Il sensore di posizione è un tipo di dispositivo utilizzato per monitorare e misurare un cambiamento nella posizione di un oggetto in un dispositivo/macchina o in determinate vicinanze e trasformarsi in segnali appropriati per la trasmissione, l'elaborazione o il controllo. Sono disponibili diversi tipi di sensori di posizione in cui il trasduttore di spostamento è un tipo specifico di sensore di posizione. Generalmente, i normali sensori rilevano l'esistenza dell'oggetto mentre i sensori di spostamento rilevano semplicemente lo spostamento una volta che un oggetto si sposta da una posizione all'altra. Pertanto, la quantità di rilevamento dello spostamento consente semplicemente di determinare lo spessore e l'altezza dell'oggetto. Questo articolo discute una panoramica di a trasduttore di spostamento – lavorare con le applicazioni.
Cos'è il trasduttore di spostamento?
Un trasduttore di spostamento è un dispositivo elettromeccanico utilizzato per convertire il movimento di un oggetto in segnali elettrostatici, elettromagnetici o magnetoelettrici che vengono letti e interpretati in dati. Esiste un'ampia gamma di trasduttori di spostamento come quelli lineari e rotativi. Questi trasduttori sono anche utili per misurare la distanza fisica tra il sensore e un bersaglio. La maggior parte dei trasduttori di spostamento misura spostamenti statici e dinamici, quindi vengono spesso utilizzati per misurare la vibrazione di un oggetto. Gli spostamenti misurati vanno da micro pollici a pochi piedi.
Il principio di funzionamento del trasduttore di spostamento si basa sul principio di misura induttivo estremamente affidabile. Questi trasduttori sono robusti, molto facili da usare e possono raggiungere un'elevata precisione. I trasduttori di spostamento forniscono risultati di misurazione affidabili in diverse aree di produzione, ricerca e sviluppo.
Schema elettrico del trasduttore di spostamento
Il trasduttore di spostamento utilizzato nel circuito sottostante è un trasduttore induttivo. Questo circuito viene utilizzato per misurare lo spostamento con un trasduttore induttivo.
Nel circuito di cui sopra, il trasformatore include un avvolgimento primario e due avvolgimenti secondari. I due estremi dell'avvolgimento secondario sono collegati tra loro, quindi possiamo dichiarare che questi due avvolgimenti sono semplicemente collegati all'interno di un'opposizione in serie.
La tensione 'VP' viene applicata all'avvolgimento primario del trasformatore, lasciare che la tensione sviluppata attraverso ogni avvolgimento secondario sia 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Pertanto, la tensione di uscita 'V0' viene ricevuta attraverso i primi punti degli avvolgimenti secondari. Quindi la tensione di uscita può essere scritta come V0 = VS1 – VS2. Il trasformatore utilizzato nel circuito di cui sopra è il trasformatore differenziale perché genera una tensione o/p, che è la dissomiglianza tra VS1 e VS2.
Se il nucleo è posizionato nel punto centrale, le tensioni indotte attraverso due avvolgimenti S1 e S2 sono equivalenti. Quindi, la tensione di uscita V0=0. In questa condizione, diciamo che non c'è spostamento.
Se il nucleo è spostato al di sopra della posizione centrale, la fem generata all'interno della bobina S1 è maggiore, cioè V1>V2.
Allo stesso modo, se il nucleo è spostato al di sotto della posizione centrale, la fem generata all'interno della bobina S2 è maggiore, cioè V2>V1.
Quindi in questi due casi, abbiamo due spostamenti verso l'alto e verso il basso. In questi due casi, l'ampiezza della tensione di uscita 'V0' sarà proporzionale alla posizione del nucleo rispetto al centro.
Quindi, se vogliamo misurare lo spostamento del corpo, dobbiamo collegare il corpo al nucleo centrale. Pertanto, una volta che il corpo si sposta in linea retta, il punto medio del nucleo cambia, quindi anche la tensione o/p come 'V0' varia di conseguenza. In questa condizione, possiamo ottenere lo spostamento semplicemente misurando la tensione o/p. Quindi, la fase e l'ampiezza della tensione di uscita indicano corrispondentemente lo spostamento e la direzione del corpo.
Taratura del trasduttore di spostamento
In generale, la calibrazione del trasduttore è un requisito essenziale per mantenere l'accuratezza, la ripetibilità e l'affidabilità dei risultati ottenuti da un sistema di misurazione. Questi trasduttori sono comuni nelle applicazioni accademiche e industriali. Quindi, calibrarli è solitamente una procedura che richiede tempo, tuttavia, utilizzando un apparecchio di calibrazione, è molto semplice ruotando una manopola e premendo un pulsante.
Il sistema di calibrazione del trasduttore di spostamento è una soluzione completa per calibrare questi trasduttori con spostamenti fino a 50,8 mm con una risoluzione di 13 micron. Viene utilizzato con qualsiasi sistema, anche se viene fornito con un software personalizzato per consentire una calibrazione rapida e semplice una volta utilizzato con i sistemi NI.
Tipi di trasduttori di spostamento
Sono disponibili vari tipi di trasduttori di spostamento, noti anche come sensori di spostamento come potenziometro, estensimetro, capacitivo e LVDT. Quindi ogni tipo è discusso di seguito.
Trasduttore resistivo
Un trasduttore resistivo è anche chiamato trasduttore a resistenza variabile perché funziona secondo il principio della trasduzione a resistenza variabile. Questo trasduttore è uno dei trasduttori di spostamento più frequentemente utilizzati, utilizzato per misurare diverse grandezze fisiche come pressione, spostamento, forza, temperatura e vibrazioni e le converte in un segnale elettrico.
Trasduttore capacitivo
Un trasduttore capacitivo è un trasduttore passivo che funziona utilizzando l'alimentazione esterna. Questo trasduttore viene utilizzato principalmente per misurare pressione, spostamento, movimento, forza, velocità e altri parametri. Questo trasduttore funziona secondo il principio della capacità variabile, quindi la capacità di questo trasduttore cambia a causa di molti motivi come la costante dielettrica, la sovrapposizione delle piastre e la variazione della distanza tra le piastre. Questo è un tipo passivo in cui vengono generate cariche uguali e opposte sulle piastre a causa della tensione applicata attraverso la piastra del condensatore che è separata attraverso il materiale dielettrico.
Trasformatore differenziale variabile lineare
L'LVDT o trasformatore differenziale variabile lineare è un tipo di trasduttore di spostamento. Questo trasduttore include tre bobine distanziate simmetricamente in cui la bobina primaria è la bobina centrale e le restanti due bobine sono bobine secondarie. Questi sono principalmente collegati in serie e posizionati equamente rispetto alla bobina principale. Si prega di fare riferimento a questo link per saperne di più su - LVDT .
Trasduttore induttivo
Un trasduttore induttivo è un tipo di trasduttore di spostamento che funziona secondo il principio di trasduzione o induzione elettromagnetica. Per misurare le quantità fisiche necessarie come forza, spostamento, velocità, pressione, accelerazione, coppia, s mutua o autoinduttanza viene variata. Il miglior esempio di questo trasduttore è LVDT. Si prega di fare riferimento a questo link per saperne di più trasduttori induttivi .
Estensimetro
Un trasduttore di spostamento estensimetrico viene utilizzato per modificare grandezze fisiche come pressione, spostamento o carico in deformazione meccanica e questa deformazione meccanica viene trasformata in tensione elettrica con estensimetri montati sul corpo elastico. Un trasduttore di spostamento estensimetrico viene utilizzato principalmente per misurare lo spostamento nell'intervallo da 0 a 10 mm. Questo trasduttore ha una lunghezza del corpo ridotta rispetto all'LVDT ed è privo di effetti elettromagnetici. Questi trasduttori estensimetrici hanno prestazioni altamente stabili e affidabili. Si prega di fare riferimento a questo link per saperne di più sul estensimetro .
Vantaggi e svantaggi
I vantaggi del trasduttore di spostamento sono discussi di seguito.
- I trasduttori di spostamento hanno un'eccellente linearità.
- Hanno una precisione estremamente elevata.
- Hanno una risoluzione eccezionale fino a 0,01 µm.
- Questi sono tolleranti a campi magnetici elevati, ambienti radioattivi e ampi intervalli di temperatura.
- Hanno un design robusto e un'eccellente stabilità.
- Questi trasduttori possono essere montati in qualsiasi direzione.
- Il consumo energetico degli LVDT è basso.
- Questi sono molto sensibili e molto facili da allineare e mantenere.
- Questi trasduttori hanno una bassa perdita di isteresi.
- Il campo di misura è più alto.
- Questo trasduttore è un dispositivo privo di attrito.
Svantaggi del trasduttore di spostamento sono discussi di seguito.
- Il trasduttore di spostamento necessita di uno spostamento molto elevato per produrre alta tensione.
- Ha bisogno di schermatura perché è molto sensibile al campo magnetico.
- Le prestazioni del trasduttore possono essere influenzate dalle vibrazioni e dai cambiamenti di temperatura.
- Ha bisogno di un demodulatore esterno per ottenere l'uscita DC.
- La risposta dinamica di questo trasduttore è limitata.
Applicazioni
Le applicazioni dei trasduttori di spostamento includono quanto segue.
- I trasduttori di spostamento vengono utilizzati per misurare il movimento relativo tra la punta del sensore e l'albero rotante.
- Viene utilizzato in macchinari rigidi ovunque vengano trasmesse vibrazioni estremamente ridotte dall'albero alla carcassa della macchina.
- Questi sono utilizzati nel settore industriale e anche nel settore pubblico come l'automazione delle macchine, aerospaziale e aeronautica, turbine di potenza, idraulica, ecc.
- Gli LVDT sono utilizzati per misurare spostamenti che vanno da mm a cm.
- Questi sono utilizzati nelle macchine CNC per la misurazione dello spostamento.
- Questi sono utilizzati per lo spessore e la misurazione di lamiere laminate.
- Questi sono utilizzati all'interno dei canali per la misurazione della tensione.
- I trasduttori di spostamento RVDT sono utilizzati all'interno dei sistemi di controllo di volo.
- I tipi di potenziometro vengono utilizzati per misurare forza, accelerazione e pressione.
Quindi, questa è una panoramica di uno spostamento trasduttore - funzionante con applicazioni. Se un corpo si sposta da una posizione all'altra all'interno di una linea retta, in seguito la lunghezza tra queste due posizioni è nota come spostamento. Lo spostamento è una grandezza fisica come velocità, temperatura, forza, ecc.
Quindi un trasduttore di spostamento viene utilizzato per convertire la vibrazione/movimento meccanico, in particolare il movimento rettilineo in segnali elettrici, una corrente elettrica variabile o una tensione. Esempi di trasduttori di spostamento sono; deformazioni di spostamento e flessione che misurano le misurazioni dello spostamento normale, misurano le crepe all'interno del calcestruzzo e la flessione della trave. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un trasduttore?
