रैखिक परिवर्तनीय विभेदक ट्रांसफार्मर

एलवीडीटी (LVDT) का कटा हुआ दृश्य। धारा A पर प्राथमिक कुंडली के माध्यम से संचालित होता है, जिसके कारण B पर द्वितीयक कुंडली के माध्यम से प्रेरण धारा उत्पन्न होता है।

रैखिक चर अवकल ट्रांसफॉर्मर (LVDT) (जिसे रैखिक चर विस्थापन ट्रांसफॉर्मर, रैखिक चर विस्थापन ट्रांसड्यूसर या पूर्णतः अवकल ट्रांसफॉर्मर भी कहा जाता है) एक प्रकार का विद्युत ट्रांसफॉर्मर है जिसका उपयोग रैखिक विस्थापन (स्थिति) को मापने के लिए किया जाता है। घूर्णी विस्थापन को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले इस उपकरण के समकक्ष को घूर्णी चर अवकल ट्रांसफॉर्मर (आरवीडीटी) कहा जाता है।

परिचय

एलवीडीटी (LVDTs) दृढ़, पूर्ण रैखिक स्थिति/विस्थापन ट्रांसड्यूसर हैं स्वाभाविक रूप से घर्षण रहित, जब ठीक से उपयोग किया जाता है तो उनके पास लगभग अनंत जीवन चक्र होता है। जैसा कि एसी (AC) संचालित एलवीडीटी (LVDTs) में कोई इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं होता है, उन्हें निम्नताप या 1200 °F (650 °C) तक, कठोर वातावरण में, और उच्च कंपन और प्रघात स्तरों के तहत संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। एलवीडीटी (LVDTs) का उपयोग व्यापक रूप से बिजली टर्बाइन, हाइड्रोलिक, स्वचालन, विमान, उपग्रह, परमाणु रिएक्टर, और कई अन्य जैसे अनुप्रयोगों में किया गया है। इन ट्रांसड्यूसरों में कम हिस्टैरिसीस और उत्कृष्ट पुनरावृत्ति होती है।

एलवीडीटी (LVDTs) एक यांत्रिक संदर्भ (शून्य या निष्प्रभाव स्थिति) से स्थिति या रैखिक विस्थापन को चरण (दिशा के लिए) और आयाम (दूरी के लिए) जानकारी वाले आनुपातिक विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है। एलवीडीटी (LVDTs) संचालन को चलने वाले भाग (जांच या कोर असेंबली) और कॉइल असेंबली के बीच विद्युत संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि इसके स्थान पर विद्युत चुम्बकीय युग्मन पर निर्भर करता है।

संचालन

रैखिक चर अवकल ट्रांसफॉर्मर में तीन परिनालिकीय कुंडली होती हैं जो एक नलिका के चारों ओर आद्यांत रखे जाते हैं। केंद्र का तार प्राथमिक है, और दो बाहरी कुंडली ऊपर और नीचे के द्वितीयक हैं। जिस वस्तु की स्थिति मापी जानी है, उससे जुड़ी एक बेलनाकार लौहचुम्बकीय कोर, नलिका की धुरी के साथ स्लाइड करती है। प्रत्यावर्ती धारा प्राथमिक को चलाती है और द्वितीयक को जोड़ने वाली कोर की लंबाई के अनुपात में प्रत्येक द्वितीयक में वोल्टेज को प्रेरित करती है। आवृत्ति प्रायः 1 से 10 किलोहर्ट्ज़ (kHz) की सीमा में होती है।

जैसे ही कोर चलता है, प्राथमिक का दो द्वितीयक कुंडली से जुड़ाव बदल जाता है और प्रेरित वोल्टेज को बदलने का कारण बनता है। कुंडली जुड़े हुए हैं ताकि आउटपुट वोल्टेज अंतर (इसलिए "अवकल") शीर्ष द्वितीयक वोल्टेज और निचले द्वितीयक वोल्टेज के बीच हो। जब कोर अपनी केंद्रीय स्थिति में होता है, दो द्वितीयक के बीच समान दूरी पर होता है, तो दो द्वितीयक कुंडली में समान वोल्टेज प्रेरित होते हैं, लेकिन दो संकेत रद्द हो जाते हैं, इसलिए आउटपुट वोल्टेज सैद्धांतिक रूप से शून्य होता है। व्यावहारिक रूप से जिस तरह से प्राथमिक को प्रत्येक द्वितीयक से जोड़ा जाता है, उसमें मामूली बदलाव का अर्थ है कि कोर केंद्रीय होने पर छोटा वोल्टेज आउटपुट होता है।

यह छोटा अवशिष्ट वोल्टेज चरण बदलाव के कारण होता है और इसे प्रायः चतुर्भुज त्रुटि कहा जाता है। यह बंद लूप नियंत्रण प्रणालियों में एक विवाद है क्योंकि इसका परिणाम अशक्त बिंदु के बारे में हो सकता है, और सरल माप अनुप्रयोगों में भी अस्वीकार्य हो सकता है। यह एसी (AC) पर द्वितीयक वोल्टेज के प्रत्यक्ष घटाव के साथ, तुल्यकालिक विमॉडुलन का उपयोग करने का परिणाम है। आधुनिक प्रणालियां, विशेष रूप से सुरक्षा से जुड़े लोगों को एलवीडीटी (LVDTs) के दोष पता लगाने की आवश्यकता होती है, और सामान्य विधि संक्रियात्मक प्रवर्धक पर आधारित सटीक अर्ध तरंग या पूर्ण तरंग परिशोधकों का उपयोग करके प्रत्येक द्वितीयक को अलग-अलग डिमॉड्यूलेट करना है और डीसी (DC) संकेतों को घटाकर अंतर की गणना करना है। क्योंकि, निरंतर उद्दीपन वोल्टेज के लिए, एलवीडीटी (LVDT) के संचालन स्ट्रोक के दौरान दो द्वितीयक वोल्टेज का योग लगभग स्थिर रहता है, इसका मान एक छोटी सी खिड़की के भीतर रहता है और इस तरह निगरानी की जा सकती है कि एलवीडीटी (LVDT) की किसी भी आंतरिक विफलता के कारण सम वोल्टेज अपनी सीमा से विचलित हो जाएगा और तेजी से पता लगाया जाएगा, जिससे दोष का संकेत मिलेगा। इस योजना के साथ कोई चतुष्कोणीय त्रुटि नहीं है, और स्थिति-निर्भर अंतर वोल्टेज अशक्त बिंदु पर शून्य से सुचारू रूप से गुजरता है।

जहां माइक्रोप्रोसेसर या एफपीजीए (FPGA) के रूप में डिजिटल प्रोसेसिंग प्रणाली में उपलब्ध है, यह प्रोसेसिंग उपकरण के लिए दोष का पता लगाने के लिए, और संभवतया अनुपातमितीय प्रसंस्करण सटीकता में सुधार करने के लिए, द्वितीयक वोल्टेज के योग द्वारा द्वितीयक वोल्टेज में अंतर को विभाजित करके, उद्दीपन संकेत के सटीक आयाम से माप को स्वतंत्र बनाने के लिए प्रचलित है। यदि पर्याप्त डिजिटल प्रसंस्करण क्षमता उपलब्ध है, तो डीएसी (DAC) के माध्यम से ज्यावक्रीय उद्दीपन उत्पन्न करने के लिए इसका उपयोग करना सामान्य होता जा रहा है और संभवतः मल्टीप्लेक्स एडीसी (ADC) के माध्यम से द्वितीयक विमॉडुलन भी करता है।

जब कोर को ऊपर की ओर विस्थापित किया जाता है, तो नीचे के वोल्टेज में कमी होने पर शीर्ष द्वितीयक कुंडली में वोल्टेज बढ़ जाता है। परिणामस्वरूप आउटपुट वोल्टेज शून्य से बढ़ जाता है। यह वोल्टेज प्राथमिक वोल्टेज के साथ चरण में होता है। जब कोर दूसरी दिशा में चलता है, तो आउटपुट वोल्टेज भी शून्य से बढ़ जाता है, लेकिन इसका चरण प्राथमिक चरण के विपरीत होता है। आउटपुट वोल्टेज का चरण विस्थापन (ऊपर या नीचे) की दिशा निर्धारित करता है और आयाम विस्थापन की मात्रा को इंगित करता है। तुल्यकालिक संसूचक विस्थापन से संबंधित हस्ताक्षरित आउटपुट वोल्टेज निर्धारित कर सकता है।

एलवीडीटी (LVDT) को लंबी पतली कुंडली के साथ डिज़ाइन किया गया है ताकि आउटपुट वोल्टेज अनिवार्य रूप से कई इंच (कई सौ मिलीमीटर) लंबे विस्थापन पर रैखिक हो।

एलवीडीटी (LVDT) का उपयोग पूर्ण स्थिति संवेदक के रूप में किया जा सकता है। यहां तक कि अगर बिजली बंद कर दी जाती है, तो इसे फिर से प्रारम्भ करने पर, एलवीडीटी (LVDT) समान माप दिखाता है, और कोई स्थिति संबंधी जानकारी नहीं खोती है। इसका सबसे बड़ा लाभ पुनरावर्तनीयता और पुनरुत्पादन है, जब इसे ठीक से समनुरूप किया जाता है। साथ ही, कोर की एक-अक्षीय रेखीय गति के अलावा, अक्ष के चारों ओर कोर के घूमने जैसी कोई भी अन्य गति इसके माप को प्रभावित नहीं करेगी।

चूंकि विसर्पण कोर नलिका के अंदर स्पर्श नहीं करता है, यह एलवीडीटी (LVDT) को अत्यधिक विश्वसनीय उपकरण बनाने के बिना घर्षण के बिना स्थानांतरित हो सकता है। किसी भी विसर्पण या घूर्णन संपर्कों की अनुपस्थिति एलवीडीटी (LVDT) को पर्यावरण के विरुद्ध पूरी तरह से सील करने की अनुमति देती है।

एलवीडीटी (LVDTs) प्रायः सहायक यंत्र में स्थिति प्रतिक्रिया के लिए और मशीन उपकरण और कई अन्य औद्योगिक और वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में स्वचालित माप के लिए उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

• डॉट अभिसमय
• रैखिक कोडित्र
• घूर्णी कोडित्र

संदर्भ

• Baumeister, Theodore; Marks, Lionel S., eds. (1967), Standard Handbook for Mechanical Engineers (Seventh ed.), McGraw-Hill, LCCN 16-12915

बाहरी संबंध

• How LVDTs Work: an interactive explanation
• Phasing Explanation
• LVDT models and applications
• Analog Devices AD598 datasheet: A LVDT Signal Conditioner