senzori de mișcare - LVDT

Articolul discută avantajele și dezavantajele diferitelor performanțe ale senzorului de presiune absolută în gazul contra

Analiza tendințelor de dezvoltare a echipamentelor de transformare-senzor. Având în vedere constatările și recomandările din domeniile prioritare institute RAS identificate pentru dezvoltarea unei noi generații de DPA, inclusiv în cadrul Programului Spațial federal și „senzori VVT“ program de

Senzorii de mișcare sunt utilizate în multe aplicații, și, deși selectarea dispozitivului este destul de larg, dar luate în considerare în această lucrare sonde de senzori Macro ar trebui să fie făcută dintr-un număr de acestea prin cel puțin două motive. În primul rând, o gamă dinamică considerabilă a mișcărilor măsurate, și în al doilea rând - capacitatea de a lucra în cele mai solicitante [[condițiile]].

LVDT bbreviatura formate din combinații liniare Variable Differential transformator - transformator liniar diferențială variabilă, cu un raport de transmisie. LVDT senzori - un convertor electromecanic, care transformă mișcarea rectilinie a obiectului la care este conectat mecanic la un semnal electric. Caracteristica distinctivă a acestor senzori ar putea fi considerată o gamă foarte largă dinamică a deplasării măsurate (de la zeci de microni până la ± 0,5 m) și capacitatea de a opera în mediile cele mai dure. Primul decurge din principiul acțiunii, iar al doilea - de la design-ului aplicatiei.

Există destul de o mulțime de senzori de deplasare de impulsuri a căror funcționare se bazează pe punctele de înregistrare de intersecție (folosind senzori magnetici sau opto-electronice) marca de obiect în mișcare specifică. În cazul în care evenimentul specificat apare pe pulsul de ieșire a senzorului este generată. Astfel de dispozitive sunt, din motive evidente, nu numai că au o gamă dinamică limitată de măsurare a deplasărilor, dar calculul erorii și a crește viteza și accelerația (primul și al doilea derivat al deplasării), care nu este întotdeauna acceptabil. Acoperit la articolul LVDT-senzori, datorită faptului că semnalul lor de ieșire este continuă, lipsită de aceste neajunsuri.

OPERARE LVDT-SENSOR

Figura 1 prezintă schematic un design LVDT-senzor, dintre care principalele componente sunt primare și două înfășurări secundare (de obicei, o înfășurare dispuse pe un miez de staționare) și miez mobil. Înfășurarea primară este plasat simetric între cele două înfășurări secundare identice. Bobinele sunt dispuse pe o rășină termostabilă rigid întărit și închis într-o incintă etanșă care le protejează de umezeală și medii corozive. Miezul mobil realizat din material magnetic foarte permeabil, are o formă cilindrică și se mișcă liber în lungul cavității interioare a senzorului.

o înfășurare primară alimentat prin curent alternativ tensiune sinusoidală - valoare tipică de 3 V, 3 kHz. Semnalul senzorului de ieșire este o diferență de tensiune între înfășurări u8212 secundare - tensiune diferențială. Tipic tensiunea alternativă diferențială este transformată într-un modul electronic integrat în semnal DC.

Figura 2 ilustrează principiul de funcționare al LVDT senzor. Când miezul mobil este strict în centru (așa-numita poziție zero), câmpul magnetic generat de P înfășurare primară, simetrice, deci fluxurile magnetice prin înfășurările secundare S1 și S2 sunt egale, și, prin urmare, sunt egale și EMF E1 și E2 induse în aceste bobine, și astfel tensiunea diferențială este zero. Dacă miezul mobil este deplasat în raport cu poziția zero, distorsionat câmpul magnetic simetrie - prin una dintre înfășurările secundare, în funcție de poziția a nucleului, flux mai magnetic trece, mai degrabă decât prin cealaltă (vezi figura 2 ..). Prin urmare, diferite și tensiunea electromotoare induse în înfășurările secundare - cu atât fluxul magnetic, cu atât mai mare EMF.

Figura 3a prezintă modul în care amplitudinea EOUT diferențiale de tensiune de ieșire în funcție de poziția miezului în interiorul miezului. Maxim valoarea CIAL EOUT ajunge de obicei mai multe volți. Deplasarea unghiului fazei EOUT tensiunii de ieșire în raport cu tensiunea primară rămâne constantă până la poziția de zero, la intersecția unde defazajul este schimbat la 180 de grade (vezi. Fig. 3b). Defazajul poate fi utilizată pentru a determina direcția de deplasare în raport cu poziția zero, atunci când modulul electronic de conversie a semnalului de curent alternativ. Ieșirea din urmă va lua forma așa cum se arată în figura 3c.

Din principiul de funcționare și structura LVDT-senzor urmează o serie de avantaje evidente. Mai jos am lista pe cele mai importante

Absența pieselor freacă - unul dintre principalele avantaje ale LVDT-senzor. Atunci când este utilizat în mod normal este de nici un contact mecanic între miez mobil și bobine. Acest avantaj este deosebit de important atunci când măsurarea deplasărilor mici, cum ar fi controlul vibrațiilor.

Sensibilitate ridicată: absența de frecare și principiul de funcționare fizică permite măsurarea deplasărilor foarte mici ale nucleului, cu o repetabilitate bună. Valoarea minimă este limitată la zgomotul de măsurare și este indicat rezoluția dispozitivului.

Practic, durabilitate mecanică nelimitată este o consecință a lipsei pieselor de frecare. Din cauza lipsei de frecare și contact mecanic între miez și bobinele sunt factori care au un efect negativ asupra rezistența mecanică. Prin urmare, o fiabilitate mai mare, ceea ce este foarte important atunci când se utilizează, de exemplu, în industria aerospațială și energia nucleară, precum și în alte aplicații în care fiabilitatea este un parametru cheie.

protecție sporită a coastelor dincolo de transformator. Interioară gaura cea mai LVDT senzor este deschis pe ambele părți, astfel încât, în cazul „depășire“ (obiect deplasare controlată și nucleul asociat rigid limitelor specificate) este nici o deteriorare mecanică la senzor - nucleul mobil este pur și simplu emiși limitele senzorilor nu vor cauza că nici un prejudiciu . Acest invulnerability foarte bun pentru aplicații în Tensometru și extensometrului (pentru măsurarea aparatelor de alungire) utilizate materiale pentru încercarea la tracțiune.

O sensibilitate de direcție. LVDT-senzor este receptiv la mișcarea nucleului într-o singură direcție și nu este sensibil la mișcarea în alte direcții. Această caracteristică este importantă în aplicațiile în care miezul este deplasat, nu printr-o linie dreaptă ideală, și un pic „panda“ atunci când se deplasează.

Separarea bobinelor și a miezului. Serpentinele sunt separate mecanic de miez mobil, în care bobinele sunt plasate într-o capsulă sigilată. Acest fapt este adesea folosit pentru utilizarea LVDT în unități hidraulice și acționări servo.

Rezistența la mediul extern. Materiale și proiectare utilizate în LVDT, anti-coroziune, rezistente la uzură și durabil, ceea ce face ca malovospriimchiva LVDT efecte negative asupra mediului. Înfășurările sunt umplute cu rășini epoxidice și aproape impermeabil la umiditate și de precipitare, un singur bine rezista la șocuri și vibrații. Ecranul interior al unui material magnetic permeabil minimizează efectul câmpurilor electromagnetice externe. Și miezul și miezul este fabricat din materiale rezistente la coroziune, care sunt, de asemenea, ecrane magnetice. Pentru aplicații cu senzori în medii explozive și inflamabile precum și în medii agresive senzor poate fi izolat din mediul extern prin încapsulare și „sigilate“, prin sudură. Tipic LVDT senzori funcționează în intervalul extins de temperatură de funcționare și poate fi aplicată în tehnologia criogenice și la temperaturi și radiație ridicate, cum ar fi reactoarele nucleare.

Repetabilitatea Zero. Punctul zero este extrem de stabil si repetabile, chiar și atunci când extra largi domenii de temperatură.

proprietăți dinamice bune. Lipsa de frecare permite LVDT schimba foarte repede poziția nucleului. Răspunsul dinamic este limitat doar de masa nucleului. Exemple de aplicații LVDT senzori sunt date în [1].

ELECTRONIC MODULUL LVDT

necesită o tensiune de curent alternativ sinusoidal (în mod tipic 3 V și 3 kHz), formarea care este una dintre probleme pentru un sistem electronic de putere modulul LVDT senzori. O altă caracteristică a modulului este de a converti câștigul și tensiunea alternativă diferențială într-un semnal alternativ de ieșire ținând cont de direcția de deplasare (faza de tensiune diferențială de deplasare a tensiunii pe înfășurarea primară). Astăzi, o varietate de module electronice disponibile - de la cristal la plăcile cu circuite imprimate. Fabricat ca indicatori pentru operarea cu LVDT senzori, cum ar fi [2].