LVDT와 RVDT 구성과 동작방식

LVDT는 Linear Variable Differential Transducer의 약자입니다. RVDT는 Rotary Variable Differential Transformer 입니다.

 

LVDT와 RVDT는 두 가지 구성 요소로 구성된 전기 기계 장치입니다.

1. 원통형 중공 본체에는 기본 중심 와인딩의 양쪽에 위치한 두 개의 동일한 2차 와인딩이 포함되어 있습니다.
2. 원통형 페라이트 코어는 코일 내에서 세로로 자유롭게 움직입니다. 2차는 서로에 대한 위상 반대와 직렬 연결을 가지고 있습니다.

 

 

 

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1. LVDT 구성과 동작방식

LVDT는 움직이는 코어 변압기입니다. 교류 여자 전압 신호를 1차 권선에 적용하면 자기장이 생성됩니다. 자기장은 페라이트 이동 코어를 통해 2차 권선에 결합됩니다. 결과적으로 2차측에서 전압이 유도됩니다.

 

 

 

 

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두 2차 방사 사이의 코어가 중심 위치에 있을 때 두 권선에 유도되는 전압은 동일합니다. 최종 전압은 0인데, 그 이유는 두 2차 권선이 모두 직렬 및 위상 반대로 연결되기 때문입니다.

코어가 2차-1 방향으로 이동하면 2차-1에서 전압이 증가하고 2차-2에서 전압이 감소합니다. 마찬가지로 코어가 2차 방향으로 이동하면 2차-2에서는 전압이 증가하고 2차-1에서는 전압이 감소합니다.

 

따라서 최종 순 전압 VA-VB는 기준과 동일한 극성(동상)입니다. 핵이 반대 방향으로 움직이면 VA-VB는 반대 극성(180º 위상차)이 됩니다.

 

 

 

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따라서 페라이트 코어가 LVDT 내에서 축을 따라 이동함에 따라 출력이 하나의 극성으로 시작하는 전압이 완전히 0으로 감소합니다. 나중에 반대 극성으로 증가하며 모두 연속적이고 부드러운 방식으로 증가합니다.

LVDT는 약 0(지정된 선형 이동 범위에서 ± 0.25% 이내)에 가까운 선형 출력 전압 신호를 제공합니다.

 

일반적인 LVDT 선택의 경우 선형 범위 공칭은 ± 0.05인치에서 ± 10인치까지일 수 있으며 본체는 1인치에서 최대 30인치까지의 길이에 해당합니다.

LVDT는 견고하고 정확하며 저전압 출력을 생성합니다. (센서 – 컨디셔너 – 프로세서 감도는 변위 밀리미터당 여기 볼트당 6.3에서 0.08mV 사이이므로 증폭을 수행할 때 많은 주의와 주의가 필요합니다.

 

 

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2. RVDT 구성과 동작방식

RVDT는 Rotary Variable Differential Transformer의 약자로, 페라이트 코어 움직임이 본체에서 원형이라는 점을 제외하고는 구조가 LVDT(Linear Variable Differential Transducer)와 유사합니다.

 

 

 

LVDT는 선형 변위를 측정하는 반면, RVDT는 각도 변위를 측정합니다. 최대 각도 위치 측정 범위는 약 ± 60º입니다.

RVDT가 ± 40º 범위에서 작동하는 경우 일반적인 장치는 전체 스케일의 0.2%의 선형성 오류를 갖습니다. 변위 각도를 ± 5º 이내로 유지하면 선형성 오류가 전체 스케일의 0.1% 미만으로 감소합니다. 샤프트는 마찰과 기계적 히스테리시스를 최소화하는 볼 베어링으로 지지됩니다.

 

 

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3. LVDT 신호 컨디셔닝

LVDT 신호 컨디셔너의 대부분의 작업은 두 개의 AC 신호를 변환하는 데 사용됩니다.

 

직류 전압에서 180 º 위상이 떨어지며 종방향 위치를 나타냅니다. AC를 DC로 컨디셔닝하기 위한 복조를 수행하는데 LVDT 신호를 컨디셔닝하는 데 사용되는 가장 일반적인 모드는 동기 복조 기술입니다.

 

 

 

동기복조에서 1차측의 excitation는 복조기에 대한 참조 역할을 합니다. 복조기 반파는 AC를 정류한 다음 신호가 저역 통과 필터링되어 DC 출력을 생성합니다. 크기는 중심 위치에서 멀어지는 움직임(위치)을 나타내고 부호는 방향을 나타냅니다.

 

 

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4. LVDT와 RVDT 차이점

1. LVDT는 선형 가변 차동 변압기이며 RVDT는 회전 가변 차동 변압기 입니다. 
2. LVDT의 측정 범위는 ± 100 μm에서 ± 25 cm 사이입니다. RVDT의 측정 범위는 ± 40도입니다.
3. LVDT는 선형 장치이므로 감도는 2.4mV/Volt/회전각도이며 RVDT의 감도에 반하여 회전의 2에서 3 mV/전압/회전각도 입니다. 
4. LVDT의 경우 코어 모양은 직사각형이고 RVDT의 코어 모양은 캠 모양입니다.
5. 1차 권선에서 인가되는 입력 전압은 약 1 - 24 V rms입니다. 그러나 RVDT의 경우 매우 낮고 그 값은 거의 약 3V입니다.
6. LVDT의 작동 주파수 범위는 50Hz에서 20KHz인 반면 RVDT의 작동 주파수 범위는 400Hz에서 20KHz입니다.
7. LVDT는 주로 힘, 무게, 압력 등을 측정하는 데 사용되며 제품 검사 및 토양의 강도 테스트에도 사용됩니다. 그러나 RVDT는 화재 및 차량 제어와 같은 다양한 제어 시스템에 사용되며 터빈 작동 및 안테나 및 레이더 시스템에 사용됩니다. 

 

항목	LVDT	RVDT
측정항목	선형 변위	각도 변위
방식	선형 가변 차동 변압기	회전식 가변 차동 변압기
코어 형상	직사각형 모양	캠 모양
측정범위	+/- 100um ~ +/- 25 cm	40도 ~ -40도
민감도	2.4mV/V/회전 각도	2 - 3 mV/ V/회전 각도
입력 전압	1 V ~ 24 V rms.	3V rms
주파수 범위	50 Hz ~ 20 KHz	400 Hz ~ 20 KHz.
응용분야	무게, 압력 등과 같은 측정 시스템과 제품 검사	화재 통제, 안테나 및 레이더 시스템과 같은 제어 시스템