Förskjutningsgivare: Krets, typer, funktion och dess tillämpningar

Positionssensorn är en typ av enhet som används för att övervaka och mäta en förändring inom positionen för ett objekt i en enhet/maskin eller i viss närhet och förändringar till signaler som är lämpliga för överföring, bearbetning eller kontroll. Det finns olika typer av positionssensorer tillgängliga där förskjutningsgivare är en specifik typ av positionssensor. I allmänhet känner normala sensorer av objektets existens medan förskjutningssensorer helt enkelt upptäcker förskjutningen när ett objekt flyttas från en plats till en annan. Så mängden förskjutningsdetektering låter dig helt enkelt bestämma objektets tjocklek och höjd. Den här artikeln diskuterar en översikt av en förskjutningsgivare – arbeta med applikationer.

Vad är förskjutningsgivare?

En förskjutningsgivare är en elektromekanisk anordning som används för att omvandla ett objekts rörelse till elektrostatiska, elektromagnetiska eller magnetoelektriska signaler som läses och tolkas till data. Det finns ett brett utbud av förskjutningsgivare som linjära och roterande. Dessa givare är också användbara för att mäta det fysiska avståndet mellan sensorn och ett mål. De flesta förskjutningsgivare mäter statiska och dynamiska förskjutningar, så de används ofta för att mäta ett föremåls vibration. De uppmätta förskjutningarna sträcker sig från mikrotum till några få fot.

Förskjutningsgivarens arbetsprincip är baserad på den extremt pålitliga induktiva mätprincipen. Dessa givare är robusta, mycket enkla att använda och kan uppnå hög precision. Förskjutningsgivare ger tillförlitliga mätresultat inom olika områden inom produktion, forskning och utveckling.

Förskjutningsgivarens kretsdiagram

Förskjutningsgivaren som används i nedanstående krets är en induktiv givare. Denna krets används för att mäta förskjutning med en induktiv givare.

I ovanstående krets inkluderar transformatorn en primärlindning och två sekundärlindningar. De två sekundära lindningarnas ändpunkter är sammankopplade, så vi kan förklara att dessa två lindningar helt enkelt är anslutna inom serieopposition.

'VP'-spänningen appliceras på transformatorns primärlindning, låt spänningen som utvecklas över varje sekundärlindning vara 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Så, 'V0'-utgångsspänningen tas emot över de första punkterna av sekundära lindningar. Så utspänningen kan skrivas som V0 = VS1 – VS2. Transformatorn som används i ovanstående krets är differentialtransformatorn eftersom den genererar en o/p-spänning, vilket är skillnaden mellan VS1 och VS2.

Om kärnan är placerad vid den centrala punkten är de inducerade spänningarna över två lindningar S1 & S2 ekvivalenta. Så utspänningen V0=0. I detta tillstånd säger vi att det inte finns någon förskjutning.

Om kärnan förskjuts ovanför det centrala läget, är den emk som genereras inom spolen SI mer, dvs V1>V2.

På samma sätt, om kärnan förskjuts under det centrala läget, är den emk som genereras inom S2-spolen mer, dvs V2>V1.

Så i dessa två fall har vi två förskjutningar uppåt och nedåt. I dessa två fall kommer storleken på utspänningen 'V0' att vara proportionell mot kärnpositionen i förhållande till mitten.

Således, om vi vill mäta förskjutningen av kroppen måste vi ansluta kroppen till den centrala kärnan. Därför, när kroppen skiftar i en rak linje, ändras kärnans mittpunkt, så o/p-spänningen som 'V0' varierar också i enlighet med detta. I detta tillstånd kan vi få förskjutningen genom att helt enkelt mäta o/p-spänningen. Så fasen och storleken på utspänningen betecknar kroppens förskjutning och riktning på motsvarande sätt.

Displacement Transducer Calibration

Generellt sett är givarens kalibrering ett väsentligt krav för att upprätthålla noggrannheten, repeterbarheten och tillförlitligheten hos de resultat som erhålls från ett mätsystem. Dessa givare är vanliga i akademiska och industriella tillämpningar. Så att kalibrera dem är vanligtvis en tidskrävande procedur, men genom att använda kalibreringsapparater är det mycket enkelt genom att vrida på en ratt och trycka på en knapp.

Kalibreringssystemet för förskjutningsgivaren är en komplett lösning för att kalibrera dessa givare med upp till 50,8 mm förskjutningar med 13 mikron upplösning. Den används med alla system, även om den levereras med anpassad programvara för snabb och enkel kalibrering när den väl har använts med NI-system.

Typer av förskjutningsgivare

Det finns olika typer av förskjutningsgivare tillgängliga som också är kända som förskjutningssensorer som en potentiometer, töjningsmätare, kapacitiv och LVDT. Så varje typ diskuteras nedan.

Resistiv givare

En resistiv givare kallas också en variabel resistansgivare eftersom den fungerar enligt principen om variabel resistanstransduktion. Denna givare är en av de mest använda förskjutningsgivare, som används för att mäta olika fysiska storheter som tryck, förskjutning, kraft, temperatur och vibrationer och omvandlar dem till en elektrisk signal.

Kapacitiv givare

En kapacitiv givare är en passiv givare som fungerar genom att använda extern ström. Denna givare används främst för att mäta tryck, förskjutning, rörelse, kraft, hastighet och andra parametrar. Denna omvandlare fungerar enligt principen om variabel kapacitans, så kapacitansen för denna omvandlare ändras på grund av många orsaker som dielektrisk konstant, överlappning av plattor och förändringar inom avståndet mellan plattorna. Detta är en passiv typ där lika och motsatta laddningar genereras på plattorna på grund av den pålagda spänningen över kondensatorplattan som separeras genom det dielektriska materialet.

Linjär variabel differentialtransformator

LVDT eller linjär variabel differentialtransformator är en typ av förskjutningsgivare. Denna givare inkluderar tre symmetriskt åtskilda spolar där primärspolen är mittspolen och de återstående två spolarna är sekundära spolar. Dessa är huvudsakligen seriekopplade & placerade lika med avseende på huvudspolen. Se den här länken för att veta mer om - LVDT .

Induktiv givare

En induktiv givare är en typ av förskjutningsgivare som fungerar enligt transduktions- eller elektromagnetisk induktionsprincipen. För att mäta nödvändiga fysiska storheter såsom kraft, förskjutning, hastighet, tryck, acceleration, vridmoment, s ömsesidig eller självinduktans varieras. Det bästa exemplet på denna givare är LVDT. Se denna länk för att veta mer om detta induktiva givare .

Töjningsmätare

En töjningsmätare förskjutningsgivare används för att ändra fysiska storheter som tryck, förskjutning eller belastning till mekanisk töjning, och denna mekaniska töjning ändras till elektrisk o/p med monterade töjningsmätare på den elastiska kroppen. En töjningsmätare förskjutningsgivare används huvudsakligen för att mäta förskjutningen i intervallet 0 till 10 mm. Denna givare har en kort kroppslängd jämfört med LVDT och är fri från elektromagnetiska effekter. Dessa töjningsgivare har mycket stabil och pålitlig prestanda. Se den här länken för att veta mer om töjningsmätare .

Fördelar och nackdelar

Fördelar med förskjutningsgivare diskuteras nedan.

• Förskjutningsgivare har utmärkt linjäritet.
• De har extremt hög noggrannhet.
• De har upp till 0,01 µm enastående upplösning.
• Dessa är toleranta mot höga magnetfält, radioaktiva miljöer och breda temperaturområden.
• De har en stark design och utmärkt stabilitet.
• Dessa givare kan monteras i vilken riktning som helst.
• Strömförbrukningen för LVDT:er är låg.
• Dessa är mycket känsliga och mycket lätta att anpassa och underhålla.
• Dessa givare har låg hysteresförlust.
• Mätområdet är högre.
• Denna givare är en friktionsfri enhet.

Förskjutningsgivare nackdelar diskuteras nedan.

• Förskjutningsgivaren behöver mycket hög förskjutning för att producera hög spänning.
• Den behöver avskärmning eftersom den är mycket känslig för magnetfältet.
• Givarens prestanda kan påverkas av vibrationer såväl som förändringar i temperatur.
• Den behöver en extern demodulator för att få DC-utgång.
• Den dynamiska responsen för denna givare är begränsad.

Ansökningar

Tillämpningarna av förskjutningsgivare inkluderar följande.

• Förskjutningsgivare används för att mäta den relativa rörelsen mellan sensorspetsen och den roterande axeln.
• Den används i stela maskiner där extremt små vibrationer från axeln till maskinhöljet överförs.
• Dessa används i industrisektorn och även inom den offentliga sektorn som maskinautomation, flyg- och flygplan, kraftturbiner, hydraulik, etc.
• LVDT används för att mäta förskjutningar som sträcker sig från mm till cms.
• Dessa används i CNC-maskiner för mätning av förskjutning.
• Dessa används för tjocklek och mätning av valsade metallplåtar.
• Dessa används inom kanaler för spänningsmätning.
• RVDT-förskjutningsgivare används inom flygkontrollsystem.
• Potentiometertyper används för att mäta kraft, acceleration och tryck.

Detta är alltså en översikt över en förskjutning givare – fungerar med applikationer. Om en kropp skiftar från en position till en annan inom en rät linje kallas längden mellan dessa två positioner efteråt som förskjutning. Förskjutningen är en fysisk storhet som hastighet, temperatur, kraft, etc.

Så en förskjutningsgivare används för att omvandla mekanisk vibration/rörelse, särskilt rätlinjig rörelse till elektriska signaler, en föränderlig elektrisk ström eller spänning. Exempel på förskjutningsgivare är; förskjutning & bockningstöjningar som mäter mått på normal förskjutning, mäter sprickor i betongen, och balkböjar. Här är en fråga till dig, vilken funktion har en givare?