بخشی از مقاله
چکیده
حسگرهای LVDT - ترانسفورماتور تفاضلی متغیر خطی - سالهاست که در ابعاد کوچک به عنوان یک حسگر مطلق موقعیت با دقت بسیار بالا و اخیرا تا 0,1 میکرون و با رنج محدود - معمولا حداکثر 10 میلیمتر - و خروجی کاملا خطی ساخته شده است ولی علارغم قیمت بسیار بالای آن و کاربرد زیاد، در داخل کشور تولید کنندهای برای آن وجود ندارد. در این تحقیق یک نمونه LVDT در ابعاد نسبتا بزرگ و با هدف امکان سنجی تولید آن در داخل کشور ساخته شده است. مواد مورد استفاده بر اساس مقالات و کتب حدالامکان مناسب انتخاب شده است. هسته انتخاب شده از جنس فولاد CK45 انتخاب شده و حرارتی بر روی آن انجام شده، سپس یک لایه آب کروم با ضخامت حدود 3 میکرون بر روی آن ایجاد شده است.
در نهایت خروجی LVDT در کل طول آن که 12 سانتیمتر است استخراج شده و بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده مهم ترین عوامل در خطی سازی LVDT نظم سیم پیچها و جنس هسته میباشد. بهترین ناحیه خطی در LVDT ساخته شده ناحیهی میانی در سیم پیچهای هر طرف میباشد به طوری که در لبهی دو سر ورودی سیم پیچها و حد واصل سیم پیچ میانی و طرفین تا حدی اغتشاش وجود داشته و خروجی غیر خطی است. در نهایت خروجی نشان میدهد که LVDT در یک محدوده حدود 2,5 سانتیمتر بسیار به خط نزدیک و در بازهی کل در برخی مکانها دچار اغتشاشاتی میباشد. دلیل این اغتشاشها در درجه اول نظم سیم پیچی و در درجه دوم اختلالات هسته ارزیابی شده است.
مقدمه
حسگر - Linear Variable Differential Transformer - LVDT یک نوع مبدل الکترومکانیکی است که میتواند حرکت یا جابجایی خطی را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. در حال حاضر سنسورهای موقعیت خطی LVDT در دسترس است که میتوانند جابجایی های بسیار کوچک از یک ده هزارم میلیمتر تا یک - دو سانتیمتر را اندازهگیری نمایند. این حسگرها در واقع یک ترانسفورماتور خطی سه سر است که سیم پیچ اولیه در وسط و سیم پیچ ثانویه در دو طرف آن قرار دارد.
قسمت ثابت سنسور LVDT که ساختار داخلی ترانسفورماتور متشکل از یک سیم پیچ اولیه که در بین یک جفت سیم پیچ ثانویه که به طور یکسان پیچیده شدهاند قرار گرفته است، که این سیم پیچها به طور قرینه با اولیه فاصله دارند. سیم پیچ بر روی یک ماده پلیمری یک تکه که از لحاظ مکانیکی و حرارت و رطوبت تقویت شده است قرار دارد. همچنین این ماده پلیمری از لحاظ نفوذ پذیری مغناطیسی عایق شده است. سپس این مجموعه در یک غلاف استیل قرار می گیرد - شکل . - 2
قسمت متحرک یک LVDT شامل یک میله فولادی از جنس مواد فرومغناطیس میباشد که به آن هسته میگویند. هسته می تواند آزادانه در داخل سیلندر سیم پیچی شده حرکت کند. این پیستون به قطعه ای که قرار است مقدار جابجایی آن اندازه گیری شود متصل است و به همراه آن در سیلندر جابجا می شود. سیلندر به اندازه کافی فضا برای جابجایی هسته بدون این که تماس فیزیکی با بدنه سیلندر داشته باشد را دارا می باشد - شکل . - 2 جنس هسته بسیار اهمیت دارد و در مقالات متعددی - والدز و همکاران، - 2012 و - اسشوارت، - 2004 کاملا در این مورد بحث نمودهاند.
عملکرد :LVDT
در عمل سیم پیچ اولیه LVDT توسط جریان متناوب با دامنه و فرکانس مناسب تحریک می شود. سیگنال الکتریکی خروجی LVDT تفاضل بین سیم پیچ ثانویه است ، که با جابجایی موقعیت محوری پیستون درون هسته تغییر می کند - شکل - 3معمولاً. این ولتاژ AC خروجی توسط مدارهای الکترونیکی به ولتاژ یا جریان DC تقویت شده تبدیل می شود تا بتوان از آن استفاده کرد - شکل. - 4 همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است اگر هسته به سیم پیچ S1 نسبت به سیم پیچ S2نزدیک تر باشد ، شار بیشتری به S1 و شار کمتری به S2منتقل می شود.
