Lineer o'zgaruvchan differentsial transformator - Linear variable differential transformer

LVDT ning kesilgan ko'rinishi. Oqim birlamchi lasan orqali boshqariladi A, induksion tokni ikkinchi darajali g'altaklar orqali hosil bo'lishiga olib keladi B.
Aylanadigan o'zgaruvchan differentsial transformatorning printsipi

The chiziqli o'zgaruvchan differentsial transformator (LVDT) (shuningdek deyiladi chiziqli o'zgaruvchan siljish transformatori,[1] chiziqli o'zgaruvchan siljish o'tkazgich, [2] yoki oddiygina differentsial transformator[3]) elektrning bir turi transformator chiziqli siljishni (pozitsiyani) o'lchash uchun ishlatiladi. Qaytib siljishni o'lchash uchun ishlatiladigan ushbu moslamaning hamkasbi aylanuvchi o'zgaruvchan differentsial transformator deb ataladi (RVDT ).

Kirish

LVDTlar mustahkam, mutloq chiziqli holat / siljish o'tkazgichlari; tabiiy ravishda ishqalanishsiz, ular to'g'ri ishlatilganda deyarli cheksiz tsikl muddatiga ega. O'zgaruvchan tok bilan ishlaydigan LVDTlarda hech qanday elektronika bo'lmaganligi sababli, ular kriyogen haroratda yoki 1200 ° F (650 ° C) gacha, qattiq muhitda va yuqori tebranish va zarba darajalarida ishlashga mo'ljallangan bo'lishi mumkin. LVDTlar kabi dasturlarda keng qo'llanilgan quvvat turbinalari, gidravlika, avtomatlashtirish, samolyot, sun'iy yo'ldoshlar, yadroviy reaktorlar va boshqalar. Ushbu transduserlar past histerez va mukammal takrorlanuvchanlik.

LVDT pozitsiyani yoki chiziqli siljishni mexanik mos yozuvlardan (nol yoki nol holat) faza (yo'nalish uchun) va amplituda (masofa uchun) ma'lumotni o'z ichiga olgan mutanosib elektr signaliga o'zgartiradi. LVDT ishi harakatlanuvchi qism (zond yoki yadro to'plami) va lasan yig'indisi o'rtasida elektr aloqasini talab qilmaydi, aksincha elektromagnit aloqaga tayanadi.

Ishlash

Lineer o'zgaruvchan differentsial transformator uchta elektromagnit naycha atrofida uchidan uchiga joylashtirilgan bobinlar. Markaziy lasan birlamchi, ikkala tashqi bobin esa yuqori va pastki sekonderlardir. Joyini o'lchash kerak bo'lgan narsaga biriktirilgan silindrsimon ferromagnit yadro naycha o'qi bo'ylab siljiydi. An o'zgaruvchan tok boshlang'ichni boshqaradi va a sabab bo'ladi Kuchlanish ikkilamchi bilan bog'laydigan yadro uzunligiga mutanosib har bir ikkilamchi indüksiyon uchun.[3] The chastota odatda 1 dan 10 gacha bo'lgan oraliqda bo'ladi kHz.

Yadro harakatlanayotganda, boshlang'ichning ikkita ikkilamchi sariq bilan bog'lanishi o'zgaradi va induktsiya qilingan kuchlanishlarning o'zgarishiga olib keladi. Sariqchalar birlashtirilib, chiqadigan kuchlanish yuqori ikkinchi darajali kuchlanish va pastki ikkinchi darajali kuchlanish o'rtasidagi farq (shuning uchun "differentsial") bo'ladi. Yadro o'zining markaziy holatida bo'lsa, ikkita sekonder o'rtasida teng masofada joylashgan bo'lsa, ikkita ikkinchi sariqlarda teng voltajlar paydo bo'ladi, ammo ikkita signal bekor qilinadi, shuning uchun chiqish kuchi nazariy jihatdan nolga teng. Amalda, birlamchi har bir ikkilamchi bilan bog'lanishidagi kichik farqlar, yadro markazida bo'lganida kichik kuchlanish paydo bo'lishini anglatadi.[4]

Ushbu kichik qoldiq kuchlanish fazaning siljishi bilan bog'liq va ko'pincha uni to'rtburchak xatosi deb atashadi. Bu yopiq tsiklni boshqarish tizimlarida noqulaylik tug'diradi, chunki u bo'sh nuqta atrofida tebranishga olib kelishi mumkin va oddiy o'lchov dasturlarida ham qabul qilinishi mumkin emas. Bu o'zgaruvchan tokda ikkinchi darajali kuchlanishlarni to'g'ridan-to'g'ri olib tashlash bilan sinxron demodulyatsiyani qo'llash natijasidir. Zamonaviy tizimlar, xususan xavfsizlik bilan bog'liq bo'lgan tizimlar, LVDT xatolarini aniqlashni talab qiladi va odatdagi usul op-amperlarga asoslangan aniq yarim to'lqinli yoki to'liq to'lqinli rektifikatorlardan foydalangan holda har bir ikkilamchi modelni alohida demodulatsiya qilish va farqni shahar signallarini olib tashlash orqali hisoblashdir. . Doimiy qo'zg'alish kuchlanishi uchun LVDT ish zarbasi davomida ikkita ikkilamchi kuchlanishning yig'indisi deyarli doimiy bo'lib, uning qiymati kichik oynada qoladi va LVDT ning har qanday ichki nosozliklari yig'indagi kuchlanishni keltirib chiqaradigan darajada kuzatilishi mumkin. o'z chegaralaridan chetga chiqib, tezda aniqlanib, nosozlikni ko'rsatishga olib keladi. Ushbu sxema bilan kvadrata xatosi yo'q va pozitsiyaga bog'liq bo'lgan farq voltaj nol nuqtada noldan silliq o'tib ketadi.

A shaklidagi raqamli ishlov berish qaerda mikroprotsessor yoki FPGA tizimda mavjud, ishlov berish moslamasi nosozlikni aniqlashni amalga oshirishi mumkin va, ehtimol, reometrometrik [5] aniqlikni yaxshilash uchun ishlov berish, ikkilamchi kuchlanishdagi farqni ikkilamchi kuchlanish yig'indisiga bo'lish orqali, o'lchovni qo'zg'atuvchi signalning aniq amplitudasidan mustaqil ravishda amalga oshirish. Agar raqamli ishlov berishning etarli hajmi mavjud bo'lsa, uni a orqali sinusoidal qo'zg'alishni hosil qilish uchun ishlatish odatiy holga aylanib bormoqda DAC va, ehtimol, ikkilamchi demodulatsiyani multipleksli usulda amalga oshirish ADC.

Yadro yuqoriga qarab siljiganida, pastki darajadagi kuchlanish pasayganda yuqori ikkilamchi sariqdagi kuchlanish kuchayadi. Natijada chiqadigan kuchlanish noldan oshadi. Ushbu kuchlanish ichida bosqich birlamchi kuchlanish bilan. Yadro boshqa yo'nalishda harakat qilganda, chiqish quvvati ham noldan oshadi, lekin uning fazasi birlamchi bilan qarama-qarshi bo'ladi. Chiqish voltajining fazasi siljish yo'nalishini (yuqoriga yoki pastga) belgilaydi va amplituda joy almashtirish miqdorini ko'rsatadi. A sinxron detektor siljish bilan bog'liq bo'lgan imzolangan chiqish kuchlanishini aniqlay oladi.

LVDT bir necha dyuym (bir necha yuz millimetr) uzunlikdagi siljish bo'yicha chiqish voltajini asosan chiziqli qilish uchun uzun ingichka burmalar bilan ishlab chiqilgan.

LVDT mutlaq pozitsiya sensori sifatida ishlatilishi mumkin. Quvvat o'chirilgan bo'lsa ham, uni qayta ishga tushirishda LVDT bir xil o'lchovni ko'rsatadi va hech qanday pozitsion ma'lumot yo'qolmaydi. Uning eng katta afzalliklari - bu to'g'ri tuzilganidan keyin takrorlanadigan va takrorlanadigan. Shuningdek, yadroning bir o'qli chiziqli harakatlaridan tashqari, yadroning o'q atrofida aylanishi kabi boshqa harakatlar uning o'lchovlariga ta'sir qilmaydi.

Sürgülü yadro naychaning ichki qismiga tegmasligi sababli, u ishqalanmasdan harakatlanishi mumkin, bu esa LVDT ni juda ishonchli qurilmaga aylantiradi. Hech qanday toymasin yoki aylanadigan kontaktlarning yo'qligi LVDT ni atrof-muhitga to'liq yopishtirishga imkon beradi.

LVDT-lar odatda pozitsiyani qayta tiklash uchun ishlatiladi servomekanizmlar va dastgohlarda va boshqa ko'plab sanoat va ilmiy qo'llanmalarda avtomatlashtirilgan o'lchov uchun.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ https://www.google.com/patents/US4149409
  2. ^ http://www.omega.com/manuals/manualpdf/M1120.pdf
  3. ^ a b Baumeister & Marks 1967 yil, 16-8 betlar
  4. ^ https://teachics.org/2019/sensor-and-transducers-m1/lvdt-linear-variable-differential-transformer/
  5. ^ Arun T Vemuri; Metyu Sallivan (2016). "LVDT-sensorli signalni konditsionerlash sharoitida ratsionometrik o'lchovlar" (PDF). Texas Instruments Industrial Analog Applications Journal. Olingan 27 oktyabr 2017.
  • Baumeister, Teodor; Marks, Lionel S., nashr. (1967), Mexanik muhandislar uchun standart qo'llanma (Ettinchi nashr), McGraw-Hill, LCCN  16-12915

Tashqi havolalar