מתמר תזוזה: מעגל, סוגים, עבודה ויישומיו

חיישן המיקום הוא סוג של מכשיר המשמש לניטור ולמדידה של שינוי במיקום של אובייקט במכשיר/מכונה או בסביבה מסוימת ושינויים לאותות המתאימים לשידור, עיבוד או בקרה. ישנם סוגים שונים של חיישני מיקום זמינים כאשר מתמר תזוזה הוא סוג אחד ספציפי של חיישן מיקום. באופן כללי, חיישנים רגילים חשים את קיומו של האובייקט ואילו חיישני תזוזה פשוט מזהים את התזוזה ברגע שאובייקט כלשהו עובר ממיקום אחד לאחר. אז, כמות זיהוי העקירה פשוט מאפשרת לך לקבוע את עובי וגובה האובייקט. מאמר זה דן בסקירה כללית של א מתמר תזוזה - עבודה עם אפליקציות.

מהו מתמר תזוזה?

מתמר תזוזה הוא מכשיר אלקטרומכני המשמש להמרת תנועת אובייקט לאותות אלקטרוסטטיים, אלקטרומגנטיים או מגנטו-אלקטריים הנקראים ומתפרשים לנתונים. קיים מגוון רחב של מתמרי תזוזה כמו ליניארי וסיבובי. מתמרים אלה מועילים גם במדידת המרחק הפיזי בין החיישן למטרה. רוב מתמרי התזוזה מודדים תזוזות סטטיות ודינמיות, ולכן הם משמשים לעתים קרובות למדידת רטט של אובייקט. התזוזות הנמדדות נעות בין מיקרו אינצ'ים לכמה מטרים.

עקרון הפעולה של מתמר התזוזה מבוסס על עקרון המדידה האינדוקטיבית האמין ביותר. מתמרים אלו עמידים, קלים מאוד לשימוש ויכולים להגיע לדיוק גבוה. מתמרי תזוזה נותנים תוצאות מדידה אמינות בתחומים שונים של ייצור, מחקר ופיתוח.

תרשים מעגל מתמר תזוזה

מתמר התזוזה המשמש במעגל למטה הוא מתמר אינדוקטיבי. מעגל זה משמש למדידת תזוזה באמצעות מתמר אינדוקטיבי.

במעגל הנ'ל, השנאי כולל פיתול ראשוני ושתי פיתולים משניים. שתי נקודות הקצה של שתי הפיתולים המשניים מחוברים יחד, לכן, אנו יכולים להכריז ששתי הפיתולים הללו פשוט מחוברים בתוך אופוזיציה סדרתית.

מתח 'VP' מופעל על הפיתול הראשי של השנאי, תנו למתח שפותח על פני כל פיתול משני להיות 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. אז, מתח המוצא 'V0' מתקבל על פני הנקודות הראשונות של פיתולים משניים. אז ניתן לכתוב את מתח המוצא כ-V0 = VS1 - VS2. השנאי המשמש במעגל הנ'ל הוא השנאי הדיפרנציאלי מכיוון שהוא מייצר מתח o/p, שהוא ההבדל בין VS1 ו- VS2.

אם הליבה ממוקמת בנקודה המרכזית, אז המתחים המושרים על פני שתי פיתולים S1 ו-S2 שווים. אז, מתח המוצא V0=0. במצב זה, אנו אומרים שאין תזוזה.

אם הליבה נעקרה מעל המיקום המרכזי, אז ה-emf שנוצר בתוך סליל S1 הוא יותר, כלומר V1>V2.

באותו אופן, אם הליבה נעקרה מתחת למיקום המרכזי, אז ה-emf שנוצר בתוך סליל S2 הוא יותר, כלומר V2>V1.

אז בשני המקרים האלה, יש לנו שתי תזוזות כלפי מעלה ומטה. בשני המקרים הללו, גודל מתח המוצא 'V0' יהיה פרופורציונלי למיקום הליבה ביחס למרכז.

לפיכך, אם אנו רוצים למדוד את העקירה של הגוף אז עלינו לחבר את הגוף לליבה המרכזית. לכן, ברגע שהגוף עובר בקו ישר, אז נקודת האמצע של הליבה משתנה, כך שגם מתח ה-o/p כמו 'V0' משתנה בהתאם. במצב זה, אנו יכולים לקבל את התזוזה על ידי מדידת מתח ה-o/p. אז, הפאזה והגודל של מתח המוצא מסמנים את התזוזה והכיוון של הגוף בהתאם.

כיול מתמר תזוזה

באופן כללי, כיול מתמר הוא דרישה חיונית כדי לשמור על הדיוק, החזרה והאמינות של התוצאות שהושגו ממערכת מדידה. מתמרים אלו נפוצים ביישומים אקדמיים ותעשייתיים. אז, כיול אותם הוא בדרך כלל הליך שלוקח זמן, עם זאת, על ידי שימוש במכשירי כיול, זה קל מאוד על ידי סיבוב כפתור ולחיצה על כפתור.

מערכת הכיול של מתמר העקירה היא פתרון מלא לכיול מתמרים אלו עם תזוזות של עד 50.8 מ'מ ברזולוציה של 13 מיקרון. הוא משמש עם כל מערכת, למרות שהוא מגיע עם תוכנה מותאמת אישית כדי לאפשר כיול מהיר וקל לאחר שימוש במערכות NI.

סוגי מתמר תזוזה

ישנם סוגים שונים של מתמרי תזוזה זמינים אשר ידועים גם בשם חיישני תזוזה כמו פוטנציומטר, מד מתח, קיבולי ו-LVDT. אז כל סוג נדון להלן.

מתמר התנגדות

מתמר התנגדות נקרא גם מתמר התנגדות משתנה מכיוון שהוא עובד על העיקרון של מתמר התנגדות משתנה. מתמר זה הוא אחד מתמר התזוזה הנפוצים ביותר, המשמש למדידת כמויות פיזיקליות שונות כמו לחץ, תזוזה, כוח, טמפרטורה ורעידות וממיר אותם לאות חשמלי.

מתמר קיבולי

מתמר קיבולי הוא מתמר פסיבי הפועל באמצעות כוח חיצוני. מתמר זה משמש בעיקר למדידת לחץ, תזוזה, תנועה, כוח, מהירות ופרמטרים אחרים. מתמר זה עובד על עיקרון הקיבול המשתנה, כך שהקיבול של מתמר זה משתנה מסיבות רבות כמו קבוע דיאלקטרי, חפיפה של לוחות ושינוי במרחק בין הלוחות. זהו סוג פסיבי שבו מטענים שווים והפוכים נוצרים על הלוחות בגלל המתח המופעל על פני לוחית הקבל המופרדת דרך החומר הדיאלקטרי.

שנאי דיפרנציאלי משתנה ליניארי

שנאי LVDT או שנאי משתנה ליניארי הוא סוג אחד של מתמר תזוזה. מתמר זה כולל שלושה סלילים מרווחים סימטריים כאשר הסליל הראשי הוא הסליל המרכזי ושני הסלילים הנותרים הם סלילים משניים. אלה מחוברים בעיקר בסדרה וממוקמים באופן שווה ביחס לסליל הראשי. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על - LVDT .

מתמר אינדוקטיבי

מתמר אינדוקטיבי הוא סוג אחד של מתמר תזוזה הפועל על עיקרון ההמרה או האינדוקציה האלקטרומגנטית. כדי למדוד את הגדלים הפיזיקליים הדרושים כגון כוח, תזוזה, מהירות, לחץ, תאוצה, מומנט, השראות הדדית או עצמית מגוונת. הדוגמה הטובה ביותר של מתמר זה היא LVDT. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על מתמרים אינדוקטיביים .

מד מתח

מתמר תזוזה של מד מתח משמש לשינוי כמויות פיזיות כמו לחץ, תזוזה או עומס למתח מכני, והמתח המכני הזה משתנה ל-o/p חשמלי עם מדי מתח מותקנים על הגוף האלסטי. מתמר תזוזה של מד מתח משמש בעיקר למדידת תזוזה בטווח של 0 עד 10 מ'מ. למתמר זה אורך גוף קצר בהשוואה ל-LVDT והוא נקי מהשפעות אלקטרומגנטיות. למתמרים של מד מתח אלה יש ביצועים יציבים ואמינים במיוחד. אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על מד מתח .

יתרונות וחסרונות

יתרונות מתמר תזוזה נדונים להלן.

• למתמרי תזוזה יש ליניאריות מצוינת.
• יש להם דיוק גבוה במיוחד.
• יש להם עד 0.01 מיקרומטר רזולוציה יוצאת דופן.
• אלה סובלניים לשדות מגנטיים גבוהים, סביבות רדיו-אקטיביות וטווחי טמפרטורות רחבים.
• יש להם עיצוב חזק ויציבות מעולה.
• ניתן להרכיב מתמרים אלו בכל כיוון.
• צריכת החשמל של LVDTs נמוכה.
• אלה מאוד רגישים וקלים מאוד ליישור ולתחזוקה.
• למתמרים אלו יש אובדן היסטרזיס נמוך.
• טווח המדידה גבוה יותר.
• מתמר זה הוא מכשיר ללא חיכוך.

חסרונות מתמר תזוזה נדון להלן.

• מתמר התזוזה זקוק לתזוזה גבוהה מאוד כדי לייצר מתח גבוה.
• הוא זקוק למיגון כי הוא מגיב מאוד לשדה המגנטי.
• ביצועי המתמר יכולים להיות מושפעים מרטט כמו גם משינויים בטמפרטורה.
• הוא צריך מאפיין חיצוני כדי לקבל פלט DC.
• התגובה הדינמית של מתמר זה מוגבלת.

יישומים

היישומים של מתמרי תזוזה כוללים את הדברים הבאים.

• מתמרי תזוזה משמשים למדידת התנועה היחסית בין קצה החיישן לבין הציר המסתובב.
• הוא משמש במכונות קשיחות בכל מקום בו מועברת רטט קטן במיוחד מהפיר למארז המכונה.
• אלה משמשים במגזר התעשייתי ואפילו במגזר הציבורי כמו אוטומציה של מכונות, תעופה וחלל ומטוסים, טורבינות כוח, הידראוליקה וכו'.
• LVDTs משמשים למדידת תזוזות שנעות בין מ'מ ל-cms.
• אלה משמשים במכונות CNC למדידת תזוזה.
• אלה משמשים לעובי ולמדידה של יריעות מתכת מגולגלות.
• אלה משמשים בתוך ערוצים למדידת מתח.
• מתמרי תזוזה RVDT משמשים בתוך מערכות בקרת טיסה.
• סוגי פוטנציומטרים משמשים למדידת כוח, תאוצה ולחץ.

לפיכך, זוהי סקירה כללית של עקירה מתמר - עובד עם יישומים. אם גוף עובר מעמדה אחת לאחרת בתוך קו ישר, לאחר מכן האורך בין שני העמדות הללו נקרא תזוזה. התזוזה היא גודל פיזיקלי כמו מהירות, טמפרטורה, כוח וכו'.

אז מתמר תזוזה משמש להמרת רטט/תנועה מכאנית, במיוחד תנועה ישרה לאותות חשמליים, זרם חשמלי ניתן לשינוי או מתח. דוגמאות למתמרי תזוזה הן; מתחי תזוזה וכיפוף המודדים מדידות של תזוזה רגילה, מדידת סדקים בתוך הבטון וכיפוף קורות. הנה שאלה בשבילך, מה תפקידו של מתמר?