Forskyvningstransduser: Krets, typer, virkemåte og dens bruksområder

Posisjonssensoren er en type enhet som brukes til å overvåke og måle en endring i posisjonen til et objekt i en enhet/maskin eller i visse omgivelser og endringer til signaler som er passende for overføring, prosessering eller kontroll. Det er forskjellige typer posisjonssensorer tilgjengelig der forskyvningstransduseren er en spesifikk type posisjonssensor. Vanligvis registrerer normale sensorer eksistensen av objektet, mens forskyvningssensorer ganske enkelt oppdager forskyvningen når et objekt beveger seg fra ett sted til et annet. Så mengden av forskyvningsdeteksjon lar deg ganske enkelt bestemme objektets tykkelse og høyde. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over en forskyvningstransduser – jobbe med applikasjoner.

Hva er forskyvningstransduser?

En forskyvningstransduser er en elektromekanisk enhet som brukes til å konvertere bevegelsen til et objekt til elektrostatiske, elektromagnetiske eller magnetoelektriske signaler som leses og tolkes til data. Det finnes et bredt utvalg av forskyvningstransdusere som lineær og roterende. Disse svingerne er også nyttige for å måle den fysiske avstanden mellom sensoren og et mål. De fleste forskyvningstransdusere måler statiske og dynamiske forskyvninger, så de brukes ofte til å måle vibrasjonen til et objekt. De målte forskyvningene varierer fra mikrotommer til noen få fot.

Arbeidsprinsippet for forskyvningstransduseren er basert på det ekstremt pålitelige induktive måleprinsippet. Disse svingerne er robuste, veldig enkle å bruke og kan oppnå høy presisjon. Forskyvningstransdusere gir pålitelige måleresultater innen ulike områder innen produksjon, forskning og utvikling.

Kretsdiagram for forskyvningstransduser

Forskyvningstransduseren som brukes i kretsen nedenfor er en induktiv transduser. Denne kretsen brukes til å måle forskyvning med en induktiv transduser.

I kretsen ovenfor inkluderer transformatoren en primærvikling og to sekundærviklinger. De to sekundære viklingenes endepunkter er koblet sammen, så vi kan erklære at disse to viklingene ganske enkelt er koblet innenfor serieopposisjon.

'VP'-spenningen påføres transformatorens primærvikling, la spenningen som utvikles over hver sekundærvikling være 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Så 'V0'-utgangsspenningen mottas over de første punktene til sekundærviklingene. Så utgangsspenningen kan skrives som V0 = VS1 – VS2. Transformatoren som brukes i kretsen ovenfor er differensialtransformatoren fordi den genererer en o/p-spenning, som er ulikheten mellom VS1 og VS2.

Hvis kjernen er plassert i det sentrale punktet, er de induserte spenningene over to viklinger S1 og S2 ekvivalente. Så utgangsspenningen V0=0. I denne tilstanden sier vi at det ikke er noen forskyvning.

Hvis kjernen er forskjøvet over den sentrale posisjonen, så er emf generert i spolen S1 mer, dvs. V1>V2.

På samme måte, hvis kjernen er forskjøvet under den sentrale posisjonen, er emf generert i S2-spolen mer, dvs. V2>V1.

Så i disse to tilfellene har vi to forskyvninger oppover og nedover. I disse to tilfellene vil størrelsen på utgangsspenningen 'V0' være proporsjonal med kjerneposisjonen i forhold til sentrum.

Derfor, hvis vi ønsker å måle forskyvningen av kroppen, må vi koble kroppen til den sentrale kjernen. Derfor, når kroppen skifter i en rett linje, endres midtpunktet til kjernen, så o/p-spenningen som 'V0' varierer også tilsvarende. I denne tilstanden kan vi få forskyvningen ved ganske enkelt å måle o/p-spenningen. Så fasen og størrelsen på utgangsspenningen indikerer forskyvningen og retningen til kroppen tilsvarende.

Kalibrering av forskyvningstransduser

Generelt er transduserkalibrering et vesentlig krav for å opprettholde nøyaktigheten, repeterbarheten og påliteligheten til resultatene oppnådd fra et målesystem. Disse svingerne er vanlige i akademiske og industrielle applikasjoner. Så kalibrering av dem er vanligvis en tidkrevende prosedyre, men ved å bruke kalibreringsapparater er det veldig enkelt ved å vri en knott og trykke på en knapp.

Kalibreringssystemet til forskyvningstransduseren er en komplett løsning for å kalibrere disse transduserne med opptil 50,8 mm forskyvninger med 13 mikrons oppløsning. Den brukes med alle systemer, selv om den kommer med tilpasset programvare for å gi rask og enkel kalibrering når den er brukt med NI-systemer.

Forskyvningstransdusertyper

Det er forskjellige typer forskyvningstransdusere tilgjengelig som også er kjent som forskyvningssensorer som et potensiometer, strain gauge, kapasitiv og LVDT. Så hver type er diskutert nedenfor.

Resistiv transduser

En resistiv transduser kalles også en variabel motstandstransduser fordi den fungerer etter prinsippet om variabel motstandstransduksjon. Denne svingeren er en av de mest brukte forskyvningstransduserne, som brukes til å måle forskjellige fysiske størrelser som trykk, forskyvning, kraft, temperatur og vibrasjoner og konverterer dem til et elektrisk signal.

Kapasitiv transduser

En kapasitiv transduser er en passiv transduser som fungerer ved å bruke ekstern strøm. Denne svingeren brukes hovedsakelig til å måle trykk, forskyvning, bevegelse, kraft, hastighet og andre parametere. Denne svingeren fungerer etter prinsippet med variabel kapasitans, så kapasitansen til denne svingeren endres på grunn av mange årsaker som dielektrisk konstant, overlapping av plater og endring innenfor avstand mellom platene. Dette er en passiv type der like og motsatte ladninger genereres på platene på grunn av den påførte spenningen over kondensatorplaten som er separert gjennom det dielektriske materialet.

Lineær variabel differensialtransformator

LVDT eller lineær variabel differensialtransformator er en type forskyvningstransduser. Denne transduseren inkluderer tre symmetrisk adskilte spoler der primærspolen er senterspolen og de resterende to spolene er sekundære spoler. Disse er hovedsakelig koblet i serie og plassert likt i forhold til hovedspolen. Vennligst se denne lenken for å vite mer om - LVDT .

Induktiv transduser

En induktiv transduser er en type forskyvningstransduser som fungerer etter transduksjons- eller elektromagnetisk induksjonsprinsippet. For å måle de nødvendige fysiske størrelsene som kraft, forskyvning, hastighet, trykk, akselerasjon, dreiemoment, er gjensidig eller selvinduktans variert. Det beste eksemplet på denne transduseren er LVDT. Vennligst referer til denne lenken for å vite mer om induktive transdusere .

Strekkmåler

En strain gauge forskyvningstransduser brukes til å endre fysiske størrelser som trykk, forskyvning eller belastning til mekanisk belastning, og denne mekaniske belastningen endres til elektrisk o/p med monterte strain gauges på den elastiske kroppen. En strain gauge forskyvningstransduser brukes hovedsakelig for å måle forskyvningen i området 0 til 10 mm. Denne svingeren har en kort kroppslengde sammenlignet med LVDT og er fri for elektromagnetiske effekter. Disse strain gauge-transduserne har svært stabil og pålitelig ytelse. Vennligst referer til denne lenken for å vite mer om strekningsmåler .

Fordeler og ulemper

Fordeler med forskyvningstransduser er diskutert nedenfor.

• Forskyvningstransdusere har utmerket linearitet.
• De har ekstremt høy nøyaktighet.
• De har opptil 0,01 µm enestående oppløsning.
• Disse er tolerante for høye magnetiske felt, radioaktive miljøer og brede temperaturområder.
• De har en sterk design og utmerket stabilitet.
• Disse svingerne kan monteres i alle retninger.
• Strømforbruket til LVDT-er er lavt.
• Disse er veldig følsomme og veldig enkle å justere og vedlikeholde.
• Disse transduserne har lavt hysteresetap.
• Måleområdet er høyere.
• Denne svingeren er en friksjonsfri enhet.

Forskyvningstransduser ulemper er omtalt nedenfor.

• Forskyvningstransduseren trenger svært høy forskyvning for å produsere høy spenning.
• Den trenger skjerming fordi den reagerer veldig på magnetfeltet.
• Svingerytelsen kan påvirkes av vibrasjoner så vel som endringer i temperatur.
• Den trenger en ekstern demodulator for å få DC-utgang.
• Den dynamiske responsen til denne svingeren er begrenset.

applikasjoner

Bruksområdene til forskyvningstransdusere inkluderer følgende.

• Forskyvningstransdusere brukes til å måle den relative bevegelsen mellom sensorspissen og den roterende akselen.
• Den brukes i stive maskiner der ekstremt små vibrasjoner fra akselen til maskinhuset overføres.
• Disse brukes i industrisektoren og til og med i offentlig sektor som maskinautomatisering, romfart og fly, kraftturbiner, hydraulikk, etc.
• LVDT-er brukes til å måle forskyvninger som varierer fra mm til cms.
• Disse brukes i CNC-maskiner for måling av forskyvning.
• Disse brukes til tykkelse og måling av valsede metallplater.
• Disse brukes i kanaler for spenningsmåling.
• RVDT-forskyvningstransdusere brukes i flykontrollsystemer.
• Potensiometertyper brukes til å måle kraft, akselerasjon og trykk.

Dermed er dette en oversikt over en forskyvning svinger – fungerer med søknader. Hvis en kropp skifter fra en posisjon til en annen innenfor en rett linje, kalles lengden mellom disse to posisjonene etterpå forskyvning. Forskyvningen er en fysisk størrelse som hastighet, temperatur, kraft, etc.

Så en forskyvningstransduser brukes til å konvertere mekanisk vibrasjon/bevegelse, spesielt rettlinjet bevegelse til elektriske signaler, en foranderlig elektrisk strøm eller spenning. Eksempler på forskyvningstransdusere er; forskyvning og bøyetøyninger som måler mål på normal forskyvning, måler sprekker i betongen og bjelkebøy. Her er et spørsmål til deg, hva er funksjonen til en svinger?