Positionssensoren er en type enhed, der bruges til at overvåge og måle en ændring i positionen af et objekt i en enhed/maskine eller i visse omgivelser og ændringer til signaler, der er passende til transmission, behandling eller kontrol. Der findes forskellige slags positionssensorer, hvor forskydningstransducer er en specifik slags positionssensor. Normalt registrerer normale sensorer objektets eksistens, hvorimod forskydningssensorer simpelthen registrerer forskydningen, når en genstand bevæger sig fra et sted til et andet. Så mængden af forskydningsdetektering giver dig simpelthen mulighed for at bestemme objektets tykkelse og højde. Denne artikel diskuterer en oversigt over en forskydningstransducer – arbejde med applikationer.
Hvad er forskydningstransducer?
En forskydningstransducer er en elektromekanisk enhed, der bruges til at konvertere et objekts bevægelse til elektrostatiske, elektromagnetiske eller magnetoelektriske signaler, som læses og fortolkes til data. Der er en bred vifte af forskydningstransducere som lineære og roterende. Disse transducere er også nyttige til at måle den fysiske afstand mellem sensoren og et mål. De fleste forskydningstransducere måler statiske og dynamiske forskydninger, så de bruges ofte til måling af et objekts vibration. De målte forskydninger spænder fra mikrotommer til nogle få fod.
Forskydningstransducerens arbejdsprincip er baseret på det ekstremt pålidelige induktive måleprincip. Disse transducere er robuste, meget nemme at bruge og kan opnå høj præcision. Forskydningstransducere giver pålidelige måleresultater inden for forskellige områder af produktion, forskning og udvikling.
Forskydningstransducer kredsløbsdiagram
Forskydningstransduceren, der anvendes i nedenstående kredsløb, er en induktiv transducer. Dette kredsløb bruges til at måle forskydning med en induktiv transducer.
I ovenstående kredsløb inkluderer transformeren en primær vikling og to sekundære viklinger. De to sekundære viklingers endepunkter er forbundet med hinanden, så vi kan erklære, at disse to viklinger simpelthen er forbundet inden for serieopposition.
'VP' spændingen påføres ved transformatorens primære vikling, lad spændingen udviklet over hver sekundær vikling være 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Så udgangsspændingen 'V0' modtages over de første punkter af sekundære viklinger. Så udgangsspændingen kan skrives som V0 = VS1 – VS2. Transformatoren, der bruges i ovenstående kredsløb, er differentialtransformatoren, fordi den genererer en o/p-spænding, som er forskellen mellem VS1 og VS2.
Hvis kernen er placeret i det centrale punkt, så er de inducerede spændinger over to viklinger S1 & S2 ækvivalente. Så udgangsspændingen V0=0. I denne tilstand siger vi, at der ikke er nogen forskydning.
Hvis kernen er forskudt over den centrale position, så er den emf, der genereres i spolen S1, mere, dvs. V1>V2.
På samme måde, hvis kernen er forskudt under den centrale position, så er den emf, der genereres i S2-spolen, mere, dvs. V2>V1.
Så i disse to tilfælde har vi to forskydninger opad og nedad. I disse to tilfælde vil størrelsen af udgangsspændingen 'V0' være proportional med kernepositionen i forhold til midten.
Således, hvis vi ønsker at måle forskydningen af kroppen, så skal vi forbinde kroppen med den centrale kerne. Derfor, når kroppen skifter i en lige linje, så ændres midtpunktet af kernen, så o/p-spændingen som 'V0' varierer også tilsvarende. I denne tilstand kan vi få forskydningen ved blot at måle o/p-spændingen. Så fasen og størrelsen af udgangsspændingen angiver forskydningen og retningen af kroppen tilsvarende.
Kalibrering af forskydningstransducer
Generelt er transducerkalibrering et væsentligt krav for at opretholde nøjagtigheden, repeterbarheden og pålideligheden af resultaterne opnået fra et målesystem. Disse transducere er almindelige i akademiske og industrielle applikationer. Så kalibrering af dem er normalt en tidskrævende procedure, men ved at bruge kalibreringsapparater er det meget nemt ved at dreje en knap og trykke på en knap.
Kalibreringssystemet for forskydningstransduceren er en komplet løsning til at kalibrere disse transducere med op til 50,8 mm forskydninger med 13 mikrons opløsning. Det bruges med ethvert system, selvom det leveres med brugerdefineret software til hurtig og nem kalibrering, når den først er brugt med NI-systemer.
Forskydningstransducertyper
Der er forskellige typer forskydningstransducere tilgængelige, som også er kendt som forskydningssensorer som et potentiometer, strain gauge, kapacitiv og LVDT. Så hver type er diskuteret nedenfor.
Resistiv transducer
En resistiv transducer kaldes også en variabel modstandstransducer, fordi den fungerer efter princippet om variabel modstandstransduktion. Denne transducer er en af de mest brugte forskydningstransducere, der bruges til at måle forskellige fysiske størrelser som tryk, forskydning, kraft, temperatur og vibrationer og konverterer dem til et elektrisk signal.
Kapacitiv transducer
En kapacitiv transducer er en passiv transducer, der fungerer ved at bruge ekstern strøm. Denne transducer bruges hovedsageligt til at måle tryk, forskydning, bevægelse, kraft, hastighed og andre parametre. Denne transducer arbejder efter princippet om variabel kapacitans, så kapacitansen af denne transducer ændrer sig på grund af mange årsager som dielektrisk konstant, overlapning af plader og ændring inden for afstand mellem pladerne. Dette er en passiv type, hvor der genereres lige store og modsatte ladninger på pladerne på grund af den påførte spænding over kondensatorpladen, som er adskilt gennem det dielektriske materiale.
Lineær variabel differentialtransformator
LVDT eller lineær variabel differentialtransformer er en slags forskydningstransducer. Denne transducer inkluderer tre symmetrisk adskilte spoler, hvor den primære spole er centerspolen og de resterende to spoler er sekundære spoler. Disse er hovedsageligt forbundet i serie og placeret ligeligt i forhold til hovedspolen. Se venligst dette link for at vide mere om – LVDT .
Induktiv transducer
En induktiv transducer er en slags forskydningstransducer, der fungerer efter transduktions- eller elektromagnetisk induktionsprincippet. For at måle de nødvendige fysiske størrelser såsom kraft, forskydning, hastighed, tryk, acceleration, drejningsmoment, varieres gensidig eller selvinduktans. Det bedste eksempel på denne transducer er LVDT. Se venligst dette link for at vide mere om induktive transducere .
Strain Gauge
En strain gauge forskydningstransducer bruges til at ændre fysiske størrelser som tryk, forskydning eller belastning til mekanisk belastning, og denne mekaniske belastning ændres til elektrisk o/p med monterede strain gauges på det elastiske legeme. En strain gauge forskydningstransducer bruges hovedsageligt til at måle forskydningen i området 0 til 10 mm. Denne transducer har en kort kropslængde sammenlignet med LVDT og er fri for elektromagnetiske effekter. Disse strain gauge transducere har meget stabil og pålidelig ydeevne. Se venligst dette link for at vide mere om strain gauge .
Fordele og ulemper
Forskydningstransducers fordele er diskuteret nedenfor.
- Forskydningstransducere har fremragende linearitet.
- De har ekstrem høj nøjagtighed.
- De har op til 0,01 µm enestående opløsning.
- Disse er tolerante over for høje magnetiske felter, radioaktive miljøer og brede temperaturområder.
- De har et stærkt design og fremragende stabilitet.
- Disse transducere kan monteres i alle retninger.
- Strømforbruget af LVDT'er er lavt.
- Disse er meget følsomme og meget nemme at justere og vedligeholde.
- Disse transducere har lavt hysteresetab.
- Måleområdet er højere.
- Denne transducer er en friktionsfri enhed.
Forskydningstransducer ulemper diskuteres nedenfor.
- Forskydningstransduceren har brug for meget høj forskydning for at producere højspænding.
- Det har brug for afskærmning, fordi det er meget lydhør over for magnetfeltet.
- Transducerens ydeevne kan blive påvirket af vibrationer såvel som ændringer i temperatur.
- Den har brug for en ekstern demodulator for at få DC output.
- Den dynamiske respons af denne transducer er begrænset.
Ansøgninger
Anvendelserne af forskydningstransducere omfatter følgende.
- Forskydningstransducere bruges til at måle den relative bevægelse mellem sensorspidsen og den roterende aksel.
- Den bruges i stive maskiner, hvor ekstremt små vibrationer fra akslen til maskinhuset overføres.
- Disse bruges i industrisektoren og endda i den offentlige sektor som maskinautomatisering, rumfart og fly, kraftturbiner, hydraulik osv.
- LVDT'er bruges til at måle forskydninger, der spænder fra mm til cms.
- Disse bruges i CNC-maskiner til måling af forskydning.
- Disse bruges til tykkelse og måling af valsede metalplader.
- Disse bruges i kanaler til spændingsmåling.
- RVDT forskydningstransducere bruges i flyvekontrolsystemer.
- Potentiometertyper bruges til at måle kraft, acceleration og tryk.
Dette er således en oversigt over en forskydning transducer – virker med ansøgninger. Hvis en krop skifter fra en position til en anden inden for en lige linje, kaldes længden mellem disse to positioner efterfølgende forskydning. Forskydningen er en fysisk størrelse som hastighed, temperatur, kraft osv.
Så en forskydningstransducer bruges til at konvertere mekanisk vibration/bevægelse, især retlinet bevægelse, til elektriske signaler, en foranderlig elektrisk strøm eller spænding. Eksempler på forskydningstransducere er; forskydning og bøjningsspændinger, der måler mål for normal forskydning, måling af revner i betonen og dragerbøjning. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af en transducer?
