LVDT چیست؟
ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی یا LVDT یا ترانسفورماتور تفاضلی یا ترانسفورماتور جابه‌جایی متغیر خطی یا مبدل جابه‌جایی متغیر خطی یک نوع ترانسفورماتور برقی مورد استفاده برای اندازه‌گیری جابه‌جایی خطی (موقعیت) است. یک همتای این دستگاه برای اندازه‌گیری جابه‌جایی دوار استفاده می‌شود که ترانسفورماتور تفاضلی متغیر دوار RVDT نامیده می‌شود.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی (linear variable differential transformer) یا LVDT یا ترانسفورماتور تفاضلی (differential transformer) یا ترانسفورماتور جابه‌جایی متغیر خطی (linear variable displacement transformer) یا مبدل جابه‌جایی متغیر خطی (linear variable displacement transducer) یک نوع ترانسفورماتور (transformer) برقی مورد استفاده برای اندازه‌گیری جابه‌جایی خطی (موقعیت) است. یک همتای این دستگاه برای اندازه‌گیری جابه‌جایی دوار استفاده می‌شود که ترانسفورماتور تفاضلی متغیر دوار (rotary variable differential transformer) یا RVDT نامیده می‌شود.
LVDTها ترنسدیوسر‌های موقعیت/جابه‌جایی مطلق خطی قوی ذاتا بدون اصطکاک هستند و زمانی که به درستی استفاده شوند، یک چرخه عمر تقریبا بی‌نهایت خواهند داشت. از آن‌جایی که LVDTهای AC دارای لوازم الکترونیکی نیستند، می‌توانند در دما‌های تبریدی و یا تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد، در محیط‌های خشن، تحت سطوح بالای لرزش و شوک کار کنند. LVDTها به طور گسترده در کاربرد‌هایی مانند توربین (turbine)، هیدرولیک، اتوماسیون، هواپیما، ماهواره، راکتور‌های هسته‌ای و کاربرد‌های دیگر استفاده می‌شوند. این مبدل‌ها دارای پسماند کم و تکرار پذیری بسیار عالی هستند.
LVDT یک موقعیت و یا جابه‌جایی خطی را از یک مرجع مکانیکی (صفر و یا موقعیت خالی) به یک سیگنال الکتریکی متناسب حاوی اطلاعات فاز (برای جهت) و دامنه (برای مسافت) تبدیل می‌کند. کارکرد LVDT نیاز به تماس الکتریکی بین قسمت متحرک (پروب یا اجزای هسته) و اجزای کویل ندارد و به جای آن به کوپلینگ الکترومغناطیسی متکی است.
روش کار LVDT
ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی دارای سه کویل سولونیدی است که به صورت سر به سر در اطراف یک لوله قرار گرفته‌اند. کویل مرکزی اولیه است و دو کویل خارجی ثانویه‌های بالایی و پایینی هستند. یک هسته فرومغناطیسی استوانه‌ای به جسمی که قرار است موقعیتش اندازه‌گیری شود متصل می‌شود و در امتداد محور لوله می‌لغزد. یک جریان متناوب در اولیه برقرار و باعث می‌شود یک ولتاژ در هر ثانویه متناسب با طولی از هسته که به ثانویه متصل است القا شود. فرکانس معمولا در محدوده ۱ تا ۱۰ کیلو هرتز است.
با حرکت هسته، ارتباط اولیه با دو کویل ثانویه تغییر می‌کند و باعث تغییر ولتاژ القایی می‌شود. کویل‌ها به صورتی متصل می‌شوند که ولتاژ خروجی تفاضل بین ولتاژ ثانویه بالا و ولتاژ ثانویه پایین باشد. هنگامی که هسته در موقعیت مرکزی آن و فاصله بین دو ثانویه برابر است، ولتاژ‌های برابر در دو کویل ثانویه القا می‌شود؛ اما دو سیگنال با هم کنسل شده و ولتاژ خروجی از لحاظ تئوری صفر می‌شود. در زمانی که هسته در وسط قرار دارد، در عمل تغییرات جزیی در شرایط کوپل شدن اولیه به هر یک از ثانویه‌ها باعث ایجاد یک ولتاژ خروجی کوچک می‌شود.
هنگامی که هسته به سمت بالا حرکت می‌کند، ولتاژ در سیم پیچ ثانویه بالایی افزایش و در پایینی کاهش و ولتاژ خروجی از صفر افزایش می‌یابد. این ولتاژ هم فاز با ولتاژ اولیه است. هنگامی که هسته در جهت دیگر حرکت می‌کند، دوباره ولتاژ خروجی از صفر افزایش می‌یابد، اما فاز آن در مقابل اولیه است. فاز ولتاژ خروجی تعیین‌کننده جهت جابه‌جایی (بالا یا پایین) و دامنه آن نشان دهنده مقدار جابه‌جایی است. یک آشکارساز سنکرون (synchronous detector) می‌تواند یک ولتاژ خروجی علامت‌دار را که نشان‌دهنده جابه‌جایی است تعیین کند.
LVDT با کویل‌های بلند و باریک طراحی شده تا در حد چند صد میلی‌متر، ولتاژ خروجی را نسبت به جابه‌جایی به صورت خطی در آورد.
LVDT می‌تواند به عنوان یک سنسور موقعیت مطلق استفاده شود. حتی اگر برق قطع شده باشد، LVDT در شروع مجدد اندازه‌گیری قبلی را نشان می‌دهد و هیچ اطلاعات موقعیتی از دست نمی‌رود. بزرگترین مزایای LVDT عبارت‌اند از تکرارپذیری در اندازه‌گیری در زمانی که به درستی تنظیم شده باشد. همچنین، جدا از حرکت خطی تک محوری هسته، هر گونه حرکت دیگر مانند چرخش هسته به دور محور خود بر روی اندازه‌گیری تاثیر نمی‌گذارد.
از آن‌جایی که هسته کشویی داخل لوله را لمس نمی‌کند، می‌تواند بدون اصطکاک حرکت کند و LVDT را تبدیل به یک دستگاه بسیار قابل اعتماد نماید. عدم وجود هر گونه تماس کشویی یا چرخشی اجازه می‌دهد تا LVDT به طور کامل در برابر محیط آب‌بندی شود.
LVDTها معمولا برای بازخورد موقعیت در مکانیزم‌های سروو (servomechanisms) و برای اندازه‌گیری خودکار در ابزار‌های ماشین‌کاری و بسیاری دیگر از کاربرد‌های صنعتی و علمی استفاده می‌شوند.
LVDTها ترنسدیوسر‌های موقعیت/جابه‌جایی مطلق خطی قوی ذاتا بدون اصطکاک هستند و زمانی که به درستی استفاده شوند، یک چرخه عمر تقریبا بی‌نهایت خواهند داشت. از آن‌جایی که LVDTهای AC دارای لوازم الکترونیکی نیستند، می‌توانند در دما‌های تبریدی و یا تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد، در محیط‌های خشن، تحت سطوح بالای لرزش و شوک کار کنند. LVDTها به طور گسترده در کاربرد‌هایی مانند توربین (turbine)، هیدرولیک، اتوماسیون، هواپیما، ماهواره، راکتور‌های هسته‌ای و کاربرد‌های دیگر استفاده می‌شوند. این مبدل‌ها دارای پسماند کم و تکرار پذیری بسیار عالی هستند.
LVDT یک موقعیت و یا جابه‌جایی خطی را از یک مرجع مکانیکی (صفر و یا موقعیت خالی) به یک سیگنال الکتریکی متناسب حاوی اطلاعات فاز (برای جهت) و دامنه (برای مسافت) تبدیل می‌کند. کارکرد LVDT نیاز به تماس الکتریکی بین قسمت متحرک (پروب یا اجزای هسته) و اجزای کویل ندارد و به جای آن به کوپلینگ الکترومغناطیسی متکی است.
روش کار LVDT
ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی دارای سه کویل سولونیدی است که به صورت سر به سر در اطراف یک لوله قرار گرفته‌اند. کویل مرکزی اولیه است و دو کویل خارجی ثانویه‌های بالایی و پایینی هستند. یک هسته فرومغناطیسی استوانه‌ای به جسمی که قرار است موقعیتش اندازه‌گیری شود متصل می‌شود و در امتداد محور لوله می‌لغزد. یک جریان متناوب در اولیه برقرار و باعث می‌شود یک ولتاژ در هر ثانویه متناسب با طولی از هسته که به ثانویه متصل است القا شود. فرکانس معمولا در محدوده ۱ تا ۱۰ کیلو هرتز است.
با حرکت هسته، ارتباط اولیه با دو کویل ثانویه تغییر می‌کند و باعث تغییر ولتاژ القایی می‌شود. کویل‌ها به صورتی متصل می‌شوند که ولتاژ خروجی تفاضل بین ولتاژ ثانویه بالا و ولتاژ ثانویه پایین باشد. هنگامی که هسته در موقعیت مرکزی آن و فاصله بین دو ثانویه برابر است، ولتاژ‌های برابر در دو کویل ثانویه القا می‌شود؛ اما دو سیگنال با هم کنسل شده و ولتاژ خروجی از لحاظ تئوری صفر می‌شود. در زمانی که هسته در وسط قرار دارد، در عمل تغییرات جزیی در شرایط کوپل شدن اولیه به هر یک از ثانویه‌ها باعث ایجاد یک ولتاژ خروجی کوچک می‌شود.
هنگامی که هسته به سمت بالا حرکت می‌کند، ولتاژ در سیم پیچ ثانویه بالایی افزایش و در پایینی کاهش و ولتاژ خروجی از صفر افزایش می‌یابد. این ولتاژ هم فاز با ولتاژ اولیه است. هنگامی که هسته در جهت دیگر حرکت می‌کند، دوباره ولتاژ خروجی از صفر افزایش می‌یابد، اما فاز آن در مقابل اولیه است. فاز ولتاژ خروجی تعیین‌کننده جهت جابه‌جایی (بالا یا پایین) و دامنه آن نشان دهنده مقدار جابه‌جایی است. یک آشکارساز سنکرون (synchronous detector) می‌تواند یک ولتاژ خروجی علامت‌دار را که نشان‌دهنده جابه‌جایی است تعیین کند.
LVDT با کویل‌های بلند و باریک طراحی شده تا در حد چند صد میلی‌متر، ولتاژ خروجی را نسبت به جابه‌جایی به صورت خطی در آورد.
LVDT می‌تواند به عنوان یک سنسور موقعیت مطلق استفاده شود. حتی اگر برق قطع شده باشد، LVDT در شروع مجدد اندازه‌گیری قبلی را نشان می‌دهد و هیچ اطلاعات موقعیتی از دست نمی‌رود. بزرگترین مزایای LVDT عبارت‌اند از تکرارپذیری در اندازه‌گیری در زمانی که به درستی تنظیم شده باشد. همچنین، جدا از حرکت خطی تک محوری هسته، هر گونه حرکت دیگر مانند چرخش هسته به دور محور خود بر روی اندازه‌گیری تاثیر نمی‌گذارد.
از آن‌جایی که هسته کشویی داخل لوله را لمس نمی‌کند، می‌تواند بدون اصطکاک حرکت کند و LVDT را تبدیل به یک دستگاه بسیار قابل اعتماد نماید. عدم وجود هر گونه تماس کشویی یا چرخشی اجازه می‌دهد تا LVDT به طور کامل در برابر محیط آب‌بندی شود.
LVDTها معمولا برای بازخورد موقعیت در مکانیزم‌های سروو (servomechanisms) و برای اندازه‌گیری خودکار در ابزار‌های ماشین‌کاری و بسیاری دیگر از کاربرد‌های صنعتی و علمی استفاده می‌شوند.
منبع: مکانیزم
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.