محول الإزاحة: الدائرة والأنواع والعمل وتطبيقاتها

مستشعر الموضع هو نوع من الأجهزة المستخدمة لمراقبة وقياس التغيير داخل موضع كائن ما في جهاز / آلة أو في مناطق مجاورة معينة والتغييرات إلى إشارات مناسبة للإرسال أو المعالجة أو التحكم. هناك أنواع مختلفة من مستشعرات الموضع المتاحة حيث يكون محول طاقة الإزاحة نوعًا محددًا من مستشعرات الموضع. بشكل عام ، تستشعر المستشعرات العادية وجود الكائن بينما تكتشف مستشعرات الإزاحة ببساطة الإزاحة بمجرد أن ينتقل أي كائن من موقع إلى آخر. لذا ، فإن مقدار اكتشاف الإزاحة يسمح لك ببساطة بتحديد سمك الجسم وارتفاعه. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على ملف محول الإزاحة - العمل مع التطبيقات.

ما هو محول الإزاحة؟

محول الإزاحة هو جهاز كهروميكانيكي يستخدم لتحويل حركة الجسم إلى إشارات كهروستاتيكية أو كهرومغناطيسية أو مغناطيسية كهربائية والتي تُقرأ وتُترجم إلى بيانات. هناك مجموعة واسعة من محولات الإزاحة مثل الخطية والدوارة. هذه المحولات مفيدة أيضًا في قياس المسافة المادية بين المستشعر والهدف. تقيس معظم محولات الإزاحة الإزاحة الثابتة والديناميكية ، لذلك تُستخدم بشكل متكرر لقياس اهتزاز الجسم. تتراوح الإزاحات المقاسة من ميكرو بوصات إلى بضعة أقدام.

يعتمد مبدأ عمل محول الإزاحة على مبدأ القياس الاستقرائي الموثوق به للغاية. هذه المحولات متينة وسهلة الاستخدام ويمكن أن تصل إلى دقة عالية. تعطي محولات الإزاحة نتائج قياس موثوقة في مختلف مجالات الإنتاج والبحث والتطوير.

مخطط دائرة محول الإزاحة

محول الإزاحة المستخدم في الدائرة أدناه هو محول استقرائي. تُستخدم هذه الدائرة لقياس الإزاحة باستخدام محول طاقة حثي.

في الدائرة أعلاه ، يتضمن المحول ملفًا أوليًا ولفتين ثانويتين. ترتبط نقطتا نهاية الملفان الثانويان معًا وبالتالي ، يمكننا أن نعلن أن هذين الملفين مرتبطان ببساطة داخل معارضة متسلسلة.

يتم تطبيق الجهد 'VP' على الملف الأولي للمحول ، دع الجهد المتطور عبر كل ملف ثانوي يكون & # 119881 ؛ & # 119878 ؛ 1 & # 119881 ؛ & # 119878 ؛ 2. لذلك ، يتم استقبال جهد الخرج 'V0' عبر النقاط الأولى للملفات الثانوية. لذلك يمكن كتابة جهد الخرج كـ V0 = VS1 - VS2. المحول المستخدم في الدائرة أعلاه هو المحول التفاضلي لأنه يولد جهد o / p ، وهو الاختلاف بين VS1 و VS2.

إذا تم وضع اللب عند النقطة المركزية ، فإن الفولتية المستحثة عبر ملفين S1 و S2 متكافئة. لذلك ، جهد الخرج V0 = 0. في هذه الحالة نقول إنه لا يوجد إزاحة.

إذا تم إزاحة النواة فوق الموضع المركزي ، فإن emf المتولد داخل الملف S1 يكون أكثر مثل V1> V2.

بالطريقة نفسها ، إذا تم إزاحة النواة أسفل الموضع المركزي ، فإن emf المتولد داخل ملف S2 يكون أكثر مثل V2> V1.

لذلك في هاتين الحالتين ، لدينا نزوحان لأعلى ولأسفل. في هاتين الحالتين ، سيكون حجم جهد الخرج 'V0' متناسبًا مع موضع القلب بالنسبة إلى المركز.

وبالتالي ، إذا أردنا قياس إزاحة الجسم ، فيجب علينا توصيل الجسم باللب المركزي. لذلك ، بمجرد أن يتحول الجسم في خط مستقيم ، تتغير النقطة الوسطى من القلب ، لذلك ، يتغير جهد o / p مثل 'V0' أيضًا وفقًا لذلك. في هذه الحالة ، يمكننا الحصول على الإزاحة ببساطة عن طريق قياس جهد o / p. لذا ، فإن مرحلة وحجم جهد الخرج يدلان على إزاحة واتجاه الجسم في المقابل.

معايرة محول الإزاحة

بشكل عام ، تعد معايرة محول الطاقة مطلبًا أساسيًا للحفاظ على الدقة والتكرار والموثوقية للنتائج التي يتم الحصول عليها من نظام القياس. هذه المحولات شائعة في التطبيقات الأكاديمية والصناعية. لذلك ، عادةً ما تكون معايرتها عملية تستغرق وقتًا طويلاً ، ومع ذلك ، باستخدام جهاز المعايرة ، يكون من السهل جدًا عن طريق لف المقبض والضغط على الزر.

يعد نظام المعايرة لمحول طاقة الإزاحة حلاً كاملاً لمعايرة محولات الطاقة هذه بإزاحات تصل إلى 50.8 مم بدقة 13 ميكرون. يتم استخدامه مع أي نظام ، على الرغم من أنه يأتي مع برنامج مخصص للسماح بمعايرة سريعة وسهلة بمجرد استخدامه مع أنظمة NI.

أنواع محولات الإزاحة

هناك أنواع مختلفة من محولات الإزاحة المتاحة والتي تُعرف أيضًا باسم مستشعرات الإزاحة مثل مقياس الجهد ومقياس الإجهاد والسعة و LVDT. لذلك تمت مناقشة كل نوع أدناه.

محول مقاوم

يُطلق على محول الطاقة المقاوم أيضًا محول طاقة المقاومة المتغيرة لأنه يعمل على مبدأ تحويل المقاومة المتغيرة. هذا المحول هو أحد محولات الإزاحة الأكثر استخدامًا ، ويستخدم لقياس الكميات الفيزيائية المختلفة مثل الضغط والإزاحة والقوة ودرجة الحرارة والاهتزازات وتحويلها إلى إشارة كهربائية.

محول بالسعة

محول الطاقة السعوي هو محول سلبي يعمل باستخدام طاقة خارجية. يستخدم محول الطاقة هذا بشكل أساسي لقياس الضغط والإزاحة والحركة والقوة والسرعة وغيرها من المعلمات. يعمل محول الطاقة هذا على مبدأ السعة المتغيرة ، لذلك تتغير سعة محول الطاقة هذا لأسباب عديدة مثل ثابت العزل الكهربائي ، وتداخل الصفائح ، والتغيير داخل المسافة بين الألواح. هذا نوع سلبي حيث يتم إنشاء رسوم متساوية ومعاكسة على الألواح بسبب الجهد المطبق عبر لوحة المكثف والتي يتم فصلها من خلال المادة العازلة.

المحولات التفاضلية الخطية المتغيرة

LVDT أو المحولات التفاضلية المتغيرة الخطية هي نوع واحد من محولات الإزاحة. يشتمل محول الطاقة هذا على ثلاثة ملفات متباعدة بشكل متماثل حيث يكون الملف الأساسي هو الملف المركزي والملفان المتبقيان عبارة عن ملفات ثانوية. ترتبط هذه بشكل أساسي في سلسلة ويتم وضعها بشكل متساوٍ فيما يتعلق بالملف الرئيسي. يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن - LVDT .

محول حثي

محول الطاقة الاستقرائي هو نوع واحد من محولات الإزاحة التي تعمل على مبدأ التحويل أو الحث الكهرومغناطيسي. لقياس الكميات الفيزيائية الضرورية مثل القوة ، والإزاحة ، والسرعة ، والضغط ، والتسارع ، وعزم الدوران ، أو الحث المتبادل أو الحث الذاتي. أفضل مثال على هذا المحول هو LVDT. يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن محولات حثي .

قياس الضغط

يتم استخدام محول طاقة مقياس الإزاحة لتغيير الكميات الفيزيائية مثل الضغط أو الإزاحة أو الحمل إلى إجهاد ميكانيكي ، ويتم تغيير هذا الضغط الميكانيكي إلى تيار كهربائي مع مقاييس إجهاد مركبة على الجسم المرن. يستخدم محول طاقة مقياس الإزاحة بشكل أساسي لقياس الإزاحة في النطاق من 0 إلى 10 مم. هذا المحول له طول جسم قصير مقارنة بـ LVDT وخالي من التأثيرات الكهرومغناطيسية. تتميز محولات قياس الإجهاد هذه بأداء مستقر وموثوق للغاية. يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن قياس الضغط .

المميزات والعيوب

تمت مناقشة مزايا محول الإزاحة أدناه.

• محولات الإزاحة لها خطية ممتازة.
• لديهم دقة عالية للغاية.
• لديهم دقة عالية تصل إلى 0.01 ميكرومتر.
• هذه هي متسامحة مع المجالات المغناطيسية العالية والبيئات النشطة إشعاعيًا ونطاقات درجات الحرارة الواسعة.
• لديهم تصميم قوي واستقرار ممتاز.
• يمكن تركيب هذه المحولات في أي اتجاه.
• استهلاك الطاقة لـ LVDTs منخفض.
• هذه حساسة للغاية ومن السهل جدًا محاذاتها وصيانتها.
• هذه المحولات لها خسارة تخلفية منخفضة.
• نطاق القياس أعلى.
• هذا المحول هو جهاز عديم الاحتكاك.

مساوئ محول الإزاحة تمت مناقشتها أدناه.

• يحتاج محول الإزاحة إلى إزاحة عالية جدًا لإنتاج جهد عالٍ.
• يحتاج إلى حماية لأنه مستجيب للغاية للمجال المغناطيسي.
• يمكن أن يتأثر أداء محول الطاقة بالاهتزازات وكذلك التغيرات في درجة الحرارة.
• يحتاج إلى مزيل تشكيل خارجي للحصول على إخراج التيار المباشر.
• الاستجابة الديناميكية لمحول الطاقة هذا محدودة.

التطبيقات

تشمل تطبيقات محولات الإزاحة ما يلي.

• تستخدم محولات الإزاحة لقياس الحركة النسبية بين طرف المستشعر والعمود الدوار.
• يتم استخدامه في الآلات الصلبة حيث ينتقل اهتزاز صغير للغاية من العمود إلى غلاف الآلة.
• تُستخدم في القطاع الصناعي وحتى في القطاع العام مثل أتمتة الماكينات ، والفضاء والطائرات ، وتوربينات الطاقة ، والمكونات الهيدروليكية ، إلخ.
• تستخدم LVDTs لقياس الإزاحة التي تتراوح من مم إلى سم.
• تستخدم في آلات CNC لقياس الإزاحة.
• تستخدم في سماكة وقياس الصفائح المعدنية المدرفلة.
• يتم استخدامها داخل القنوات لقياس التوتر.
• تستخدم محولات الإزاحة RVDT ضمن أنظمة التحكم في الطيران.
• تستخدم أنواع مقاييس الجهد لقياس القوة والتسارع والضغط.

وبالتالي ، هذه نظرة عامة على الإزاحة محول - العمل مع التطبيقات. إذا تحرك جسم من موضع إلى آخر داخل خط مستقيم ، يُعرف الطول بين هذين الموضعين بعد ذلك باسم الإزاحة. الإزاحة هي كمية فيزيائية مثل السرعة ودرجة الحرارة والقوة وما إلى ذلك.

لذلك يتم استخدام محول الإزاحة لتحويل الاهتزاز / الحركة الميكانيكية ، وخاصة الحركة المستقيمة إلى إشارات كهربائية ، أو تيار كهربائي متغير ، أو جهد. أمثلة على محولات الإزاحة هي ؛ سلالات الإزاحة والانحناء تقيس قياسات الإزاحة الطبيعية ، وقياس الشقوق داخل الخرسانة ، وانحناء العارضة. هنا سؤال لك ، ما هي وظيفة محول الطاقة؟