LVDT Sensörü nedir?
LVDT’ler (Linear Variable Diferansiyel Transformatörler) lineer konum sensörleridir. Nispeten kısa mesafelerde doğrusal yer değiştirmeyi ve konumu ölçmek için kullanılırlar. Bugün piyasada bir cm’nin (mikro inç) birkaç milyonda biri kadar küçük ve hatta yaklaşık 0,7 metreye (~27 inç) kadar olan hareketleri ölçebilen LVDT’ler var.
Bir LVDT, serbestçe hareket eden bir şaft içeren bir tüpten oluşur. Tüpün tabanı sabit bir konuma monte edilir ve çubuğun ucu, konumu doğrusal (ileri ve geri) bir şekilde hareket edecek bir nesneye yapıştırılır.
Tipik bir LVDT sensörünün kesiti
LVDT Sensörü Nasıl Çalışır?
LVDT’nin kasasının içinde birincil bobin bulunur. Bobin tertibatının her iki tarafında bir çift ikincil bobin bulunur. Fiziksel konumları dışında, üç birincil sargının tümü aynıdır. Ancak, karşı tarafla seri olarak bağlanırlar, böylece eşit olarak enerjilendirilirlerse çıkışları sıfıra eşit olur.
Bu dahili elemanların normal olarak hem neme hem de harici manyetik alanlara karşı korunacak şekilde yapıldığına dikkat edilmelidir.
Bobinlerin çalışma prensibi
Bir AC LVDT’de, birincil bobin, tipik olarak 3 kHz @3Vrms olan sabit bir AC besleme voltajı ile beslenir. Bu, ikincil bobinlerdeki bir alanı indükler. Eğer çubuk, tüp içinde ölü bir merkez ise, S1 ve S2’den gelen manyetik akı aynıdır ve birbirini yok eder. Bu, “boş (null)” konum olarak bilinir.
Fakat, şaftın konumu S1 veya S2’ye yaklaşırsa, o bobinden gelen enerji diğer bobine göre artacaktır. Böylece, bobinlerden çıktıları basitçe çıkararak, sensör bize her zaman şaftın boru içinde nerede konumlandığını söyler.
Mil, test nesnesi tarafından borunun içine veya dışına çekilirken, LVDT, başlangıç noktasından maksimum sapmaya kadar şaftın konumunu temsil eden bir sinyal verir. Şaft, borunun iç kısmına değmez, bu da onu neredeyse sürtünmesiz kılar ve LVDT’nin kendisi hiçbir elektronik içermez, bu da onu zorlu ortamlarda kullanımda popüler hale getirir.
Bu sinyal, onu görüntüleyen ve gözden geçirme ve analiz için kaydeden bir veri toplama sistemi içindeki bir LVDT sinyal koşullandırıcıya gönderilir.
Özetlemek gerekirse, bir AC LVDT, birincil bobini, hareketli bir armatür aracılığıyla birincil bobine seri olarak bağlanmış ikincil bobinlere bağlanan bir manyetik akı oluşturan değişken relüktanslı bir cihazdır.
Tipik LVDT sensörü
LVDT Tipleri veya Mekanik Çeşitleri
Şaft/armatür yapıları açısından bugün birkaç temel çeşit mevcuttur:
- Serbest (Kılavuzsuz) Armatür LVDT’leri
- Sabit (Kılavuzlu) Armatür LVDT’ler
- Zorlamalı veya Yaylı Armatür LVDT’leri
Bunların her birine daha ayrıntılı olarak bakalım.
Serbest (Kılavuzsuz) Armatür LVDT’leri
Bu durumda mil veya armatür, LVDT gövdesinde ileri geri kayabilir. Gövdeye bağlı değildir ve LVDT’nin kendi içinde ona etki eden herhangi bir kuvvet yoktur. Armatür, LVDT gövdesi ile paralel hareket eden test edilen nesneye bağlanır.
Sonuç, sensör için çok uzun bir kullanım ömrü sağlayan, neredeyse sürtünmesiz bir yapı oluşmaktadır. Tabii ki, en iyi sonuçları elde etmek için uygun hizalama gereklidir.
Serbest veya “kılavuzsuz” bir armatür, kısa menzilli, yüksek hızlı uygulamalar (örneğin, titreşim) için idealdir. Aynı zamanda, çok sayıda çevrim gözlemlendiğinde de idealdir. Test edilen nesne LVDT gövdesi ile paralel hareket ettiğinde en iyi sonucu verir.
Sabit (Kılavuzlu) Armatür LVDT’ler
Sabit 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 ila 45 cm [~0.5 ila 18 inç]) ve ayrıca test edilen nesnenin LVDT gövdesine enine hareket ettiği senaryoları işlemesine olanak tanır. Bu durumlarda, armatür yönlendirilmezse yanlış hizalama meydana gelir.
Sabit (kılavuzlu) armatür LVDT’ler hem statik hem de dinamik ölçüm uygulamalarında kullanışlıdır.
Kısa menzilli LVDT’ler (örneğin maksimum ±76 mm [±3 inç]) yatay olarak monte edilebilir ve bükülmez, ancak daha büyük ünitelerin normalde yatay olarak monte edildiğinde yerçekimi tarafından bükülmemelerini sağlamak için desteklenmesi gerekir.
Zorlamalı veya Yaylı Armatür LVDT’leri
Zorlamalı veya “yaylı” bir armatür LVDT, yukarıda açıklandığı gibi sabit (kılavuzlu) bir LVDT’nin aynı düşük sürtünmeli yatak tertibatına sahiptir, ancak buna ek olarak, hafifçe hareket ettirmek için bir yay, pnömatik veya bir motor gibi mekanik bir geri dönüş mekanizması kullanır. Armatürü tam sapması için dışarı doğru itin. Bu, LVDT armatürünün test edilen nesne ile sabit bir bağlantı sürdürmesinin istendiği uygulamalar içindir.
Bu senaryoda, yalnızca LVDT gövdesi sabitlenir ve armatür ucunun tipik olarak ucunda test edilen nesneye doğru iten ve ona sabitlenmeyen bir bilye vardır. Böylece test edilen nesne, bir montaj hattında olduğu gibi, erişilemez hale gelebilir veya farklı bir nesne ile değiştirilebilir. Yaylı armatür bilyesi otomatik olarak uzayacak ve nesnenin geri dönmesini veya değiştirilmesini bekleyecek ve döndüğünde onunla birlikte sorunsuz hareket edecektir.
Bu LVDT’ler, statik ve yavaş hareket eden uygulamalar için en iyisidir.
Çoğu LVDT üreticisi, geniş bir uygulama yelpazesini işlemek için sensörlerini bu armatür çeşitlerinin bazılarında veya tamamında sunar.
Bugün piyasada çok çeşitli LVDT’ler var. Bazıları, gıda ve ilaçlarla hijyenik uygulamalar, tuzlu suya daldırma, aşırı sıcaklık ortamları, bilimde çok yüksek hassasiyetli uygulamalar ve hatta basınçlı ortamlarda para sayma gibi uygulamalar ve ortamlar için özel olarak tasarlanmıştır. Genellikle paslanmaz çelikten yapılırlar, bu da onları bu uygulamalar için çok uygun hale getirir.
AC ve DC LVDT'ler
Klasik AC LVDT’nin üzerinde HİÇBİR elektroniği yoktur ve çalışması için harici bir taşıyıcı amplifikatör ve ilgili sinyal koşullandırma gerektirir. Bazı üreticiler bu elektronikleri LVDT’lere entegre etmiştir. Bu DC LVDT’lerin ölçüm sistemleriyle arayüzlenmesi elbette daha kolaydır, ancak bazı kısıtlamalar vardır.
AC LVDT’lerde yerleşik elektronikler bulunmadığından, mümkün olan en geniş sıcaklık ortamlarında çalışabilirler – kriyojenikten 650°C / 1200°F’ye kadar .
AC LVDT’ler, elektronik eksikliğinden dolayı DC LVDT’lerden daha küçük olabilir.
AC LVDT’ler, elektronik bileşen eksikliği nedeniyle DC LVDT’lerden daha üstün şok ve titreşim özelliklerine sahiptir.
AC LVDT’ler, DC LVDT’lerden daha uzun bir ömre sahiptir. Daha az karmaşıklık, daha fazla güvenilirlik anlamına gelir.
Bu, DC LVDTS için bir amaç olmadığı anlamına gelmez. Daha kolay arayüzlerinin büyük bir avantaj olduğu ve AC LVDT’lerin avantajlarının bir faktör olmadığı birçok uygulama vardır. Bir kere, bunun için uygun bir yer olmadığında bazen zor bir gereklilik olabilen harici sinyal koşullandırma ihtiyacını ortadan kaldırırlar.
Ayrıca kurulum süresini ve karmaşıklığı azaltırlar. DC LVDT’ler, 4-20 mA akım çıkışları düşük seviyeli voltaj çıkışlarından daha uzun bir mesafe üzerinden iletilebilen, döngüden güç alan modellerde mevcuttur.
|AC LVDT Avantajları||DC LVDT Avantajları|
|En iyi şok ve titreşim performansı||Harici sinyal koşullandırma gerektirmez|
|En geniş sıcaklık çalışma aralığı||Çıkışlar önceden kalibre edilmiştir|
|Mümkün olan en küçük form faktörleri mevcuttur||Azaltılmış 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 cihazları
- Havacılık testleri – İniş takımı, aktüatörler, kontrol yüzeyi konumlandırma, hidrolik
- Otomotiv ve Tren testleri – Süspansiyon sistemlerinin hareketleri
- Güç üretimi – Türbin testi
- Robotik – Konum geri bildirimi
- İmalat – Otomasyon, proses kontrolleri
- Kağıt Hamuru ve Kağıt – Gerdirme kollarının konumlandırılması
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, test maddesi çubuğu beklenenden daha fazla iterse sensör hasarını önler (tüpün kendisiyle çarpışma hariç)
- Sıfır noktası kararlılığı – sensörün kendisinin yapısı nedeniyle sensörün sıfır veya sıfır noktası 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 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 aralığıyla sınırlıdır
- Manyetik alanlardan etkilenebilir (sonuç olarak ekranlamalı modeller yaygındır)
- AC modelleri, bir LVDT sinyal koşullandırıcıdan kesin bir AC uyarımı gerektirir
- DC LVDT modelleri, AC LVDT modellerine kıyasla daha düşük şok, titreşim ve sıcaklık özelliklerine sahiptir
AC LVDT Sensörlerini Dewesoft DAQ Sisteminize Bağlama
AC uyarma gereksinimleri nedeniyle AC LVDT sensörlerinde sinyal koşullandırmaya her zaman ihtiyaç vardır. 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 bölüm, hangi DAQ sistem modellerinin hangi girişlerde uyumlu olduğunu gösterir, ancak önce genel olarak DSI adaptörlerine, ardından tek kanallı DSI-LVDT adaptörüne ve özel olarak DS-16xLVDTr 16 kanallı arayüzlere bakalım.
DSI LVDT Adaptörleri
DSI adaptörleri, ürün ailesinden bağımsız olarak DB9 analog girişli tüm Dewesoft STG ve LV sinyal koşullayıcılarla uyumludur. SIRIUS DAQ sistemi, KRYPTON DAQ modülleri, IOLITE ve IOLITEd DAQ ve kontrol sistemi, DEWE -43A ve MINITAURs DAQ sistemlerine uyacaklar.
Kendisine bağlı DSI-LVDT, DSI-RTD, DSI-ACC ve DSI-TH adaptörleri ile KRYPTON 6xSTG modül
Tüm DSI adaptörlerinde, otomatik sensör algılama ve tak ve çalıştır kurulumu için yerleşik bir TEDS çipi bulunur . DSI adaptörünü uyumlu bir girişe bağlamanız yeterlidir; ölçekleme, 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 dayanıklı alüminyum muhafazaya 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 ihtiyaç duyduğu 4 ila 10 kHz AC uyarımı üretir ve küçük bir yerleşik potansiyometre aracılığıyla kolay faz ayarı içerir. Çıkış 1 V = 1000 mV / V.
The DS-16xLVDTr
Bu yeni tasarımın atılımı, asenkron uyarı giriş/çıkışlarıdır. “IN” BNC konektörüne bir harici fonksiyon üretecinden bir uyarı sinyali bağlarsınız. Bu uyarma sinyali otomatik olarak, büyük kanal sayısı LVDT ölçüm sistemleri için ek DS-16xLVDTr arabirimlerine papatya dizimi oluşturmak için kullanabileceğiniz “OUT” BNC konektörüne yönlendirilir.
Dewesoft veri toplama sistemine bağlantı için ön panelde 16 adet DB9 (erkek) konnektör bulunmaktadır. Her konektör, faz ayarı için bir düzeltici içerir.
Arka panelde LVDT sensör bağlantısı için 16 x DB9 (dişi) konektör bulunur. DS-16xLVDTr, tam köprü ve yarım köprü LVDT sensör tipleri ile ölçümleri destekler.
SIRIUS DAQ Sistemleri LVDT Uyumluluğu
SIRIUS serisi sadece SIRIUS modülünü veya “dilim”in kendisini değil, SIRIUS, SIRIUS su geçirmez, SIRIUS R1DB, SIRIUS R2DB, SIRIUS R3, SIRIUS R4 ve SIRIUS R8 dahil olmak üzere bütün bir ürün hattıdır. Aşağıdaki SIRIUS sinyal koşullayıcılar, LVDT ölçümleriyle uyumludur:
SIRIUS Standart Giriş Modülleri
|Modül||STG||STGM||AG (DB9)|
|DSİ-LVDT uyumlu||√||√||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu||√||√||√|
SIRIUS HD (Yüksek Yoğunluk) Giriş Modülleri
|Modül||HD-STG’ler||HD-LV (DB9)|
|DSİ-LVDT uyumlu||√||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu||√||√|
SIRIUS HS (Yüksek Hızlı) Giriş Modülleri
|Modül||HS-STG||HS-LV (DB9)|
|DSİ-LVDT uyumlu||√||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu||√|
DEWE-43A ve MINITAURS Ürün Ailesi LVDT Uyumluluğu
DEWE -43A , DB9 konnektörlü sekiz evrensel analog giriş sağlayan, elde taşınan 8 kanallı bir DAQ modülüdür. MINITAUR‘lar esasen güçlü bir bilgisayarla birleştirilmiş bir DEWE-43A‘dır, bu nedenle girdileri tamamen aynıdır.
|Modül||Uyumluluk|
|DSİ-LVDT uyumlu||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu||√|
KRYPTON DAQ Modülleri LVDT Uyumluluğu
KRYPTON ve KRYPTON ONE, şok, titreşim ve aşırı yüksek ve düşük sıcaklıklı zorlu ortamlarda çalışmak için IP67 olarak derecelendirilmiş son derece dayanıklı DAQ modülleridir. Her Dewesoft DAQ sistemi, eksiksiz sistem kurulumu, çalıştırma, görüntüleme, depolama, analiz ve rapor oluşturma için ödüllü Dewesoft X yazılımı içerir. Aşağıda gösterilen giriş modülleri DSI-LVDT adaptörüyle uyumludur:
KRYPTON Çok Kanallı Modüller
|Modül||STG-3||STG-6|
|DSİ-LVDT uyumlu mu?||√||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu mu?||√||√|
KRYPTON-1 Tek Kanallı Modüller
|Modül||STG-1|
|DSİ-LVDT uyumlu mu?||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu mu?||Yok|
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 modelinde ve tezgah üstü modelde mevcuttur. Her Dewesoft DAQ sistemi, eksiksiz sistem kurulumu, çalıştırma, görüntüleme, depolama, analiz ve rapor oluşturma için ödüllü Dewesoft X yazılımı içerir. Altı kanallı gerinim ölçer modülü, DSI-LVDT dahil olmak üzere DSI adaptörleriyle uyumludur:
IOLITE Dijital I/O Modülleri
|Modül||6xSTG|
|DSİ-LVDT uyumlu||√|
|DS-16xLVDTr uyumlu||√|
Özet
LVDT’ler son derece kullanışlı sensörlerdir. Son derece güvenilir, doğru ve kullanımı kolaydır. Sonuç olarak, tüm dünyada sayısız ölçüm ve kontrol uygulaması gerçekleştiren milyonlarcası kullanımdadır.
Dewesoft DAQ ürün ailesinin her üyesi, kullanımı kolay DSI-LVDT adaptörleri ve 16 kanallı DS-16xLVDTr arabirimi sayesinde LVDTS ile uyumludur. Dewesoft DAQ donanımı ile gelen yazılımı kullanarak test, ölçüm ve kontrol uygulamalarınızı geliştirebilir ve LVDT sensörleri rahatlıkla kullanabilirsiniz.