Prevodník posunu: obvod, typy, práca a jeho aplikácie

Snímač polohy je typ zariadenia používaného na monitorovanie a meranie zmien v rámci polohy objektu v zariadení/stroji alebo v určitej blízkosti a mení sa na signály, ktoré sú vhodné na prenos, spracovanie alebo riadenie. K dispozícii sú rôzne druhy snímačov polohy, kde prevodník posunu je jedným špecifickým druhom snímača polohy. Vo všeobecnosti normálne senzory snímajú existenciu objektu, zatiaľ čo senzory posunu jednoducho detegujú posun, keď sa akýkoľvek objekt presunie z jedného miesta na druhé. Miera detekcie posunu vám teda jednoducho umožňuje určiť hrúbku a výšku objektu. Tento článok pojednáva o prehľade a prevodník posunu - práca s aplikáciami.

Čo je to prevodník posunu?

Prevodník posunu je elektromechanické zariadenie používané na premenu pohybu objektu na elektrostatické, elektromagnetické alebo magnetoelektrické signály, ktoré sa čítajú a interpretujú na dáta. Existuje široká škála prevodníkov posunu, ako sú lineárne a rotačné. Tieto prevodníky sú tiež užitočné pri meraní fyzickej vzdialenosti medzi snímačom a cieľom. Väčšina snímačov posunu meria statické a dynamické posuny, takže sa často používajú na meranie vibrácií objektu. Namerané posuny sa pohybujú od mikro palcov po niekoľko stôp.

Princíp činnosti snímača dráhy je založený na mimoriadne spoľahlivom princípe indukčného merania. Tieto prevodníky sú odolné, veľmi ľahko sa používajú a dokážu dosiahnuť vysokú presnosť. Prevodníky posunu poskytujú spoľahlivé výsledky merania v rôznych oblastiach výroby, výskumu a vývoja.

Schéma obvodu snímača posunu

Prevodník posunu použitý v nižšie uvedenom obvode je indukčný prevodník. Tento obvod sa používa na meranie posunu pomocou indukčného prevodníka.

Vo vyššie uvedenom obvode transformátor obsahuje primárne vinutie a dve sekundárne vinutia. Koncové body dvoch sekundárnych vinutí sú navzájom spojené, takže môžeme vyhlásiť, že tieto dve vinutia sú jednoducho spojené v sériovej opozícii.

Napätie „VP“ sa aplikuje na primárne vinutie transformátora, pričom napätie vyvinuté na každom sekundárnom vinutí je „1“ a „2“. Takže výstupné napätie „V0“ sa prijíma cez prvé body sekundárnych vinutí. Takže výstupné napätie môže byť zapísané ako V0 = VS1 – VS2. Transformátor použitý vo vyššie uvedenom obvode je diferenciálny transformátor, pretože generuje o/p napätie, čo je rozdiel medzi VS1 a VS2.

Ak je jadro umiestnené v centrálnom bode, potom sú indukované napätia na dvoch vinutiach S1 a S2 ekvivalentné. Takže výstupné napätie V0=0. V tomto stave hovoríme, že nedochádza k posunu.

Ak je jadro posunuté nad centrálnu polohu, potom emf generované v cievke S1 je viac, tj V1> V2.

Rovnakým spôsobom, ak je jadro posunuté pod centrálnu polohu, potom je emf generovaný v cievke S2 ​​viac, tj V2> V1.

Takže v týchto dvoch prípadoch máme dve posunutia nahor a nadol. V týchto dvoch prípadoch bude veľkosť výstupného napätia „V0“ úmerná polohe jadra voči stredu.

Ak teda chceme zmerať posun telesa, musíme ho spojiť s centrálnym jadrom. Preto, akonáhle sa telo posunie v priamke, potom sa stredný bod jadra zmení, takže o / p napätie ako „V0“ sa tiež zodpovedajúcim spôsobom mení. V tomto stave môžeme získať posunutie jednoduchým meraním o/p napätia. Takže fáza a veľkosť výstupného napätia zodpovedajúcim spôsobom znamenajú posun a smer telesa.

Kalibrácia prevodníka posunu

Vo všeobecnosti je kalibrácia prevodníka základnou požiadavkou na udržanie presnosti, opakovateľnosti a spoľahlivosti výsledkov získaných z meracieho systému. Tieto prevodníky sú bežné v akademických a priemyselných aplikáciách. Takže ich kalibrácia je zvyčajne časovo náročná procedúra, avšak pri použití kalibračného prístroja je to veľmi jednoduché otočením gombíka a stlačením tlačidla.

Kalibračný systém prevodníka posunu je kompletným riešením na kalibráciu týchto prevodníkov s posunom až 50,8 mm s rozlíšením 13 mikrónov. Používa sa s akýmkoľvek systémom, aj keď je dodávaný s vlastným softvérom, ktorý umožňuje rýchlu a jednoduchú kalibráciu po použití so systémami NI.

Typy snímačov posunu

K dispozícii sú rôzne typy snímačov posunu, ktoré sú tiež známe ako snímače posunu, ako je potenciometer, tenzometer, kapacitný a LVDT. Takže každý typ je diskutovaný nižšie.

Odporový prevodník

Odporový prevodník sa tiež nazýva prevodník s premenlivým odporom, pretože pracuje na princípe prevodu s premenlivým odporom. Tento prevodník je jedným z najčastejšie používaných prevodníkov posunu, ktorý sa používa na meranie rôznych fyzikálnych veličín, ako je tlak, posun, sila, teplota a vibrácie, a prevádza ich na elektrický signál.

Kapacitný prevodník

Kapacitný prevodník je pasívny prevodník, ktorý funguje pomocou externého napájania. Tento prevodník sa používa hlavne na meranie tlaku, posunu, pohybu, sily, rýchlosti a ďalších parametrov. Tento prevodník pracuje na princípe variabilnej kapacity, takže kapacita tohto prevodníka sa mení z mnohých dôvodov, ako je dielektrická konštanta, prekrývanie dosiek a zmena vo vzdialenosti medzi doskami. Ide o pasívny typ, kde sa na platniach generujú rovnaké a opačné náboje v dôsledku aplikovaného napätia na doske kondenzátora, ktoré je oddelené cez dielektrický materiál.

Lineárny variabilný diferenciálny transformátor

LVDT alebo lineárny variabilný diferenciálny transformátor je jedným z druhov prevodníka posunu. Tento prevodník obsahuje tri symetricky rozmiestnené cievky, kde primárna cievka je stredová cievka a zvyšné dve cievky sú sekundárne cievky. Tieto sú hlavne zapojené do série a umiestnené rovnako vzhľadom na hlavnú cievku. Pozrite si tento odkaz a dozviete sa viac o – LVDT .

Indukčný prevodník

Indukčný prevodník je jeden druh prevodníka posunu, ktorý pracuje na princípe transdukcie alebo elektromagnetickej indukcie. Na meranie potrebných fyzikálnych veličín, ako je sila, posun, rýchlosť, tlak, zrýchlenie, krútiaci moment, sa mení vzájomná alebo vlastná indukčnosť. Najlepším príkladom tohto prevodníka je LVDT. Viac informácií nájdete na tomto odkaze indukčné prevodníky .

Tenzomer

Prevodník posunu tenzometra sa používa na zmenu fyzikálnych veličín, ako je tlak, posunutie alebo zaťaženie, na mechanické napätie a toto mechanické napätie sa mení na elektrické o/p pomocou namontovaných tenzometrov na elastickom telese. Tenzometrický snímač posunu sa používa hlavne na meranie posunu v rozsahu 0 až 10 mm. Tento prevodník má v porovnaní s LVDT krátku dĺžku tela a je bez elektromagnetických efektov. Tieto tenzometrické prevodníky majú vysoko stabilný a spoľahlivý výkon. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, prejdite na tento odkaz tenzometer .

Výhody a nevýhody

Výhody meniča posunu sú diskutované nižšie.

• Prevodníky posunu majú vynikajúcu linearitu.
• Majú extrémne vysokú presnosť.
• Majú vynikajúce rozlíšenie až 0,01 µm.
• Sú odolné voči vysokým magnetickým poliam, rádioaktívnemu prostrediu a širokým teplotným rozsahom.
• Majú silný dizajn a vynikajúcu stabilitu.
• Tieto prevodníky je možné namontovať v ľubovoľnom smere.
• Spotreba energie LVDT je ​​nízka.
• Sú veľmi citlivé a ľahko sa zarovnávajú a udržiavajú.
• Tieto prevodníky majú nízku hysteréznu stratu.
• Rozsah merania je vyšší.
• Tento prevodník je zariadenie bez trenia.

Nevýhody prevodníka posunu sú diskutované nižšie.

• Prevodník posunu potrebuje na výrobu vysokého napätia veľmi vysoký posun.
• Potrebuje tienenie, pretože veľmi dobre reaguje na magnetické pole.
• Výkon prevodníka môže byť ovplyvnený vibráciami, ako aj zmenami teploty.
• Na získanie DC výstupu potrebuje externý demodulátor.
• Dynamická odozva tohto prevodníka je obmedzená.

Aplikácie

Aplikácie snímačov posunu zahŕňajú nasledujúce.

• Prevodníky posunu sa používajú na meranie relatívneho pohybu medzi hrotom snímača a rotujúcim hriadeľom.
• Používa sa v pevných strojoch všade tam, kde sa prenášajú extrémne malé vibrácie z hriadeľa na plášť stroja.
• Používajú sa v priemyselnom sektore a dokonca aj vo verejnom sektore, ako je automatizácia strojov, letectvo a lietadlá, elektrické turbíny, hydraulika atď.
• LVDT sa používajú na meranie posunov v rozsahu od mm do cms.
• Používajú sa v CNC strojoch na meranie posuvu.
• Používajú sa na hrúbku a meranie valcovaných plechov.
• Používajú sa v kanáloch na meranie napätia.
• Prevodníky posunu RVDT sa používajú v systémoch riadenia letu.
• Typy potenciometrov sa používajú na meranie sily, zrýchlenia a tlaku.

Toto je teda prehľad posunu prevodník – funkčný s aplikáciami. Ak sa teleso posunie z jednej polohy do druhej v rámci priamky, potom sa dĺžka medzi týmito dvoma polohami nazýva posunutie. Posun je fyzikálna veličina, ako je rýchlosť, teplota, sila atď.

Takže prevodník posunu sa používa na premenu mechanických vibrácií/pohybov, najmä priamočiareho pohybu na elektrické signály, premenlivý elektrický prúd alebo napätie. Príklady prevodníkov posunu sú; deformácie posunutím a ohybom meranie normálneho posunutia, meranie trhlín v betóne a ohybu nosníka. Tu je otázka na vás, akú funkciu má prevodník?