रैखिक परिवर्तनीय विभेदक ट्रांसफार्मर

एलवीडीटी का कटा हुआ दृश्य। करंट A पर प्राथमिक कॉइल के माध्यम से संचालित होता है, जिससे B पर सेकेंडरी कॉइल के माध्यम से एक इंडक्शन करंट उत्पन्न होता है।

लीनियर वेरिएबल डिफरेंशियल ट्रांसफॉर्मर (LVDT) (जिसे लीनियर वेरिएबल डिस्प्लेसमेंट ट्रांसफॉर्मर भी कहा जाता है, रैखिक चर विस्थापन ट्रांसड्यूसर, या बस अंतर ट्रांसफॉर्मर) एक प्रकार का विद्युत ट्रांसफार्मर है जिसका उपयोग रैखिक विस्थापन (स्थिति) को मापने के लिए किया जाता है। रोटरी विस्थापन को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले इस उपकरण के समकक्ष को रोटरी वेरिएबल डिफरेंशियल ट्रांसफॉर्मर (आरवीडीटी) कहा जाता है।

परिचय

एलवीडीटी मजबूत, पूर्ण रैखिक स्थिति/विस्थापन ट्रांसड्यूसर हैं; स्वाभाविक रूप से घर्षण रहित, ठीक से उपयोग किए जाने पर उनके पास वस्तुतः अनंत चक्र जीवन होता है। जैसा कि एसी संचालित एलवीडीटी में कोई इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं होता है, उन्हें क्रायोजेनिक तापमान या 1200 °F (650 °C) तक, कठोर वातावरण में, और उच्च कंपन और झटके के स्तर पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। टर्बाइन, जलगति विज्ञान, स्वचालन, विमान, उपग्रह, परमाणु रिएक्टर और कई अन्य जैसे अनुप्रयोगों में एलवीडीटी का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इन ट्रांसड्यूसरों में कम हिस्टैरिसीस और उत्कृष्ट पुनरावृत्ति होती है।

एलवीडीटी एक यांत्रिक संदर्भ (शून्य या शून्य 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 ऑपरेशन को चलने वाले हिस्से (जांच या कोर असेंबली) और कॉइल असेंबली के बीच विद्युत संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि इसके बजाय विद्युत चुम्बकीय युग्मन पर निर्भर करता है।

ऑपरेशन

लीनियर वेरिएबल डिफरेंशियल ट्रांसफॉर्मर में तीन solenoid कॉइल होते हैं जो एक ट्यूब के चारों ओर एंड-टू-एंड रखे जाते हैं। केंद्र का तार प्राथमिक है, और दो बाहरी कुंडल ऊपर और नीचे के द्वितीयक हैं। जिस वस्तु की स्थिति मापी जानी है, उससे जुड़ी एक बेलनाकार फेरोमैग्नेटिक कोर, ट्यूब की धुरी के साथ स्लाइड करती है। एक प्रत्यावर्ती धारा प्राथमिक को चलाती है और द्वितीयक को जोड़ने वाली कोर की लंबाई के अनुपात में प्रत्येक द्वितीयक में प्रेरित होने के लिए एक संभावित अंतर का कारण बनती है।आवृत्ति आमतौर पर 1 से 10 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में होती है।

जैसे ही कोर चलता है, प्राथमिक का दो माध्यमिक कॉइल से जुड़ाव बदल जाता है और प्रेरित वोल्टेज को बदलने का कारण बनता है। कॉइल जुड़े हुए हैं ताकि आउटपुट वोल्टेज अंतर (इसलिए अंतर) शीर्ष माध्यमिक वोल्टेज और नीचे माध्यमिक वोल्टेज के बीच हो। जब कोर अपनी केंद्रीय स्थिति में होता है, दो सेकेंडरी के बीच समान दूरी पर, दो माध्यमिक कॉइल में समान वोल्टेज प्रेरित होते हैं, लेकिन दो सिग्नल रद्द हो जाते हैं, इसलिए आउटपुट वोल्टेज सैद्धांतिक रूप से शून्य होता है। व्यवहार में जिस तरह से प्राथमिक को प्रत्येक माध्यमिक से जोड़ा जाता है, उसमें मामूली बदलाव का मतलब है कि कोर केंद्रीय होने पर एक छोटा वोल्टेज आउटपुट होता है।

यह छोटा अवशिष्ट वोल्टेज चरण बदलाव के कारण होता है और इसे अक्सर चतुर्भुज त्रुटि कहा जाता है। यह बंद लूप नियंत्रण प्रणालियों में एक उपद्रव है क्योंकि इसका परिणाम अशक्त बिंदु के बारे में हो सकता है, और सरल माप अनुप्रयोगों में भी अस्वीकार्य हो सकता है। यह एसी पर द्वितीयक वोल्टेज के प्रत्यक्ष घटाव के साथ, सिंक्रोनस डिमॉड्यूलेशन का उपयोग करने का परिणाम है। आधुनिक प्रणालियाँ, विशेष रूप से जिनमें सुरक्षा शामिल है, LVDT के दोष का पता लगाने की आवश्यकता होती है, और सामान्य विधि प्रत्येक माध्यमिक को अलग-अलग डिमॉड्यूलेट करना है, ऑप-एम्प्स के आधार पर सटीक हाफ वेव या फुल वेव रेक्टिफायर का उपयोग करके, और डीसी सिग्नल घटाकर अंतर की गणना करना . क्योंकि, निरंतर उत्तेजना वोल्टेज के लिए, दो माध्यमिक वोल्टेज का योग LVDT के ऑपरेटिंग स्ट्रोक के दौरान लगभग स्थिर रहता है, इसका मान एक छोटी सी खिड़की के भीतर रहता है और इस तरह से निगरानी की जा सकती है कि LVDT की कोई भी आंतरिक विफलता योग वोल्टेज का कारण बनेगी इसकी सीमा से विचलन और तेजी से पता लगाया जा सकता है, जिससे गलती का संकेत मिलता है। 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 FPGA के रूप में डिजिटल प्रोसेसिंग सिस्टम में उपलब्ध है, यह प्रोसेसिंग डिवाइस के लिए गलती का पता लगाने के लिए प्रथागत है, और संभवतः रेशियोमेट्रिक उत्तेजना संकेत के सटीक आयाम से स्वतंत्र माप बनाने के लिए, माध्यमिक वोल्टेज के योग द्वारा माध्यमिक वोल्टेज में अंतर को विभाजित करके सटीकता में सुधार करने के लिए प्रसंस्करण। यदि पर्याप्त डिजिटल प्रसंस्करण क्षमता उपलब्ध है, तो डिज़िटल से एनालॉग कन्वर्टर के माध्यम से साइनसोइडल उत्तेजना उत्पन्न करने के लिए इसका उपयोग करना आम होता जा रहा है और संभवत: मल्टीप्लेक्स एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण के माध्यम से द्वितीयक डिमॉड्यूलेशन भी करता है।

जब कोर को ऊपर की ओर विस्थापित किया जाता है, तो नीचे के वोल्टेज में कमी होने पर टॉप सेकेंडरी कॉइल में वोल्टेज बढ़ जाता है। परिणामी आउटपुट वोल्टेज शून्य से बढ़ जाता है। यह वोल्टेज प्राथमिक वोल्टेज के साथ चरण (तरंगों) में है। जब कोर दूसरी दिशा में चलती है, तो आउटपुट वोल्टेज भी शून्य से बढ़ जाता है, लेकिन इसका चरण प्राथमिक 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। एक तुल्यकालिक डिटेक्टर विस्थापन से संबंधित एक हस्ताक्षरित आउटपुट वोल्टेज निर्धारित कर सकता है।

LVDT को कई इंच (कई सौ मिलीमीटर) लंबे विस्थापन पर अनिवार्य रूप से रैखिक आउटपुट वोल्टेज बनाने के लिए लंबे पतले कॉइल के साथ डिज़ाइन किया गया है।

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 शुरू करने पर, LVDT समान माप दिखाता है, और कोई स्थिति संबंधी जानकारी नहीं खोती है। इसका सबसे बड़ा लाभ पुनरावर्तनीयता और पुनरुत्पादनीयता है, जब इसे ठीक से कॉन्फ़िगर 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 स्लाइडिंग कोर ट्यूब के अंदर स्पर्श नहीं करता है, यह एलवीडीटी को अत्यधिक विश्वसनीय डिवाइस बनाने के बिना घर्षण के बिना आगे बढ़ सकता है। किसी भी स्लाइडिंग या घूर्णन संपर्कों की अनुपस्थिति एलवीडीटी को पर्यावरण के विरुद्ध पूरी तरह से सील करने की अनुमति देती है।

एलवीडीटी आमतौर पर सर्वोमैकेनिज्म में स्थिति प्रतिक्रिया के लिए और मशीन टूल्स और कई अन्य औद्योगिक और वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में स्वचालित माप के लिए उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

• डॉट कन्वेंशन
• रैखिक एनकोडर
• रोटरी 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