El sensor de posició és un tipus de dispositiu que s'utilitza per controlar i mesurar un canvi dins de la posició d'un objecte en un dispositiu/màquina o en una proximitat determinada i els canvis en senyals adequats per a la transmissió, el processament o el control. Hi ha diferents tipus de sensors de posició disponibles on el transductor de desplaçament és un tipus específic de sensor de posició. En general, els sensors normals detecten l'existència de l'objecte, mentre que els sensors de desplaçament simplement detecten el desplaçament una vegada que qualsevol objecte es mou d'un lloc a un altre. Per tant, la quantitat de detecció de desplaçament simplement us permet determinar el gruix i l'alçada de l'objecte. Aquest article tracta una visió general d'a transductor de desplaçament - Treballar amb aplicacions.
Què és el transductor de desplaçament?
Un transductor de desplaçament és un dispositiu electromecànic que s'utilitza per convertir el moviment d'un objecte en senyals electrostàtiques, electromagnètiques o magnetoelèctrics que es llegeixen i interpreten en dades. Hi ha una àmplia gamma de transductors de desplaçament com lineals i rotatius. Aquests transductors també són útils per mesurar la distància física entre el sensor i un objectiu. La majoria dels transductors de desplaçament mesuren desplaçaments estàtics i dinàmics, de manera que s'utilitzen freqüentment per mesurar la vibració d'un objecte. Els desplaçaments mesurats van des de micro polzades fins a pocs peus.
El principi de funcionament del transductor de desplaçament es basa en el principi de mesura inductiu extremadament fiable. Aquests transductors són resistents, molt fàcils d'utilitzar i poden assolir una alta precisió. Els transductors de desplaçament donen resultats de mesurament fiables en diferents àrees de producció, investigació i desenvolupament.
Diagrama del circuit del transductor de desplaçament
El transductor de desplaçament utilitzat al circuit següent és un transductor inductiu. Aquest circuit s'utilitza per mesurar el desplaçament amb un transductor inductiu.
Al circuit anterior, el transformador inclou un bobinatge primari i dos bobinatges secundaris. Els dos extrems dels bobinatges secundaris estan connectats entre si, per tant, podem declarar que aquests dos bobinatges estan connectats simplement dins d'una oposició en sèrie.
La tensió 'VP' s'aplica al bobinatge primari del transformador, deixa que la tensió desenvolupada a cada bobinatge secundari sigui 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Per tant, la tensió de sortida 'V0' es rep als primers punts dels bobinatges secundaris. Així, la tensió de sortida es pot escriure com V0 = VS1 – VS2. El transformador utilitzat en el circuit anterior és el transformador diferencial perquè genera una tensió o/p, que és la diferència entre VS1 i VS2.
Si el nucli està situat al punt central, aleshores les tensions induïdes a través de dos bobinatges S1 i S2 són equivalents. Per tant, la tensió de sortida V0=0. En aquesta condició, diem que no hi ha desplaçament.
Si el nucli es desplaça per sobre de la posició central, aleshores la fem generada dins de la bobina S1 és més, és a dir, V1>V2.
De la mateixa manera, si el nucli es desplaça per sota de la posició central, aleshores la fem generada dins de la bobina S2 és més, és a dir, V2>V1.
Així, en aquests dos casos, tenim dos desplaçaments cap amunt i cap avall. En aquests dos casos, la magnitud de la tensió de sortida 'V0' serà proporcional a la posició del nucli respecte al centre.
Així, si volem mesurar el desplaçament del cos hem de connectar el cos al nucli central. Per tant, una vegada que el cos es desplaça en línia recta, el punt mitjà del nucli canvia, de manera que la tensió o/p com 'V0' també varia en conseqüència. En aquesta condició, podem obtenir el desplaçament només mesurant la tensió o/p. Per tant, la fase i la magnitud de la tensió de sortida signifiquen el desplaçament i la direcció del cos corresponents.
Calibració del transductor de desplaçament
En general, el calibratge del transductor és un requisit essencial per mantenir la precisió, la repetibilitat i la fiabilitat dels resultats obtinguts d'un sistema de mesura. Aquests transductors són habituals en aplicacions acadèmiques i industrials. Per tant, calibrar-los sol ser un procediment que requereix molt de temps, però, mitjançant l'ús d'aparells de calibratge, és molt fàcil girar un botó i prémer un botó.
El sistema de calibratge del transductor de desplaçament és una solució completa per calibrar aquests transductors amb desplaçaments de fins a 50,8 mm amb una resolució de 13 micres. S'utilitza amb qualsevol sistema, tot i que ve amb programari personalitzat per permetre un calibratge ràpid i fàcil un cop utilitzat amb sistemes NI.
Tipus de transductors de desplaçament
Hi ha diversos tipus de transductors de desplaçament disponibles que també es coneixen com a sensors de desplaçament com un potenciòmetre, un extensímetre, un capacitiu i un LVDT. Així que cada tipus es discuteix a continuació.
Transductor resistiu
Un transductor resistiu també s'anomena transductor de resistència variable perquè funciona segons el principi de transducció de resistència variable. Aquest transductor és un dels transductors de desplaçament més utilitzats, utilitzat per mesurar diferents magnituds físiques com pressió, desplaçament, força, temperatura i vibracions i les converteix en un senyal elèctric.
Transductor capacitiu
Un transductor capacitiu és un transductor passiu que funciona utilitzant energia externa. Aquest transductor s'utilitza principalment per mesurar pressió, desplaçament, moviment, força, velocitat i altres paràmetres. Aquest transductor funciona segons el principi de la capacitat variable, de manera que la capacitat d'aquest transductor canvia per moltes raons com la constant dielèctrica, la superposició de plaques i el canvi a la distància entre les plaques. Aquest és un tipus passiu on es generen càrregues iguals i oposades a les plaques a causa de la tensió aplicada a la placa del condensador que es separa a través del material dielèctric.
Transformador diferencial lineal variable
El transformador diferencial variable LVDT o lineal és un tipus de transductor de desplaçament. Aquest transductor inclou tres bobines espaciades simètricament on la bobina primària és la bobina central i les dues bobines restants són bobines secundàries. Aquests estan connectats principalment en sèrie i col·locats de manera igual respecte a la bobina principal. Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber més sobre - LVDT .
Transductor inductiu
Un transductor inductiu és un tipus de transductor de desplaçament que funciona segons el principi de transducció o inducció electromagnètica. Per mesurar les magnituds físiques necessàries com la força, el desplaçament, la velocitat, la pressió, l'acceleració, el parell, s'hi varia la mútua o l'autoinductància. El millor exemple d'aquest transductor és LVDT. Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber-ne més transductors inductius .
Extensometre
S'utilitza un transductor de desplaçament d'extensímetres per canviar magnituds físiques com la pressió, el desplaçament o la càrrega en tensió mecànica, i aquesta tensió mecànica es converteix en o / p elèctrica amb extensímetres muntats al cos elàstic. Un transductor de desplaçament d'extensímetre s'utilitza principalment per mesurar el desplaçament en el rang de 0 a 10 mm. Aquest transductor té una longitud corporal curta en comparació amb LVDT i està lliure d'efectes electromagnètics. Aquests transductors d'extensió tenen un rendiment altament estable i fiable. Si us plau, consulteu aquest enllaç per saber més sobre el extensímetre .
Avantatges i inconvenients
Els avantatges del transductor de desplaçament es discuteixen a continuació.
- Els transductors de desplaçament tenen una linealitat excel·lent.
- Tenen una precisió extremadament alta.
- Tenen una resolució excepcional de fins a 0,01 µm.
- Són tolerants a camps magnètics elevats, entorns radioactius i amplis rangs de temperatura.
- Tenen un disseny fort i una excel·lent estabilitat.
- Aquests transductors es poden muntar en qualsevol direcció.
- El consum d'energia dels LVDT és baix.
- Són molt sensibles i molt fàcils d'alinear i mantenir.
- Aquests transductors tenen una baixa pèrdua d'histèresi.
- El rang de mesura és més alt.
- Aquest transductor és un dispositiu sense fricció.
Inconvenients del transductor de desplaçament es comenten a continuació.
- El transductor de desplaçament necessita un desplaçament molt elevat per produir alta tensió.
- Necessita blindatge perquè és molt sensible al camp magnètic.
- El rendiment del transductor es pot veure afectat per vibracions i canvis de temperatura.
- Necessita un demodulador extern per obtenir una sortida de CC.
- La resposta dinàmica d'aquest transductor és limitada.
Aplicacions
Les aplicacions dels transductors de desplaçament inclouen les següents.
- Els transductors de desplaçament s'utilitzen per mesurar el moviment relatiu entre la punta del sensor i l'eix giratori.
- S'utilitza en maquinària rígida allà on es transmeten vibracions extremadament petites de l'eix a la carcassa de la màquina.
- S'utilitzen en el sector industrial i fins i tot en el sector públic com l'automatització de màquines, aeroespacial i aeronaus, turbines de potència, hidràulica, etc.
- Els LVDT s'utilitzen per mesurar desplaçaments que van de mm a cms.
- S'utilitzen en màquines CNC per a la mesura del desplaçament.
- S'utilitzen per al gruix i la mesura de les làmines de metall laminats.
- S'utilitzen dins dels canals per mesurar la tensió.
- Els transductors de desplaçament RVDT s'utilitzen dins dels sistemes de control de vol.
- Els tipus de potenciòmetres s'utilitzen per mesurar la força, l'acceleració i la pressió.
Per tant, aquesta és una visió general d'un desplaçament transductor – funcionant amb aplicacions. Si un cos es desplaça d'una posició a una altra dins d'una línia recta, després la longitud entre aquestes dues posicions es coneix com a desplaçament. El desplaçament és una magnitud física com la velocitat, la temperatura, la força, etc.
Per tant, s'utilitza un transductor de desplaçament per convertir la vibració/moviment mecànic, especialment el moviment rectilini en senyals elèctrics, un corrent elèctric variable o tensió. Exemples de transductors de desplaçament són; deformacions de desplaçament i flexió mesurant mesures de desplaçament normal, mesurant esquerdes dins del formigó i corba de bigues. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, quina és la funció d'un transductor?
