Czujnik położenia jest rodzajem urządzenia służącego do monitorowania i pomiaru zmiany położenia obiektu w urządzeniu/maszynie lub w określonym otoczeniu oraz zmian na sygnały odpowiednie do transmisji, przetwarzania lub sterowania. Dostępne są różne rodzaje czujników położenia, w których przetwornik przemieszczenia jest jednym z rodzajów czujników położenia. Ogólnie rzecz biorąc, normalne czujniki wykrywają istnienie obiektu, podczas gdy czujniki przemieszczenia po prostu wykrywają przemieszczenie, gdy obiekt przesunie się z jednego miejsca do drugiego. Tak więc wielkość wykrywania przemieszczenia pozwala po prostu określić grubość i wysokość obiektu. W tym artykule omówiono przegląd a przetwornik przemieszczenia – praca z aplikacjami.
Co to jest przetwornik przemieszczenia?
Przetwornik przemieszczenia jest urządzeniem elektromechanicznym służącym do przekształcania ruchu obiektu w sygnały elektrostatyczne, elektromagnetyczne lub magnetoelektryczne, które są odczytywane i interpretowane na dane. Istnieje szeroka gama przetworników przemieszczenia, takich jak liniowe i obrotowe. Przetworniki te są również pomocne w pomiarze fizycznej odległości między czujnikiem a celem. Większość przetworników przemieszczeń mierzy przemieszczenia statyczne i dynamiczne, dlatego są one często używane do pomiaru drgań obiektu. Zmierzone przemieszczenia wahają się od mikrocali do kilku stóp.
Zasada działania przetwornika przemieszczenia opiera się na wyjątkowo niezawodnej zasadzie pomiaru indukcyjnego. Te przetworniki są wytrzymałe, bardzo łatwe w użyciu i mogą osiągnąć wysoką precyzję. Przetworniki przemieszczenia dają wiarygodne wyniki pomiarów w różnych obszarach produkcji, badań i rozwoju.
Schemat obwodu przetwornika przemieszczenia
Przetwornik przemieszczenia zastosowany w poniższym obwodzie jest przetwornikiem indukcyjnym. Obwód ten służy do pomiaru przemieszczenia za pomocą przetwornika indukcyjnego.
W powyższym obwodzie transformator zawiera uzwojenie pierwotne i dwa uzwojenia wtórne. Dwa punkty końcowe uzwojenia wtórnego są ze sobą połączone, więc możemy stwierdzić, że te dwa uzwojenia są po prostu połączone szeregowo.
Napięcie „VP” jest przykładane do uzwojenia pierwotnego transformatora, niech napięcie rozwinięte na każdym uzwojeniu wtórnym będzie wynosiło 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Tak więc napięcie wyjściowe „V0” jest odbierane przez pierwsze punkty uzwojeń wtórnych. Zatem napięcie wyjściowe można zapisać jako V0 = VS1 – VS2. Transformator zastosowany w powyższym obwodzie jest transformatorem różnicowym, ponieważ generuje napięcie o/p, które jest różnicą między VS1 i VS2.
Jeśli rdzeń jest umieszczony w centralnym punkcie, to napięcia indukowane na dwóch uzwojeniach S1 i S2 są równoważne. Zatem napięcie wyjściowe V0=0. W tym stanie mówimy, że nie ma przemieszczenia.
Jeśli rdzeń jest przesunięty powyżej pozycji środkowej, wówczas siła elektromotoryczna generowana w cewce S1 jest większa, tj. V1>V2.
W ten sam sposób, jeśli rdzeń zostanie przesunięty poniżej pozycji środkowej, wówczas siła elektromotoryczna generowana w cewce S2 jest większa, tj. V2>V1.
Więc w tych dwóch przypadkach mamy dwa przemieszczenia w górę i w dół. W tych dwóch przypadkach wielkość napięcia wyjściowego „V0” będzie proporcjonalna do położenia rdzenia względem środka.
Tak więc, jeśli chcemy zmierzyć przemieszczenie ciała, musimy połączyć ciało z centralnym rdzeniem. Dlatego też, gdy korpus przesunie się w linii prostej, wówczas zmienia się środkowy punkt rdzenia, więc napięcie O/P, takie jak „V0”, również odpowiednio się zmienia. W tych warunkach możemy uzyskać przemieszczenie, po prostu mierząc napięcie o/p. Tak więc faza i wielkość napięcia wyjściowego oznaczają odpowiednio przemieszczenie i kierunek ciała.
Kalibracja przetwornika przemieszczenia
Ogólnie rzecz biorąc, kalibracja przetwornika jest niezbędnym warunkiem zachowania dokładności, powtarzalności i wiarygodności wyników uzyskanych z systemu pomiarowego. Przetworniki te są powszechne w zastosowaniach akademickich i przemysłowych. Dlatego ich kalibracja jest zwykle czasochłonną procedurą, jednak przy użyciu aparatu do kalibracji jest bardzo łatwa, wystarczy przekręcić pokrętło i nacisnąć przycisk.
System kalibracji przetwornika przemieszczenia jest kompletnym rozwiązaniem do kalibracji tych przetworników z przemieszczeniami do 50,8 mm z rozdzielczością 13 mikronów. Jest używany z dowolnym systemem, chociaż jest dostarczany z niestandardowym oprogramowaniem, które umożliwia szybką i łatwą kalibrację po użyciu z systemami NI.
Typy przetworników przemieszczenia
Dostępne są różne rodzaje przetworników przemieszczenia, które są również znane jako czujniki przemieszczenia, takie jak potencjometr, tensometr, pojemnościowy i LVDT. Dlatego każdy typ jest omówiony poniżej.
Przetwornik rezystancyjny
Przetwornik rezystancyjny jest również nazywany przetwornikiem o zmiennej rezystancji, ponieważ działa na zasadzie transdukcji o zmiennej rezystancji. Przetwornik ten jest jednym z najczęściej używanych przetworników przemieszczenia, służącym do pomiaru różnych wielkości fizycznych, takich jak ciśnienie, przemieszczenie, siła, temperatura, wibracje i przetwarza je na sygnał elektryczny.
Przetwornik pojemnościowy
Przetwornik pojemnościowy to pasywny przetwornik, który działa przy użyciu zewnętrznego zasilania. Ten przetwornik jest używany głównie do pomiaru ciśnienia, przemieszczenia, ruchu, siły, prędkości i innych parametrów. Ten przetwornik działa na zasadzie zmiennej pojemności, więc pojemność tego przetwornika zmienia się z wielu powodów, takich jak stała dielektryczna, nakładanie się płytek i zmiana odległości między płytkami. Jest to typ pasywny, w którym na płytkach generowane są równe i przeciwne ładunki z powodu przyłożonego napięcia na płytce kondensatora, która jest oddzielona przez materiał dielektryczny.
Liniowy zmienny transformator różnicowy
LVDT lub liniowy transformator różnicowy jest jednym z rodzajów przetworników przemieszczenia. Ten przetwornik zawiera trzy symetrycznie rozmieszczone cewki, gdzie cewka pierwotna jest cewką środkową, a pozostałe dwie cewki są cewkami wtórnymi. Są one głównie połączone szeregowo i ustawione jednakowo względem głównej cewki. Proszę odnieść się do tego linku, aby dowiedzieć się więcej o - LVDT .
Przetwornik indukcyjny
Przetwornik indukcyjny to jeden rodzaj przetwornika przemieszczenia, który działa na zasadzie transdukcji lub indukcji elektromagnetycznej. Do pomiaru niezbędnych wielkości fizycznych, takich jak siła, przemieszczenie, prędkość, ciśnienie, przyspieszenie, moment obrotowy, s indukcyjność wzajemna lub własna jest zmienna. Najlepszym przykładem tego przetwornika jest LVDT. Proszę odnieść się do tego linku, aby dowiedzieć się więcej przetworniki indukcyjne .
Tensometr
Tensometryczny przetwornik przemieszczenia służy do zmiany wielkości fizycznych, takich jak ciśnienie, przemieszczenie lub obciążenie, na odkształcenie mechaniczne, a to odkształcenie mechaniczne jest zamieniane na elektryczne działanie za pomocą tensometrów zamontowanych na elastycznym korpusie. Tensometryczny przetwornik przemieszczenia służy głównie do pomiaru przemieszczenia w zakresie od 0 do 10 mm. Ten przetwornik ma krótką długość ciała w porównaniu z LVDT i jest wolny od efektów elektromagnetycznych. Te przetworniki tensometryczne mają bardzo stabilne i niezawodne działanie. Proszę odnieść się do tego linku, aby dowiedzieć się więcej o tensometr .
Zalety i wady
Poniżej omówiono zalety przetwornika przemieszczenia.
- Przetworniki przemieszczenia mają doskonałą liniowość.
- Charakteryzują się bardzo dużą dokładnością.
- Mają znakomitą rozdzielczość do 0,01 µm.
- Są odporne na silne pola magnetyczne, środowiska radioaktywne i szeroki zakres temperatur.
- Mają mocną konstrukcję i doskonałą stabilność.
- Przetworniki te można montować w dowolnym kierunku.
- Zużycie energii przez LVDT jest niskie.
- Są bardzo wrażliwe i bardzo łatwe do wyrównania i konserwacji.
- Przetworniki te charakteryzują się niskimi stratami histerezy.
- Zakres pomiarowy jest wyższy.
- Ten przetwornik jest urządzeniem beztarciowym.
Wady przetwornika przemieszczenia omówiono poniżej.
- Przetwornik przemieszczenia wymaga bardzo dużego przemieszczenia, aby wytworzyć wysokie napięcie.
- Wymaga ekranowania, ponieważ jest bardzo wrażliwy na pole magnetyczne.
- Na działanie przetwornika mogą wpływać wibracje oraz zmiany temperatury.
- Potrzebuje zewnętrznego demodulatora, aby uzyskać wyjście DC.
- Odpowiedź dynamiczna tego przetwornika jest ograniczona.
Aplikacje
Zastosowania przetworników przemieszczenia obejmują następujące.
- Przetworniki przemieszczenia służą do pomiaru względnego ruchu między końcówką czujnika a obracającym się wałem.
- Znajduje zastosowanie w maszynach sztywnych wszędzie tam, gdzie przenoszone są bardzo małe drgania z wału na obudowę maszyny.
- Są one wykorzystywane w sektorze przemysłowym, a nawet w sektorze publicznym, takim jak automatyzacja maszyn, lotnictwo i samoloty, turbiny energetyczne, hydraulika itp.
- LVDT są używane do pomiaru przemieszczeń w zakresie od mm do cm.
- Są one stosowane w maszynach CNC do pomiaru przemieszczenia.
- Służą one do pomiaru grubości i pomiaru walcowanych blach.
- Są one używane w kanałach do pomiaru napięcia.
- Przetworniki przemieszczenia RVDT są stosowane w systemach sterowania lotem.
- Typy potencjometrów są używane do pomiaru siły, przyspieszenia i ciśnienia.
Jest to zatem przegląd przemieszczenia przetwornik – sprawny z aplikacjami. Jeśli ciało przesuwa się z jednej pozycji do drugiej w linii prostej, to odległość między tymi dwoma pozycjami nazywana jest przemieszczeniem. Przemieszczenie jest wielkością fizyczną, taką jak prędkość, temperatura, siła itp.
Tak więc przetwornik przemieszczenia służy do przetwarzania drgań/ruchu mechanicznego, zwłaszcza ruchu prostoliniowego, na sygnały elektryczne, zmienny prąd elektryczny lub napięcie. Przykładami przetworników przemieszczenia są; odkształcenia związane z przemieszczeniem i zginaniem pomiary pomiary normalnego przemieszczenia, pomiar pęknięć w betonie i zginanie dźwigara. Oto pytanie do ciebie, jaka jest funkcja przetwornika?
