LVDT (انگلیسی : Linear Variable Differential Transformer)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
LVDT (انگلیسی : Linear Variable Differential Transformer) :
LVDT یک سنسور جابجایی خطی با دقت بالا، غیرتماسی (از نظر الکتریکی) و با عمر طولانی است. این سنسور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی (ترانسفورماتور) کار می کند. LVDT از یک سیم پیچ اولیه و دو سیم پیچ ثانویه (که به صورت سری و در خلاف جهت هم پیچیده شده اند) تشکیل شده است که روی یک قرقره (بobin) ثابت قرار دارند. یک هسته فرومغناطیس استوانه ای (core) که به جسم متحرک متصل است، در داخل این سیم پیچ ها حرکت می کند. سیم پیچ اولیه با یک ولتاژ AC (معمولا چند کیلوهرتز) تغذیه می شود.
هسته فرومغناطیس، شار مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ اولیه را به سیم پیچ های ثانویه کوپل می کند. در موقعیت مرکزی (هسته دقیقا وسط دو سیم پیچ ثانویه)، ولتاژ القایی در دو سیم پیچ ثانویه برابر است، اما چون آنها به صورت معکوس سری شده اند، ولتاژ خروجی نهایی صفر است. با جابجایی هسته از مرکز، کوپلینگ شار به یک سیم پیچ ثانویه بیشتر و به دیگری کمتر می شود، بنابراین ولتاژهای القایی نامتعادل شده و یک ولتاژ AC با دامنه متناسب با جابجایی (و با فاز متناسب با جهت حرکت) در خروجی ظاهر می شود.
رابطه خروجی تقریبا خطی است:
\[ V_{out} \propto V_{in} \times \frac{x}{L} \]که
\[ x \]جابجایی از مرکز و
\[ L \]طول سیم پیچ است. سیگنال خروجی یک موج AC است که باید دمدوله (demodulate) شود تا یک ولتاژ DC متناسب با جابجایی به دست آید. مدارهای الکترونیکی مخصوص (LVDT signal conditioner) این کار را انجام می دهند و همچنین تغذیه AC را فراهم می کنند. با تشخیص فاز سیگنال خروجی نسبت به مرجع، جهت حرکت نیز مشخص می شود.
\[ V_{out} = K \times V_{in} \times x \]مزایای LVDT:
عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالا: هیچ تماس الکتریکی بین بخش ثابت و متحرک وجود ندارد، بنابراین سایش مکانیکی وجود ندارد.
تفکیک پذیری بی نهایت: از نظر تئوری، هر تغییر کوچک در موقعیت را می توان تشخیص داد (محدود به نویز الکترونیک).
خطی بودن عالی: معمولا خطی گی ۰.۲۵٪ تا ۰.۵٪ از محدوده کامل.
استحکام: می تواند در محیط های با لرزش، شوک، دماهای بالا و فشار کار کند.
توانایی اندازه گیری جابجایی های بسیار کوچک تا چند ده سانتی متر.
معایب: نیاز به منبع تغذیه AC و مدار دمدولاسیون، اندازه نسبتا بزرگ، و حساسیت به میدان های مغناطیسی خارجی (با محافظ کاهش می یابد).
کاربردها: اندازه گیری جابجایی در ماشین آلات سنگین، سیستم های هیدرولیک، هواپیماها (موقعیت سطوح کنترلی)، تست مواد (دستگاه های کشش)، سنسورهای فشار (تبدیل فشار به جابجایی)، و صنایع هسته ای (به دلیل تحمل دما و تشعشع). LVDT یک انتخاب کلاسیک و بسیار قابل اعتماد برای اندازه گیری جابجایی خطی دقیق است.
