gerakan panjang. Namun ketika LVDT mampu menghitung gerakan linier dalam garis lurus, maka terjadi perubahan pada LVDT untuk mengukur gerakan sudut yang dikenal sebagai RVDT (Transformator Diferensial Variabel Putar).

Keuntungan dan Kerugian LVDT

Keuntungan dan kerugian LVDT meliputi yang berikut ini.

  • Pengukuran jarak perpindahan LVDT sangat tinggi, dan berkisar antara 1,25 mm hingga -250 mm.
  • Keluaran LVDT sangat tinggi, dan tidak memerlukan ekstensi apa pun. Itu memiliki kasih sayang yang tinggi yang biasanya sekitar 40V / mm.
  • Ketika inti bergerak dalam bekas berlubang akibatnya tidak ada kegagalan input perpindahan saat kehilangan gesekan, sehingga membuat LVDT menjadi perangkat yang tepat.
  • LVDT mendemonstrasikan histeresis kecil sehingga pengulangan menjadi luar biasa di semua situasi
  • Konsumsi daya LVDT sangat rendah sekitar 1W sebagaimana dievaluasi oleh jenis transduser lain.
  • LVDT mengubah dislokasi linier menjadi tegangan listrik yang mudah dikembangkan.
  • LVDT bersifat responsif untuk menjauh dari medan magnet, oleh karena itu LVDT senantiasa membutuhkan sistem untuk menjaganya dari medan magnet melayang.
  • Disimpulkan bahwa LVDT lebih menguntungkan dibandingkan dengan transduser induktif apa pun.
  • LVDT rusak oleh suhu dan juga getaran.
  • Trafo ini membutuhkan perpindahan yang besar untuk mendapatkan keluaran diferensial yang signifikan
  • Ini responsif terhadap medan magnet yang menyimpang
  • Instrumen penerima harus dipilih untuk bekerja pada sinyal AC jika tidak, demodulator n / w harus digunakan jika output daya dc diperlukan
  • Respon dinamis terbatas ada secara mekanis melalui massa inti & secara elektrik melalui tegangan yang diberikan.

Aplikasi Transformator Diferensial Variabel Linear

Aplikasi transduser LVDT terutama mencakup tempat dislokasi yang akan dihitung mulai dari pembagian mm hingga hanya beberapa cm.

  • Sensor LVDT berfungsi sebagai transduser utama, dan itu mengubah dislokasi menjadi sinyal listrik lurus.
  • Transduser ini juga dapat berfungsi sebagai transduser sekunder.
  • LVDT digunakan untuk mengukur berat, gaya, dan juga tekanan
  • Di ATM untuk ketebalan uang Dolar
  • Digunakan untuk pengujian kelembaban tanah
  • Di mesin untuk membuat PILLS
  • Pembersih robotik
  • Ini digunakan dalam perangkat medis untuk memeriksa otak
  • Beberapa transduser ini digunakan untuk menghitung tekanan dan beban
  • LVDT juga banyak digunakan di industri servomekanisme .
  • Aplikasi lain seperti turbin daya, hidraulik, otomasi, pesawat terbang, dan satelit

Dari informasi di atas akhirnya, kita dapat menyimpulkan bahwa karakteristik LVDT memiliki fitur dan manfaat signifikan tertentu, yang sebagian besar berasal dari prinsip fisik dasar operasi atau dari bahan dan teknik yang digunakan dalam konstruksinya. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, berapa kisaran sensitivitas LVDT yang normal?