Apa itu Linear Variable Differential Transformer (LVDT)?

Transformator Induktif Variabel Linier mengubah perpindahan linier menjadi sinyal listrik. Ia bekerja berdasarkan prinsip induksi timbal balik, yaitu, fluks belitan primer diinduksi ke belitan sekunder.

Keluaran trafo diperoleh karena adanya perbedaan tegangan sekunder, sehingga disebut trafo diferensial.

Konstruksi dasar LVDT ditunjukkan di bawah ini pada gambar. P adalah gulungan primer LVDT dan S1 dan S2 adalah gulungan sekunder transformator. Gulungan sekunder dililitkan pada bekas silinder. Gulungan sekunder memiliki jumlah belitan yang sama, dan ditempatkan secara identik pada kedua sisi belitan primer.

Sumber arus bolak-balik diterapkan pada belitan primer. Inti besi lunak ditempatkan di dalam inti besi. Perpindahan yang akan diukur dilekatkan pada lengan inti besi. Logam permeabilitas tinggi digunakan untuk inti sehingga harmonik kurang dan tegangan nol mudah diperoleh. Perpindahan diukur secara longitudinal, yang mengurangi kerugian arus eddy.

Seluruh pengaturan ditempatkan di dalam rumah stainless steel, dan ujungnya memberikan pelindung elektrostatik dan elektromagnetik. Frekuensi arus bolak-balik yang diterapkan pada belitan primer terletak antara 50 hingga 20 kHz.

LVDT bekerja berdasarkan prinsip induksi bersama. Arus diterapkan pada belitan primer yang menghasilkan medan magnet, dan medan ini menginduksi arus pada belitan sekunder.

Tegangan keluaran dari belitan sekunder S1 adalah ES1 dan dari S2 adalah ES2. Sinyal tegangan sekunder diubah menjadi sinyal listrik dengan menghubungkan belitan sekunder secara seri berlawanan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Tegangan keluaran transduser ditentukan dengan mengurangkan tegangan belitan sekunder.

Tegangan keluaran dari belitan sekunder adalah sama ketika inti berada pada posisi normal.

Ketika inti lunak bergerak ke kiri, fluks yang terhubung di S1 lebih banyak dibandingkan dengan S2. Tegangan keluaran dari belitan S1 lebih besar dari pada S2 tetapi sefasa dengan tegangan primer.

Demikian pula, ketika inti besi lunak bergerak ke kanan, besarnya fluks terkait S2 lebih besar dari S1. Tegangan keluaran adalah -180ºC di luar fase dengan belitan primer.

Perubahan tegangan output berbanding lurus dengan perpindahan inti. Setiap perpindahan akan meningkatkan fluks salah satu belitan sekunder dan di sisi lain, mengurangi yang lain.

Kurva antara tegangan keluaran dan perpindahan ditunjukkan pada gambar di atas. Kurva linier untuk perpindahan kecil dan di luar kisaran ini, ia mulai menyimpang dari garis lurus.

Berikut ini adalah keuntungan dari LVDT.

1. Rentang Tinggi – LVDT memiliki rentang yang sangat luas untuk pengukuran perpindahan. Kisaran perpindahan mereka adalah dari 1,25 mm hingga 250 mm.
2. Input Tinggi dan Sensitivitas Tinggi – LVDT memberikan output tinggi dan juga tidak perlu amplifikasi. Sensitivitas transduser juga sangat tinggi.
3. Kasar – Dapat mentolerir guncangan dan variasi tingkat tinggi, terutama ketika inti dimuat dengan bantuan pegas.
4. Histeresis Rendah – LVDT memiliki histeresis rendah karena pengulangannya yang sangat baik.
5. Konsumsi Daya Rendah – LVDT mengkonsumsi daya kurang dari daya 1W.

Kerugian dari LVDT ditunjukkan di bawah ini secara rinci.

1. Perpindahan besar diperlukan untuk mendapatkan keluaran diferensial yang cukup besar.
2. Trafo LVDT sangat sensitif terhadap medan magnet nyasar.
3. Kinerja transduser dipengaruhi oleh getaran.
4. Respon dinamis dikendalikan secara mekanis oleh massa inti dan secara elektrik oleh frekuensi arus.
5. Kinerja LVDT dipengaruhi oleh suhu.

Berikut ini adalah aplikasi utama LVDT.

1. Ini digunakan untuk mengukur perpindahan yang memiliki rentang dari beberapa mm hingga cm. LVDT secara langsung mengubah perpindahan menjadi sinyal listrik.
2. Ini juga digunakan sebagai transduser sekunder. LVDT digunakan sebagai alat untuk mengukur gaya, berat, dan tekanan. Beberapa LVDT digunakan untuk mengukur beban dan tekanan.

LVDT sebagian besar digunakan dalam mekanisme servo dan aplikasi industri lainnya.