Giới thiệu

Thuật ngữ LVDT là viết tắt của Linear Variable Differential Transformer (Bộ biến áp vi sai tuyến tính). Đây là loại biến áp cảm ứng được sử dụng rộng rãi nhất, chuyển đổi chuyển động tuyến tính thành tín hiệu điện. Tên gọi LVDT xuất phát từ việc nó cung cấp một loại đầu ra đặc biệt gọi là đầu ra "vi sai". So với các loại khác, LVDT là các bộ chuyển đổi cảm ứng có độ chính xác cao vì chúng hoạt động không ma sát.

Cấu trúc LVDT

1. LVDT là một thiết bị bao gồm một cuộn dây sơ cấp (P) và hai cuộn dây thứ cấp (S1 và S2) được quấn trên một khung hình trụ rỗng với một lõi trung tâm.
2. Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều, tạo ra từ trường trong khe hở không khí. Từ trường này tạo ra điện áp cảm ứng trong cuộn thứ cấp.
3. Các cuộn dây thứ cấp có cùng số vòng dây và được đặt ở hai bên của cuộn dây sơ cấp.
4. Một thanh thép mềm có thể di chuyển được đặt bên trong thanh ban đầu và được nối với vật thể cần đo độ dịch chuyển.
5. Nhìn chung, lõi sắt được làm từ vật liệu có độ thẩm thấu cao để giảm sóng hài và tăng độ nhạy.
6. Nó được bao bọc trong lớp vỏ thép không gỉ để chống lại tĩnh điện và sóng điện từ.
7. Tín hiệu đầu ra của LVDT là hiệu số giữa điện áp cảm ứng trong hai cuộn dây thứ cấp.

Tóm lại, LVDT (Loading Volume Displacement Detector) là thiết bị đo độ dịch chuyển sử dụng sự tương tác giữa từ trường và lõi sắt di động để tạo ra điện áp đầu ra dựa trên vị trí của lõi. LVDT thường được chế tạo từ thép không gỉ để bảo vệ và cung cấp đầu ra vi sai từ hai cuộn dây thứ cấp.

Nguyên tắc hoạt động và vận hành.

Biến áp vi sai tuyến tính (LVT) là thiết bị đo độ dịch chuyển hoặc vị trí tuyến tính bằng cách phát hiện sự thay đổi điện áp trong cuộn dây thứ cấp. Nguyên lý hoạt động chính của nó là điện áp cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp tỷ lệ thuận với vị trí của lõi bên trong biến áp. Giải thích ngắn gọn như sau:

1. Lõi ở vị trí 0 (không chuyển động): Khi lõi ở vị trí 0 (không chuyển động), từ thông nối hai cuộn dây thứ cấp (S1 và S2) bằng nhau. Điều này dẫn đến điện áp cảm ứng bằng nhau trong cả hai cuộn dây, và do đó điện áp đầu ra (eout) bằng 0. Nói cách khác, khi lõi ở vị trí tham chiếu, không có điện áp đầu ra, cho thấy không có chuyển động.
2. Chuyển động hướng lên của trục (chuyển động dương): Nếu trục chuyển động hướng lên từ vị trí ban đầu (vị trí 0), từ thông nối với S1 sẽ lớn hơn từ thông nối với S2, dẫn đến điện áp cảm ứng trong cuộn dây S1 (e1) lớn hơn điện áp trong cuộn dây S2 (e2), tạo ra điện áp đầu ra dương (eout), cho thấy trục đang chuyển động hướng lên.
3. Sự dịch chuyển xuống dưới (dịch chuyển âm): Khi trục di chuyển xuống dưới từ vị trí 0, từ thông nối với S2 trở nên lớn hơn từ thông nối với S1. Điều này dẫn đến điện áp cảm ứng trong cuộn dây S2 (e2) lớn hơn trong cuộn dây S1 (e1), khiến điện áp đầu ra (eout) âm. Điện áp đầu ra âm này cho biết sự dịch chuyển xuống dưới.
4. Mối quan hệ tuyến tính : Mối quan hệ giữa điện áp đầu ra (eout) và chuyển động của trục trung tâm là tuyến tính. Điều này có nghĩa là khi bạn di chuyển trục trung tâm ra xa vị trí số 0, điện áp đầu ra sẽ tăng hoặc giảm một cách tỷ lệ thuận. Điều này cho phép bạn đo chính xác độ lớn và hướng của chuyển động trục trung tâm.

Tóm lại, LVDT là một cảm biến tạo ra điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với chuyển động tuyến tính của trục trung tâm. Độ lớn của điện áp đầu ra và hướng chuyển động có thể được xác định bằng cách quan sát dấu và biên độ của điện áp đầu ra, với mối quan hệ tuyến tính giữa hai yếu tố này. Điều này làm cho nó trở thành một công cụ hữu ích để đo vị trí chính xác trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Ưu điểm của LVDT

1. Phạm vi đo rộng: LVDT có thể đo nhiều loại dịch chuyển khác nhau, từ nhỏ nhất là 1,25 milimét đến lớn nhất là 250 milimét. Nói tóm lại, LVDT có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong việc đo chuyển động của các vật thể trên quãng đường dài.
2. Không ma sát: LVDT mang lại độ chính xác cao vì chúng loại bỏ tổn thất do ma sát gây ra. Điều này có nghĩa là chuyển động đầu vào được chuyển đổi chính xác thành tín hiệu điện mà không bị mất mát nào.
3. Công suất đầu ra cao: LVDT cung cấp tín hiệu đầu ra công suất cao, có nghĩa là bạn không cần thiết bị bổ sung nào để làm cho tín hiệu có thể sử dụng được. LVDT có độ nhạy cao và có thể tạo ra điện áp khoảng 40 volt cho mỗi milimet chuyển động.
4. Độ trễ thấp: LVDT có độ trễ thấp, nghĩa là chúng cung cấp các phép đo nhất quán và đáng tin cậy bất kể chuyển động tăng hay giảm.
5. Tiêu thụ điện năng thấp: Tiết kiệm năng lượng bằng cách chỉ sử dụng khoảng 1 watt điện năng, thấp hơn đáng kể so với các thiết bị tương tự khác.
6. Chuyển đổi tín hiệu điện trực tiếp: LVDT chuyển đổi chuyển động tuyến tính thành điện áp trực tiếp, giúp dễ dàng sử dụng và xử lý các phép đo. Nói một cách đơn giản, LVDT cho phép dễ dàng hiểu được chuyển động của vật thể bằng cách sử dụng tín hiệu điện.

Nhược điểm của LVDT

1. Nhạy cảm với nhiễu từ: LVDT nhạy cảm với các từ trường không thuộc phạm vi đo. Để đảm bảo kết quả đo chính xác, chúng cần được che chắn khỏi các từ trường không mong muốn này.
2. Độ nhạy nhiệt độ: LVDT có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ. Điều quan trọng là phải tính đến sự thay đổi nhiệt độ khi sử dụng chúng để đo lường nhằm duy trì độ chính xác.

Ứng dụng của LVDT.

1. Hệ thống tự động hóa công nghiệp
2. Hàng không vũ trụ
3. Kỹ thuật Xây dựng
4. thiết bị y tế
5. nhà máy điện hạt nhân
6. Kiểm tra vật liệu
7. Bảo vệ năng lượng
8. Dầu khí và Công nghiệp

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. LVDT là gì?

• LVDT là viết tắt của Linear Variable Differential Transducer/Transformer (Bộ chuyển đổi/biến áp vi sai tuyến tính). Đây là một thiết bị điện được sử dụng để đo độ dịch chuyển hoặc vị trí tuyến tính. Về cơ bản, LVDT là một cảm biến chuyển đổi chuyển động vật lý của một vật thể thành tín hiệu điện.

2. LVDT được sử dụng để làm gì?

• LVDT được sử dụng để đo vị trí tuyến tính với độ chính xác cao. Các ứng dụng điển hình bao gồm điều khiển máy móc công nghiệp, hệ thống hàng không vũ trụ và ô tô, và các thiết bị khoa học nhờ độ tin cậy và độ chính xác của nó.

3. LVDT là dòng điện xoay chiều hay dòng điện một chiều?

• LVDT (Bộ biến áp vi sai tuyến tính) hoạt động bằng điện áp xoay chiều (AC). Cần có nguồn điện AC để tạo ra điện áp trong cuộn dây và đo chính xác độ dịch chuyển tuyến tính.

4. LVDT được làm từ những vật liệu gì?

• Các LVDT thường sử dụng các vật liệu như thép không gỉ cho vỏ và các vật liệu có độ thẩm thấu cao như thép cacbon thấp hoặc hợp kim niken-sắt cho trục chuyển động. Những vật liệu này được lựa chọn vì độ bền và tính chất từ ​​tính của chúng, những yếu tố cần thiết cho hoạt động của LVDT.