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行业新闻

位移传感器之电感式位置传感器

2017-06-06

前言:在本教程中,我们将研究各种设备,这些设备被归类为输入设备,因此被称为“传感器”,特别是那些位置性的传感器。

顾名思义,位置传感器检测某物的位置,这意味着它们被引用到某个固定点或位置。这些类型的传感器提供“位置”反馈。

确定位置的一种方法是使用“距离”,其可以是两点之间的距离,例如行进距离或远离某个固定点的距离,或“旋转”(角度运动)。例如,机器人轮的旋转以确定其沿地面行进的距离。无论哪种方式,位置传感器都可以使用线性传感器检测物体在直线上的移动,或使用旋转传感器检测其角度移动

线性可变差动变压器

一种不受机械磨损问题影响的位置传感器是“线性可变差动变压器”或简称LVDT这是一种感应式位置传感器,其工作原理与用于测量运动的交流变压器相同。它是用于测量线性位移的非常精确的装置,其输出与其可移动芯的位置成比例。

它基本上由缠绕在中空管形成器上的三个线圈组成,一个形成初级线圈,另两个线圈形成相同的次级线圈,它们串联电连接在一起,但在初级线圈的任一侧180 °异相。

可移动的软铁铁磁芯(有时称为“电枢”)连接到被测物体,在LVDT的管状体内滑动或上下移动。

称为“激励信号”(2 - 20V rms,2 - 20kHz)的小AC参考电压施加到初级绕组,初级绕组又将EMF信号引入两个相邻的次级绕组(变压器原理)。

如果软铁磁芯电枢恰好位于管的中心和绕组“零位”,两个次级绕组中的两个感应电动势相互抵消,因为它们相位相差180 °,因此产生的输出电压为零。当磁芯从该零位或零位稍微移位到一侧或另一侧时,一个次级中的感应电压将变得大于另一个次级的感应电压,并且将产生输出。

输出信号的极性取决于移动芯的方向和位移。软铁芯从其中心零位置移动得越大,产生的输出信号就越大。结果是差分电压输出随着磁芯位置线性变化。因此,来自这种类型的位置传感器的输出信号具有作为芯位移的线性函数的幅度和指示移动方向的极性。

可以将输出信号的相位与初级线圈激励相位进行比较,从而使LVDT传感器放大器等合适的电子电路能够知道磁芯所在的线圈的一半,从而了解行进方向。

线性可变差动变压器

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当电枢通过中心位置从一端移动到另一端时,输出电压从最大值变为零并再次返回到最大值,但在此过程中将其相位角改变180度。这使得LVDT能够产生输出AC信号,其幅度表示从中心位置的移动量,并且其相位角表示芯的移动方向。

线性可变差动变压器(LVDT)传感器的典型应用是作为压力传感器,被测量的压力推动隔膜产生力。然后,力通过传感器转换为可读电压信号。

与电阻式电位器相比,线性可变差动变压器或LVDT的优点在于其线性度,即其电压输出到位移的优异,非常好的精度,良好的分辨率,高灵敏度以及无摩擦操作。它们也被密封以用于恶劣环境。

 

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