By Teknik Bilgiler

LVDT Sensörleri ile Konum ve Yer Değiştirme Ölçümü

İçerik

Bu makalede, LVDT sensörleri ile konum ve yer değiştirmeyi nasıl ölçebileceğinizi, ayrıntılı bir şekilde :

     • Bu sensörlerin nasıl çalıştığını görün
     • Mesafe ölçmek için LVDT sensörlerinin nasıl kullanılabileceğini öğrenin
     • Bunları testinizde nasıl kullanabileceğinizi anlayın

LVDT Sensörü nedir?

LVDT’ler (Doğrusal Değişken Diferansiyel Transformatörler) doğrusal konum sensörleridir. Doğrusal yer değiştirmeyi ölçmek ve nispeten kısa mesafelerde konumlandırmak için kullanılırlar. Bugün piyasada bir cm’nin (mikro inç) birkaç milyonda biri kadar küçük veya diğer uçta yaklaşık 0,7 metreye (~ 27 inç) kadar hareketleri ölçebilen LVDT’ler var.

Bir LVDT, serbestçe hareket eden bir şaft (aka armatür) içeren bir tüpten oluşur. Borunun tabanı sabit bir konuma monte edilir ve çubuğun ucu, konumu doğrusal (ileri geri) bir şekilde hareket edecek olan bir nesneye sabitlenir.

Tipik bir LVDT sensörünün kesiti

LVDT Sensörü Nasıl Çalışır?

LVDT’nin muhafazasının içinde birincil bobin bulunur. Bobin tertibatının her iki tarafında bir çift ikincil bobin bulunur. Fiziksel konumları dışında, üç birincil sargının tümü aynıdır. Bununla birlikte, muhalefetle seri bağlanırlar, böylece eşit şekilde enerjilendirilirlerse, çıktılarının toplamı sıfır olacaktır.

Bu iç elemanların normalde hem neme hem de harici manyetik alanlara karşı korunacak şekilde inşa edildiğine dikkat edin.

LVDT’nin ikincil bobinleri, LVDT çekirdeği içinde ileri geri hareket ederken çubuğun konumunu nasıl gösterir?

Bir AC LVDT’de, birincil bobine sabit bir AC besleme voltajı ile enerji verilir, tipik olarak 3 kHz @ 3Vrms. Bu, ikincil bobinlerde bir alan oluşturur. Çubuk tüp içinde bir ölü merkez ise, S1 ve S2’den gelen manyetik akı aynıdır ve birbirini iptal eder. Bu, “boş” konum olarak bilinir.

Bununla birlikte, şaftın konumu S1 veya S2’ye yaklaşırsa, bu bobinden gelen enerji diğer bobine göre artacaktır. Bu nedenle, sensör çıkışları bobinlerden çıkararak bize her zaman şaftın tüp içinde nerede konumlandığını söyler.

Bununla birlikte, şaftın konumu S1 veya S2’ye yaklaşırsa, bu bobinden gelen enerji diğer bobine göre artacaktır. Bu nedenle, sensör çıkışları bobinlerden çıkararak bize her zaman şaftın tüp içinde nerede konumlandığını söyler.

Tipik LVDT sensörleri. Telif hakkıyla korunan Görsel eddyLab'ın izniyle

Şaft, test ürünü tarafından tüpün içine veya dışına çekildiğinde, LVDT, şaftın başlangıç noktasından maksimum sapmasına kadar konumunu temsil eden bir sinyal verir. Şaft, borunun iç kısmına temas etmez, bu da onu neredeyse sürtünmesiz hale getirir ve LVDT’nin kendisi de elektronik içermez, bu da onu zorlu ortamlarda popüler kılar.

Bu sinyal, onu görüntüleyen ve inceleme ve analiz için kaydeden bir ölçüm sistemi içindeki bir LVDT sinyal koşullandırıcısına gönderilir.

Özetlemek gerekirse, bir AC LVDT, birincil bobini, hareketli bir armatür aracılığıyla birincil ile seri olarak bağlanan ikincil bobinlere bağlanan bir manyetik akı oluşturan değişken bir relüktans cihazıdır.

LVDT Tipleri veya Mekanik Çeşitler

Mil / armatür yapıları açısından bugün mevcut birkaç temel çeşit vardır:

     • Serbest (Kılavuzsuz) Armatür LVDT’ler
     • Sabit (Kılavuzlu) Armatür LVDT’ler
     • Zorlanmış veya Yaylı Armatür LVDT’ler
Bunların her birine daha ayrıntılı bir şekilde bakalım.

Serbest (Kılavuzsuz) Armatür LVDT'ler

Bu durumda şaft veya armatür, LVDT gövdesinde ileri geri kaymakta serbesttir. Ona bağlı değildir ve LVDT’nin kendi içinde ona etki eden herhangi bir kuvveti yoktur. Armatür, LVDT gövdesi ile paralel hareket eden test edilen nesneye bağlanır.

Sonuç, neredeyse sürtünmesiz bir düzenlemedir ve sensör için çok uzun bir kullanım ömrü sağlar. Elbette, en iyi sonuçları elde etmek için uygun hizalama gereklidir.

Serbest veya “kılavuzsuz” bir armatür, kısa menzilli, yüksek hızlı uygulamalar (ör. Titreşim) için idealdir. Aynı zamanda çok sayıda döngü gözlemlenecekse idealdir. En iyi, test edilen nesne LVDT gövdesi ile paralel hareket ettiğinde çalışır.

Sabit (Kılavuzlu) Armatür LVDT'ler

Kısıtlanmış veya kılavuzlu bir LVDT’de, armatür hem gövdeye hem de test edilen nesneye bağlanır. Armatür, onu sınırlayan düşük sürtünmeli bir yatak tertibatı tarafından yönlendirilir.

Bu, LVDT’nin daha uzun ölçüm aralıklarını (örneğin, 25 mm den 45 cm [0.5-18 inç]kadar) ve ayrıca test edilen nesnenin LVDT gövdesine çapraz hareket ettiğinde senaryoları işlemesine olanak tanır. Bu durumlarda, armatür yönlendirilmezse yanlış hizalama meydana gelebilir.

Sabit (kılavuzlu) armatür LVDT’ler hem statik hem de dinamik ölçüm uygulamalarında kullanışlıdır.

Kısa menzillere sahip LVDT’ler (örneğin, maksimum ± 76 mm [± 3 inç]) yatay olarak monte edilebilir ve esnemeyecektir, ancak, yerçekimi ile bükülmemelerini sağlamak için daha büyük ünitelerin yatay olarak monte edildiğinde normalde desteklenmesi gerekir.

Zorlanmış veya Yaylı Armatür LVDT'ler

Zorlanmış veya “yay uzatılmış” bir armatür LVDT, yukarıda açıklanan sabit (kılavuzlu) bir LVDT’nin aynı düşük sürtünmeli yatak tertibatına sahiptir, ancak ek olarak, hafif bir yay, pnömatik veya motor gibi mekanik bir geri dönüş mekanizması kullanır. armatürü tam sapmasına kadar itin. Bu, LVDT armatürünün test edilen nesne ile sabit bir bağlantı kurmasının istendiği uygulamalar içindir.

Bu senaryoda, yalnızca LVDT gövdesi sabitlenir ve armatür ucunun ucunda tipik olarak test edilen nesneyi iten ve ona sabitlenmeyen bir top bulunur. Böylece test edilen nesne, bir montaj hattında olduğu gibi ulaşılamayacak bir yere çıkabilir veya farklı bir nesneyle değiştirilebilir. Yay ile uzatılmış armatür topu otomatik olarak uzar ve nesnenin geri dönmesini veya değiştirilmesini bekler ve döndüğünde onunla sorunsuz bir şekilde hareket eder.

Bu LVDT’ler, statik ve yavaş hareket eden uygulamalar için en iyisidir.

Çoğu LVDT üreticisi, geniş bir uygulama yelpazesinin üstesinden gelmek için sensörlerini bu armatür çeşitlerinin bir kısmında veya tamamında sunar.

Bugün piyasada çok çeşitli LVDT’ler bulunmaktadır. Bazıları, özellikle gıda ve ilaçlarla hijyenik uygulamalar, tuzlu suya batırma, aşırı sıcaklıktaki ortamlar, bilimde çok yüksek hassasiyetli uygulamalar ve hatta para sayma, basınçlı ortamlar ve daha pek çok varyant gibi uygulamalar ve ortamlar için özel olarak tasarlanmıştır. Genellikle paslanmaz çelikten imal edildikleri için bu uygulamalar için çok uygundurlar.

AC ve DC LVDT'ler

Klasik AC LVDT’nin yerleşik elektroniği yoktur ve çalışması için harici bir taşıyıcı amplifikatör ve ilgili sinyal koşullandırma gerektirir. Bazı üreticiler bu elektronikleri LVDT’lere entegre etmişlerdir. Elbette bu DC LVDT’lerin ölçüm sistemleriyle ara yüzlemesi daha kolaydır, ancak bazı kısıtlamalar vardır.

AC LVDT’lerde yerleşik elektronik bulunmadığından, kriyojenikten 650°C/1200°F’ye kadar mümkün olan en geniş sıcaklık ortamlarında çalışabilirler.

AC LVDT’ler, elektronik eksikliğinden dolayı DC LVDT’lerden daha küçük olabilir.

AC LVDT’ler, elektronik bileşen olmadığından DC LVDT’lerden daha üstün şok ve titreşim özelliklerine sahiptir.

AC LVDT’ler, DC LVDT’lerden daha uzun ömürlüdür bundan dolayı daha az karmaşık ve daha fazla güvenilirlik anlamına gelir.
Bu, DC LVDTS için amaç olmadığı anlamına gelmez. Daha kolay arayüzünün büyük bir avantaj olduğu ve AC LVDT’lerin avantajlarının bir faktör olmadığı pek çok uygulama vardır. Birincisi, harici sinyal koşullandırma ihtiyacını ortadan kaldırırlar ki bu, uygun bir yer olmadığında bazen zor bir gereklilik olabilir.

Ayrıca kurulum süresini ve karmaşıklığı da azaltırlar. DC LVDT’ler, 4-20 mA akım çıkışları düşük seviyeli voltaj çıkışlarından daha uzun bir mesafeden iletilebilen döngü beslemeli modellerde mevcuttur.

AC LVDT Avantajları

DC LVDT Avantajları

En iyi şok ve titreşim performansı

Harici sinyal şartlandırma gerektirmez

Geniş sıcaklık çalışma aralığı

Çıkışlar önceden kalibre edilmiştir

Olası en küçük form faktörleri mevcuttur

Daha kısa kurulum süresi

Mümkün olan en uzun kullanım ömrü tasarımı

Uzun mesafeli iletim için 4-20 mA akım döngüsü çıkışı mevcuttur

LVDT Ölçüm Uygulamaları

     • Makine aletleri
     • Çekme test standları
     • Havacılık testi – iniş takımı, aktüatörler, kontrol yüzeyi konumlandırma, hidrolik
     • Otomotiv ve Tren testleri – süspansiyon sistemlerinin hareketleri
     • Güç üretimi – türbin testi
     • Robotik – konum geri bildirimi
     • Üretim – Otomasyon, proses kontrolleri
     • Selüloz ve Kağıt – germe kolları konumlandırma

LVDT Sensör Artıları

     • Çok güvenilir – çoğu modelin neredeyse sürtünmesiz çalışması nedeniyle uzun sensör ömrü

     • Çok yüksek çözünürlük – neredeyse sürtünmesiz hareket nedeniyle neredeyse sonsuz çözünürlük sağlarlar. En küçük değişiklikler bile tespit edilebilir.

     • Hasara dayanıklı – bazı modellerde, tüpün her iki ucu da açıktır ve test ürünü çubuğu beklenenden daha uzağa iterse sensörün hasar görmesini önler (tüpün kendisiyle çarpışma dışında)

     • Sıfır noktası kararlılığı – sensörün sıfır veya sıfır noktası, sensörün yapısı nedeniyle son derece tekrarlanabilir

     • Çok çeşitli çalışma sıcaklıkları – kriyojenik sıcaklıklara (-200 ° C / -328 ° F) ve yüksek sıcaklıklara (650 ° C / 1200 ° F) dayanabilen LVDT modelleri mevcuttur

     • Düşük histerezis / yüksek konumsal doğruluk ve tekrarlanabilirlik

     • Mutlak okuma çıkış cihazı – artımlı bir çıkış cihazının aksine, bir LVDT’den gelen okuma gücü çevrilmeden önce ve sonra aynı olacaktır (test edilen nesnenin hareket etmediği varsayılarak).

LVDT Sensör Eksileri

     • Sınırlı ölçüm mesafesi – En büyük LVDT’ler bile 1 m’den (27 ”) daha az ölçüm aralığı ile sınırlıdır
     • Manyetik alanlardan etkilenebilir (bunun sonucunda ekranlı modeller yaygındır)
     • AC modelleri, bir LVDT sinyal düzenleyiciden hassas bir AC uyarımı gerektirir
     • DC LVDT modelleri, AC LVDT modellerine kıyasla daha düşük şok, titreşim ve sıcaklık özelliklerine sahiptir.

AC LVDT Sensörlerini Dewesoft DAQ Sistemine Bağlama

AC uyarma gereksinimleri nedeniyle AC LVDT sensörlerinde sinyal koşullandırma her zaman gereklidir. DC LVDT sensörleri, bir voltaj veya 4-20 mA akım girişi gerektirir. Bir DSI-LVDT adaptörü kullanarak, LVDT sensörlerini birkaç farklı modelde STG ve LV Dewesoft DAQ sinyal koşullandırıcılarına bağlamak mümkündür.

Aşağıdaki bölümde hangi DAQ sistem modellerinin uyumlu olduğu girişler gösterilmektedir, ancak önce genel olarak DSI adaptörlerine ve ardından özellikle tek kanallı DSI-LVDT adaptörüne ve DS-16xLVDTr 16 kanallı ara yüzlere bakalım.

DSI LVDT Adaptörleri

DSI adaptörleri, ürün ailesinden bağımsız olarak DB9 analog girişi ile mevcut olan tüm Dewesoft STG ve LV sinyal koşullandırıcıları ile uyumludur. SIRIUS DAQ sistemi, KRYPTON DAQ modülleri, IOLITE ve IOLITEd DAQ ve kontrol sistemi, DEWE-43A ve MINITAURs DAQ sistemlerine uyacaklardır.

DSI-LVDT, DSI-RTD, DSI-ACC ve kendisine bağlı DSI-TH adaptörlerine sahip KRYPTON 6xSTG sağlam modül

Tüm DSI adaptörlerinde, otomatik sensör algılama ve tak ve çalıştır kurulumu için yerleşik bir TEDS çipi bulunur. Sadece DSI adaptörünü uyumlu bir girişe bağlayın ve ölçeklendirme, birimler, kalibrasyon verileri vb. Dahil her şey Dewesoft X DAQ yazılımı içinde otomatik olarak yapılandırılacaktır. Tüm elektronik parçalar, bu adaptörleri analog giriş kanalına sıkıca sabitlemek için vidalı konektörlere sahip küçük ve sağlam alüminyum muhafaza içine yerleştirilmiştir.

DSI-LVDT Adaptörü

Dewesoft DB9 sinyal koşullayıcılarla uyumlu DSI-LVDT adaptörü

DSI-LVDT, LVDT sensörlerini Dewesoft DAQ sisteminize bağlamak için bir adaptördür. LVDT sensörlerinin gerektirdiği 4 ila 10 kHz AC uyarımı üretir ve küçük bir yerleşik potansiyometre ile kolay faz ayarı içerir. Çıkış 1 V = 1000 mV / V.

DS-16xLVDTr

Dewesoft'tan DS-16xLVDTr

Bu yeni tasarımın atılımı, asenkron uyarma giriş / çıkışlarıdır. Harici fonksiyon üreticisinden “IN” BNC konektörüne bir uyarı sinyali bağlarsınız. Bu uyarma sinyali otomatik olarak, büyük kanal sayısı LVDT ölçüm sistemleri için ek DS-16xLVDTr arayüzlerine papatya dizimi yapmak için kullanabileceğiniz “OUT” BNC konektörüne yönlendirilir.

Dewesoft veri toplama sistemine bağlantı için ön panelde 16 x DB9 (erkek) konektör bulunmaktadır. Her konektörde faz ayarı için bir düzeltici bulunur.

Arka panelde LVDT sensör bağlantısı için 16 x DB9 (dişi) konektör bulunur. DS-16 xL DTr, tam köprü ve yarım köprü LVDT sensör türleri ile ölçümleri destekler.

SIRIUS DAQ Sistemleri LVDT Uyumluluğu

SIRIUS serisi sadece SIRIUS modülünü veya “dilim” i içermez, aynı zamanda SIRIUS, SIRIUS su geçirmez, SIRIUS R1DB, SIRIUS R2DB, SIRIUS R3, SIRIUS R4 ve SIRIUS R8 dahil tam bir ürün grubudur. Aşağıdaki SIRIUS sinyal koşullayıcılar, LVDT ölçümleriyle uyumludur:

SIRIUS Standart Giriş Modülleri

SIRIUS HD (Yüksek Yoğunluklu) Giriş Modülleri

SIRIUS HS (Yüksek Hızlı) Giriş Modülleri

DEWE-43A ve MINITAURs Ürün Ailesi LVDT Uyumluluğu

DEWE-43A, DB9 konektörlü sekiz evrensel analog giriş sağlayan, elde tutulan 8 kanallı bir DAQ modülüdür. MINITAUR’lar esasen sağlam bir bilgisayarla birleştirilmiş bir DEWE-43A’dır, bu nedenle girişleri tamamen aynıdır.

DEWE-43A ve MINITAURs 8 x Evrensel Girişler

KRYPTON DAQ Modülleri LVDT Uyumluluğu

KRYPTON ve KRYPTON ONE, şok, titreşim ve aşırı yüksek ve düşük sıcaklıkların olduğu zorlu ortamlarda çalışmak için IP67 olarak derecelendirilmiş, son derece sağlam DAQ modülleridir. Her Dewesoft DAQ sistemi, eksiksiz sistem kurulumu, çalıştırma, görüntüleme, depolama, analiz ve rapor oluşturma için ödüllü Dewesoft X yazılımını içerir. Aşağıda gösterilen giriş modülleri DSI-LVDT adaptörüyle uyumludur:

KRYPTON Dayanıklı Çok Kanallı Modüller

KRYPTON-1 Dayanıklı Tek Kanallı Modüller

Daha fazla bilgi için:

IOLITE Ürün Ailesi LVDT Uyumluluğu

IOLITE ve IOLITEd DAQ ve kontrol sistemi, güçlü veri toplamayı çift EtherCAT arabirimleri aracılığıyla gerçek zamanlı kontrolle birleştirir. 19 ”raf modeli ve tezgah üstü modeli mevcuttur. Her Dewesoft DAQ sistemi, eksiksiz sistem kurulumu, çalıştırma, görüntüleme, depolama, analiz ve rapor oluşturma için ödüllü Dewesoft X yazılımını içerir. Altı kanallı gerinim ölçer modülü, DSI-LVDT dahil olmak üzere DSI adaptörleriyle uyumludur:

IOLITE Dijital I/O Modülleri

Sonuç

LVDT’ler son derece kullanışlı sensörlerdir. Son derece güvenilir, doğru ve kullanımı kolaydır. Sonuç olarak, dünya çapında sayısız ölçüm ve kontrol uygulaması gerçekleştiren milyonlarcası kullanılmaktadır.

Dewesoft DAQ ürün ailesinin her üyesi, kullanımı kolay DSI-LVDT adaptörleri ve 16 kanallı DS-16xLVDTr arayüzü sayesinde LVDTS ile uyumludur … Dewesoft DAQ donanımını kullanarak test, ölçüm ve kontrol uygulamalarınızı geliştirebilirsiniz ve LVDT sensörleri ile birlikte gelen yazılımı.