Yer Değiştirme Transdüseri: Devre, Tipler, Çalışma ve Uygulamaları

Konum sensörü, bir cihazdaki/makinedeki veya belirli bir çevredeki bir nesnenin pozisyonundaki değişikliği ve iletime, işlemeye veya kontrole uygun sinyallerdeki değişiklikleri izlemek ve ölçmek için kullanılan bir cihaz türüdür. Yer değiştirme transdüserinin belirli bir tür konum sensörü olduğu farklı türde konum sensörleri mevcuttur. Genel olarak, normal sensörler nesnenin varlığını algılarken, yer değiştirme sensörleri herhangi bir nesne bir konumdan diğerine hareket ettiğinde yer değiştirmeyi algılar. Bu nedenle, yer değiştirme algılama miktarı, nesnenin kalınlığını ve yüksekliğini belirlemenize olanak tanır. Bu makalede, bir yer değiştirme dönüştürücü – uygulamalarla çalışmak.

Deplasman Dönüştürücü Nedir?

Bir yer değiştirme transdüseri, bir nesnenin hareketini okunan ve verilere dönüştürülen elektrostatik, elektromanyetik veya manyetoelektrik sinyallere dönüştürmek için kullanılan elektromekanik bir cihazdır. Doğrusal ve döner gibi çok çeşitli yer değiştirme transdüserleri vardır. Bu transdüserler, sensör ve hedef arasındaki fiziksel mesafeyi ölçmede de yardımcı olur. Çoğu yer değiştirme transdüseri statik ve dinamik yer değiştirmeleri ölçer, bu nedenle sıklıkla bir nesnenin titreşimini ölçmek için kullanılırlar. Ölçülen yer değiştirmeler mikro inç ile birkaç fit arasında değişir.

Yer değiştirme transdüseri çalışma prensibi, son derece güvenilir endüktif ölçüm prensibine dayanmaktadır. Bu transdüserler sağlamdır, kullanımı çok kolaydır ve yüksek hassasiyete ulaşabilir. Yer değiştirme transdüserleri, farklı üretim, araştırma ve geliştirme alanlarında güvenilir ölçüm sonuçları verir.

Yer Değiştirme Transdüseri Devre Şeması

Aşağıdaki devrede kullanılan yer değiştirme transdüseri endüktif bir transdüserdir. Bu devre, bir Endüktif dönüştürücü ile yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılır.

Yukarıdaki devrede, transformatör bir birincil sargı ve iki ikincil sargı içerir. İki ikincil sargının uç noktaları birbirine bağlıdır, bu nedenle bu iki sargının seri karşıtlık içinde basitçe bağlandığını söyleyebiliriz.

'VP' voltajı, transformatörün birincil sargısına uygulanır, her ikincil sargıda geliştirilen voltajın '1' ve '2' olmasına izin verin. Böylece, ikincil sargıların ilk noktalarında 'V0' çıkış voltajı alınır. Böylece çıkış gerilimi V0 = VS1 – VS2 şeklinde yazılabilir. Yukarıdaki devrede kullanılan transformatör, diferansiyel transformatördür çünkü VS1 ve VS2 arasındaki fark olan bir o/p voltajı üretir.

Çekirdek merkezi noktada konumlandırılırsa, iki sargı S1 ve S2 boyunca indüklenen gerilimler eşdeğerdir. Yani, çıkış voltajı V0=0. Bu durumda yer değiştirme yoktur diyoruz.

Çekirdek, merkezi konumun üzerine kaydırılırsa, o zaman bobin S1 içinde üretilen emf daha fazladır, yani V1>V2.

Aynı şekilde, çekirdek merkezi konumun altına kaydırılırsa, S2 bobini içinde üretilen emf daha fazladır, yani V2>V1.

Yani bu iki durumda, yukarı ve aşağı doğru iki yer değiştirmemiz var. Bu iki durumda, 'V0' çıkış voltajının büyüklüğü merkeze göre çekirdeğin konumu ile orantılı olacaktır.

Bu nedenle, cismin yer değiştirmesini ölçmek istiyorsak, cismi merkezi çekirdeğe bağlamamız gerekir. Bu nedenle, gövde düz bir çizgide bir kez kaydığında, çekirdeğin orta noktası değişir, dolayısıyla 'V0' gibi o/p voltajı da buna göre değişir. Bu durumda, sadece o/p voltajını ölçerek yer değiştirmeyi elde edebiliriz. Dolayısıyla, çıkış voltajının fazı ve büyüklüğü, buna karşılık olarak gövdenin yer değiştirmesini ve yönünü belirtir.

Yer Değiştirme Dönüştürücü Kalibrasyonu

Genel olarak dönüştürücü kalibrasyonu, bir ölçüm sisteminden elde edilen sonuçların doğruluğunu, tekrarlanabilirliğini ve güvenilirliğini korumak için temel bir gerekliliktir. Bu dönüştürücüler akademik ve endüstriyel uygulamalarda yaygındır. Bu nedenle, bunların kalibre edilmesi genellikle zaman alan bir prosedürdür, ancak kalibrasyon aparatını kullanarak, bir düğmeyi çevirerek ve bir düğmeye basarak çok kolaydır.

Yer değiştirme dönüştürücüsünün kalibrasyon sistemi, bu dönüştürücüleri 13 mikron çözünürlükte 50,8 mm'ye kadar yer değiştirmelerle kalibre etmek için eksiksiz bir çözümdür. NI sistemleriyle kullanıldığında hızlı ve kolay kalibrasyona izin veren özel yazılımla birlikte gelmesine rağmen, herhangi bir sistemle birlikte kullanılabilir.

Yer Değiştirme Transdüseri Tipleri

Potansiyometre, gerinim ölçer, kapasitif ve LVDT gibi yer değiştirme sensörleri olarak da bilinen çeşitli yer değiştirme transdüserleri mevcuttur. Bu nedenle, her tür aşağıda tartışılmaktadır.

Dirençli Dönüştürücü

Dirençli bir dönüştürücü, değişken dirençli bir transdüser olarak da adlandırılır, çünkü değişken dirençli transdüksiyon prensibi üzerinde çalışır. Bu dönüştürücü, basınç, yer değiştirme, kuvvet, sıcaklık ve titreşim gibi farklı fiziksel büyüklükleri ölçmek ve bunları bir elektrik sinyaline dönüştürmek için kullanılan, en sık kullanılan yer değiştirme dönüştürücülerinden biridir.

Kapasitif Dönüştürücü

Kapasitif bir dönüştürücü, harici güç kullanarak çalışan pasif bir dönüştürücüdür. Bu dönüştürücü esas olarak basınç, yer değiştirme, hareket, kuvvet, hız ve diğer parametreleri ölçmek için kullanılır. Bu dönüştürücü değişken kapasitans prensibine göre çalışır, bu nedenle bu dönüştürücünün kapasitansı, dielektrik sabiti, plakaların üst üste binmesi ve plakalar arasındaki mesafenin değişmesi gibi birçok nedenden dolayı değişir. Bu, dielektrik malzeme ile ayrılan kondansatör plakası boyunca uygulanan voltaj nedeniyle plakalar üzerinde eşit ve zıt yüklerin üretildiği pasif bir tiptir.

Lineer Değişken Diferansiyel Transformatör

LVDT veya lineer değişken diferansiyel transformatör, bir tür yer değiştirme transdüseridir. Bu dönüştürücü, birincil bobinin merkez bobin olduğu ve kalan iki bobinin ikincil bobin olduğu simetrik olarak aralıklı üç bobin içerir. Bunlar esas olarak seri olarak bağlanır ve ana bobine göre eşit olarak konumlandırılır. Hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın – LVDT .

Endüktif Dönüştürücü

Bir endüktif transdüser, transdüksiyon veya elektromanyetik indüksiyon prensibi üzerinde çalışan bir tür yer değiştirme transdüseridir. Kuvvet, yer değiştirme, hız, basınç, ivme, tork gibi gerekli fiziksel nicelikleri ölçmek için karşılıklı veya öz endüktans değiştirilir. Bu dönüştürücünün en iyi örneği LVDT'dir. Hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın endüktif dönüştürücüler .

Gerinim ölçer

Basınç, yer değiştirme veya yük gibi fiziksel büyüklükleri mekanik gerinime dönüştürmek için bir gerinim ölçer yer değiştirme transdüseri kullanılır ve bu mekanik gerinim, elastik gövde üzerine monte edilmiş gerinim ölçerlerle elektriksel o/p'ye dönüştürülür. Bir gerinim ölçer yer değiştirme transdüseri esas olarak 0 ila 10 mm aralığındaki yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılır. Bu dönüştürücü, LVDT'ye kıyasla kısa bir gövde uzunluğuna sahiptir ve elektromanyetik etkilerden arındırılmıştır. Bu gerinim ölçer transdüserleri oldukça kararlı ve güvenilir performansa sahiptir. hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın gerinim ölçer .

Avantajlar ve dezavantajlar

Yer değiştirme dönüştürücü avantajları aşağıda tartışılmaktadır.

• Yer değiştirme dönüştürücüleri mükemmel doğrusallığa sahiptir.
• Son derece yüksek doğruluğa sahiptirler.
• 0,01 µm'ye kadar olağanüstü çözünürlüğe sahiptirler.
• Bunlar, yüksek manyetik alanlara, radyoaktif ortamlara ve geniş sıcaklık aralıklarına toleranslıdır.
• Güçlü bir tasarıma ve mükemmel stabiliteye sahiptirler.
• Bu dönüştürücüler herhangi bir yönde monte edilebilir.
• LVDT'lerin güç tüketimi düşüktür.
• Bunlar çok hassastır ve hizalanması ve bakımı çok kolaydır.
• Bu dönüştürücüler düşük histerezis kaybına sahiptir.
• Ölçüm aralığı daha yüksektir.
• Bu dönüştürücü sürtünmesiz bir cihazdır.

Yer değiştirme dönüştürücü dezavantajları aşağıda tartışılmaktadır.

• Yer değiştirme transdüseri, yüksek voltaj üretmek için çok yüksek yer değiştirmeye ihtiyaç duyar.
• Korumaya ihtiyaç duyar çünkü manyetik alana çok duyarlıdır.
• Dönüştürücü performansı, sıcaklık değişimlerinin yanı sıra titreşimlerden de etkilenebilir.
• DC çıkışı elde etmek için harici bir demodülatöre ihtiyaç duyar.
• Bu dönüştürücünün dinamik yanıtı sınırlıdır.

Uygulamalar

Yer değiştirme transdüserlerinin uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Yer değiştirme transdüserleri, sensör ucu ile dönen şaft arasındaki bağıl hareketi ölçmek için kullanılır.
• Şafttan makine kasasına çok küçük titreşimlerin iletildiği rijit makinelerde kullanılır.
• Bunlar endüstriyel sektörde ve hatta makine otomasyonu, havacılık ve uçak, güç türbinleri, hidrolik vb. gibi kamu sektöründe kullanılmaktadır.
• LVDT'ler, mm ile cm arasında değişen yer değiştirmeleri ölçmek için kullanılır.
• Bunlar yer değiştirme ölçümü için CNC makinelerinde kullanılır.
• Bunlar, haddelenmiş metal sacların kalınlığı ve ölçümü için kullanılır.
• Bunlar gerilim ölçümü için kanallar içinde kullanılır.
• RVDT yer değiştirme dönüştürücüleri, uçuş kontrol sistemlerinde kullanılır.
• Potansiyometre türleri kuvveti, ivmeyi ve basıncı ölçmek için kullanılır.

Dolayısıyla, bu bir deplasmana genel bir bakıştır. dönüştürücü – çalışıyor uygulamalarla. Bir cisim düz bir çizgide bir konumdan diğerine kayarsa, daha sonra bu iki konum arasındaki uzunluk yer değiştirme olarak bilinir. Yer değiştirme, hız, sıcaklık, kuvvet vb. gibi fiziksel bir niceliktir.

Bu nedenle, mekanik titreşimi/hareket, özellikle doğrusal hareketi elektrik sinyallerine, değişken bir elektrik akımına veya gerilime dönüştürmek için bir yer değiştirme transdüseri kullanılır. Yer değiştirme transdüserlerine örnekler; normal yer değiştirme ölçümlerini ölçen yer değiştirme ve eğilme gerinimleri, beton içindeki çatlakları ve kiriş bükülmesini ölçer. İşte size bir soru, dönüştürücünün işlevi nedir?