LVDT 위치 센서 튜토리얼
LVDT의 작동 원리
LVDT란 무엇인가요?
LVDT는 선형 가변 차동 변압기(Linear Variable Differential Transformer)를 의미하며, 선형 운동의 기계적 변화를 대응하는 전자 신호로 변환하는 일종의 전기기계식 센서입니다. LVDT 선형 위치 센서는 0.1mm의 미세한 변위부터 최대 1000mm까지의 변위를 측정할 수 있습니다. 에 대한 더 많은 정보
50년 이상 동안 LVDT 선형 변위 센서는 다양한 실험실, 산업, 군사 및 항공우주 분야에서 신뢰할 수 있는 선형 위치 피드백 도구로 사용되어 왔습니다. LVDT는 고유한 신뢰성을 지닌 장치로, 0.1mm에서 1000mm에 이르는 고정밀 선형 변위 측정이 가능하며 광범위한 작동 온도 범위에 적합합니다.
일반적인 LVDT 변위 센서의 구성 요소는 그림 1에 표시되어 있습니다. 센서의 내부 구조에는 1차 코일과 2개의 2차 코일이 포함됩니다. 이 코일들은 중공 고강도 프레임워크 주위에 감겨 있으며, 내습성을 보장하기 위해 고투과성 절연 재료 층으로 추가로 감싸진 후 원통형 스테인리스강 튜브 내에 밀봉됩니다. 이 코일 어셈블리는 일반적으로 위치 센서의 핵심 구성 요소입니다.
LVDT 이동체 어셈블리는 자성 투과성 원통형 코어로, 중공 코일 내에서 자유롭게 이동할 수 있으며 측정 대상물에 연결될 수 있습니다. 코일의 내경은 코어의 외경보다 커서 효과적인 틈새를 제공하므로 코어와 코일 사이에 마찰이나 접촉이 발생하지 않습니다.
작동 시 일정한 주파수의 교류가 1차 코일에 인가되며, 이를 1차 여자라고 한다. LVDT의 출력 신호는 두 세트의 2차 코일 간 교류 전압차로, 코일 내 코어의 위치에 따라 변화한다. 일반적으로 사용자의 편의를 위해 LVDT의 교류 출력 신호는 전자 회로에 의해 복조되어 직류 전압 또는 전류 출력으로 변환된다.
LVDT의 작동 원리
그림 2: 서로 다른 위치에 있는 코어
그림 2: 코어가 다른 위치에 있을 때 어떤 일이 발생할까? LVDT의 1차 코일(P)이 2.5kHz~10kHz의 교류 전원으로 구동되면 생성된 자속이 코어를 통해 인접한 2차 코일 S1과 S2에 결합됩니다. 코어가 S1과 S2의 중간 지점에 위치하면 동일한 자속이 2차 측에 결합됩니다. 따라서 각 코일에 유도되는 전압 E1과 E2도 동일해집니다. 따라서 코어가 소위 원점이라 불리는 중심점에 위치할 때, 출력의 전압 차이(E1 - E2)는 0이 되어야 합니다.
코어가 LVDT의 중심(공점이라고 함)에서 멀어질수록, 1차 권선에서 발생하는 신호는 다른 2차 권선보다 한 2차 권선에 더 많이 결합됩니다. 코어가 S1을 가로질러 이동하면 S1의 전압 출력이 증가합니다. 코어가 S2를 통과하면 S2의 출력이 증가합니다. (S1 – S2)와 (S2 – S1)의 값은 각각 S1과 S2 쪽으로 이동함에 따라 코어 위치에 대한 선형 함수가 됩니다.
AC LVDT의 전형적인 출력 신호는 그림 3에 표시되어 있습니다. 코어가 LVDT 범위 내에서 어느 방향으로든 제로 지점에서 멀어지면, 전압 출력(S1 – S2)과 (S2 – S1)이 비례하여 증가합니다.
그림 3: AC LVDT의 전형적인 출력
DC 출력 LVDT
DC LVDT는 센서에 신호 처리 전자 장치를 통합하여 사용자가 DC 전원을 공급하고 코어 위치에 비례하는 DC 출력을 측정할 수 있게 합니다. DC LVDT는 기존 LVDT 기술의 모든 장점을 유지하면서 DC 구동 및 출력 신호의 편의성을 제공합니다.
DC LVDT는 센서 본체 내에 전자 장치를 포함하고 있기 때문에, 전자 신호 처리 모듈 내 전자 부품의 재료 특성으로 인해 온도 제약이 적용됩니다. 일반적으로 -20°C에서 80°C의 온도 범위를 사용합니다.
ABEK 센서는 까다로운 환경을 위한 위치 센서를 설계 및 제조하고 있으며, 위치 측정 과제와 관련하여 궁금한 점이 있으면 문의해 주십시오!
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