Převodník výchylky: Obvod, typy, práce a jeho aplikace

Snímač polohy je typ zařízení používaného k monitorování a měření změn v poloze objektu v zařízení/stroji nebo v určité blízkosti a mění se na signály, které jsou vhodné pro přenos, zpracování nebo řízení. K dispozici jsou různé druhy snímačů polohy, kde převodník posunu je jedním specifickým druhem snímače polohy. Obecně platí, že normální senzory snímají existenci objektu, zatímco senzory posunu jednoduše detekují posunutí, jakmile se jakýkoli objekt přesune z jednoho místa na druhé. Míra detekce posunutí vám tedy jednoduše umožňuje určit tloušťku a výšku objektu. Tento článek pojednává o přehledu a převodník posuvu – práce s aplikacemi.

Co je to převodník posunu?

Převodník posunu je elektromechanické zařízení používané k převodu pohybu objektu na elektrostatické, elektromagnetické nebo magnetoelektrické signály, které jsou čteny a interpretovány na data. Existuje široká škála převodníků posuvu, jako jsou lineární a rotační. Tyto převodníky jsou také užitečné při měření fyzické vzdálenosti mezi senzorem a cílem. Většina snímačů posuvu měří statické a dynamické posuvy, takže se často používají pro měření vibrací objektu. Naměřené posuny se pohybují od mikropalců do několika stop.

Princip činnosti snímače dráhy je založen na extrémně spolehlivém principu indukčního měření. Tyto převodníky jsou odolné, velmi snadno se používají a mohou dosáhnout vysoké přesnosti. Převodníky posuvu poskytují spolehlivé výsledky měření v různých oblastech výroby, výzkumu a vývoje.

Schéma obvodu převodníku posunu

Převodník posuvu použitý v níže uvedeném obvodu je indukční převodník. Tento obvod se používá k měření výchylky s indukčním převodníkem.

Ve výše uvedeném obvodu transformátor obsahuje primární vinutí a dvě sekundární vinutí. Koncové body dvou sekundárních vinutí jsou spojeny dohromady, takže můžeme prohlásit, že tato dvě vinutí jsou jednoduše spojena v sériové opozici.

Napětí „VP“ je aplikováno na primární vinutí transformátoru, nechť napětí vyvinuté na každém sekundárním vinutí je „1“ a „2“. Takže výstupní napětí „V0“ je přijímáno přes první body sekundárních vinutí. Výstupní napětí lze tedy zapsat jako V0 = VS1 – VS2. Transformátor použitý ve výše uvedeném obvodu je diferenciální transformátor, protože generuje o/p napětí, což je rozdíl mezi VS1 a VS2.

Pokud je jádro umístěno v centrálním bodě, pak jsou indukovaná napětí na dvou vinutích S1 a S2 ekvivalentní. Takže výstupní napětí V0=0. V tomto stavu říkáme, že nedochází k žádnému posunu.

Pokud je jádro přemístěno nad středovou polohou, pak emf generované uvnitř cívky S1 je více, tj. V1>V2.

Stejným způsobem, pokud je jádro posunuto pod centrální polohu, pak emf generované v cívce S2 je více, tj. V2>V1.

Takže v těchto dvou případech máme dvě posunutí nahoru a dolů. V těchto dvou případech bude velikost výstupního napětí „V0“ úměrná poloze jádra vzhledem ke středu.

Pokud tedy chceme měřit posun tělesa, musíme těleso připojit k centrálnímu jádru. Proto, jakmile se tělo posune v přímce, pak se změní střední bod jádra, takže o/p napětí jako „V0“ se také odpovídajícím způsobem mění. V tomto stavu můžeme získat posunutí jednoduchým měřením o/p napětí. Takže fáze a velikost výstupního napětí odpovídajícím způsobem znamenají posun a směr těla.

Kalibrace převodníku posunu

Obecně je kalibrace převodníku základním požadavkem pro zachování přesnosti, opakovatelnosti a spolehlivosti výsledků získaných z měřicího systému. Tyto převodníky jsou běžné v akademických a průmyslových aplikacích. Jejich kalibrace je tedy obvykle časově náročná procedura, avšak s použitím kalibračního zařízení je velmi snadné otočením knoflíku a stisknutím tlačítka.

Kalibrační systém převodníku dráhy je kompletním řešením pro kalibraci těchto převodníků s posuny až 50,8 mm s rozlišením 13 mikronů. Používá se s jakýmkoli systémem, i když je dodáván s vlastním softwarem, který umožňuje rychlou a snadnou kalibraci, jakmile se použije se systémy NI.

Typy převodníků zdvihu

K dispozici jsou různé typy převodníků posunu, které jsou také známé jako snímače posunu, jako je potenciometr, tenzometr, kapacitní a LVDT. Každý typ je tedy popsán níže.

Odporový převodník

Odporový převodník se také nazývá převodník s proměnným odporem, protože pracuje na principu převodu s proměnným odporem. Tento převodník je jedním z nejčastěji používaných převodníků výchylky, který se používá k měření různých fyzikálních veličin, jako je tlak, výchylka, síla, teplota a vibrace, a převádí je na elektrický signál.

Kapacitní převodník

Kapacitní převodník je pasivní převodník, který pracuje s využitím externího napájení. Tento převodník se používá hlavně k měření tlaku, posunutí, pohybu, síly, rychlosti a dalších parametrů. Tento převodník pracuje na principu proměnné kapacity, takže kapacita tohoto převodníku se mění z mnoha důvodů, jako je dielektrická konstanta, překrývání desek a změna ve vzdálenosti mezi deskami. Jedná se o pasivní typ, kde se na deskách generují stejné a opačné náboje kvůli aplikovanému napětí přes desku kondenzátoru, které je odděleno dielektrickým materiálem.

Lineární variabilní diferenciální transformátor

LVDT nebo lineární proměnný diferenciální transformátor je jedním druhem převodníku výchylky. Tento převodník obsahuje tři symetricky rozmístěné cívky, kde primární cívka je středová cívka a zbývající dvě cívky jsou sekundární cívky. Ty jsou převážně zapojeny do série a umístěny stejně s ohledem na hlavní cívku. Na tomto odkazu se dozvíte více o – LVDT .

Indukční převodník

Indukční převodník je jeden druh převodníku výchylky, který pracuje na principu transdukce nebo elektromagnetické indukce. Pro měření potřebných fyzikálních veličin, jako je síla, výchylka, rychlost, tlak, zrychlení, krouticí moment, se mění vzájemná nebo vlastní indukčnost. Nejlepším příkladem tohoto převodníku je LVDT. Chcete-li se dozvědět více, přejděte na tento odkaz indukční převodníky .

Tenzoměr

Tenzometrický snímač posunutí se používá ke změně fyzikálních veličin, jako je tlak, posunutí nebo zatížení, na mechanické namáhání a toto mechanické namáhání se mění na elektrické o/p s namontovanými tenzometry na pružném tělese. Tenzometrický snímač posuvu se používá hlavně pro měření posuvu v rozsahu 0 až 10 mm. Tento převodník má ve srovnání s LVDT krátkou délku těla a je bez elektromagnetických vlivů. Tyto tenzometrické snímače mají vysoce stabilní a spolehlivý výkon. Chcete-li se dozvědět více o tom, přejděte na tento odkaz tenzometr .

Výhody a nevýhody

Výhody převodníku posuvu jsou diskutovány níže.

• Převodníky posuvu mají vynikající linearitu.
• Mají extrémně vysokou přesnost.
• Mají vynikající rozlišení až 0,01 µm.
• Jsou odolné vůči vysokým magnetickým polím, radioaktivnímu prostředí a širokému teplotnímu rozsahu.
• Mají silný design a vynikající stabilitu.
• Tyto převodníky lze namontovat v libovolném směru.
• Spotřeba energie LVDT je ​​nízká.
• Jsou velmi citlivé a velmi snadno se zarovnávají a udržují.
• Tyto převodníky mají nízkou hysterezní ztrátu.
• Rozsah měření je vyšší.
• Tento převodník je zařízení bez tření.

Nevýhody převodníku posuvu jsou diskutovány níže.

• Převodník výchylky potřebuje k výrobě vysokého napětí velmi vysoký výchylka.
• Potřebuje stínění, protože velmi reaguje na magnetické pole.
• Výkon převodníku může být ovlivněn vibracemi a také změnami teploty.
• Pro získání stejnosměrného výstupu potřebuje externí demodulátor.
• Dynamická odezva tohoto převodníku je omezená.

Aplikace

Aplikace převodníků výchylky zahrnují následující.

• Převodníky posunu se používají k měření relativního pohybu mezi hrotem snímače a rotujícím hřídelem.
• Používá se u pevných strojů všude tam, kde se přenášejí extrémně malé vibrace z hřídele na plášť stroje.
• Používají se v průmyslovém sektoru a dokonce i ve veřejném sektoru, jako je automatizace strojů, letectví a letectví, energetické turbíny, hydraulika atd.
• LVDT se používají pro měření posunů v rozsahu od mm do cms.
• Ty se používají v CNC strojích pro měření posuvu.
• Používají se pro tloušťku a měření válcovaných plechů.
• Ty se používají v kanálech pro měření napětí.
• Převodníky RVDT se používají v systémech řízení letu.
• Typy potenciometrů se používají pro měření síly, zrychlení a tlaku.

Toto je tedy přehled posunu převodník – funkční s aplikacemi. Pokud se těleso posune z jedné polohy do druhé v rámci přímky, potom se délka mezi těmito dvěma polohami nazývá posunutí. Posun je fyzikální veličina, jako je rychlost, teplota, síla atd.

Převodník posuvu se tedy používá pro přeměnu mechanických vibrací/pohybů, zejména přímočarého pohybu na elektrické signály, proměnlivý elektrický proud nebo napětí. Příklady převodníků posuvu jsou; přemístění a deformace v ohybu měření měření normálního posunutí, měření trhlin v betonu a ohybu nosníku. Zde je pro vás otázka, jakou funkci má převodník?