Lineer Deplasman - LVDT/LVIT

Endüktif lineer deplasman sensörleri, doğrusal hareketi temassız olarak ölçen sensörlerdir. En yaygın tipi, diferansiyel transformatör prensibiyle çalışan LVDT‘dir (Linear Variable Differential Transformer). Ölçüm elemanı ile hareketli parça arasında sürtünen bir temas noktası bulunmadığından aşınma olmaz; bu da çok yüksek çevrim sayısı, mükemmel tekrarlanabilirlik ve uzun mekanik ömür anlamına gelir.

Bu ailedeki sensörler; kuvvet, basınç, gerinim, tork ve titreşim gibi dolaylı olarak yer değiştirmeye çevrilebilen büyüklüklerin ölçümünde de kullanılır. Milimetre altındaki hassas hareketlerden 800 mm’ye varan uzun stroklara kadar geniş bir yelpazeyi kapsar.

LVDT Nasıl Çalışır?

LVDT’nin gövdesinde ortada bir birincil (primer), iki yanda simetrik iki ikincil (sekonder) sargı bulunur. Bu sargıların içinde, ölçülecek parçaya bağlı ferromanyetik bir çekirdek serbestçe kayar. Birincil sargıya alternatif bir uyartım sinyali uygulandığında, çekirdek tam ortadayken iki ikincil sargıda eşit ve zıt gerilim oluşur ve net çıkış sıfır olur. Çekirdek bir yöne kaydıkça o taraftaki sargının bağlaşımı artar, diğerininki azalır; aradaki fark, hareketin yönü ve büyüklüğüyle orantılı bir sinyal üretir.

Çekirdek sargılara fiziksel olarak dokunmadığı için sürtünme ve aşınma yoktur. Ölçüm çözünürlüğü teorik olarak sınırsızdır; pratikte yalnızca sinyal işleme elektroniğinin gürültü tabanıyla sınırlanır.

DC/DC ve hat içi amplifikatörlü tipler

Ham LVDT çıkışı alternatif bir sinyaldir ve uyartım üreteci ile faz duyarlı demodülatör gerektirir. Bu elektronik sensörün içine yerleştirildiğinde, sensör doğrudan doğru gerilimle beslenip doğru gerilim çıkışı veren bir birime dönüşür:

• DC/DC (entegre elektronikli) tip: Besleme ve çıkış doğru gerilimdir; harici bir ölçüm amplifikatörüne gerek kalmaz. PLC analog girişleri ve veri toplama kartlarıyla doğrudan çalışır.
• Hat içi (in-line) amplifikatörlü tip: Elektronik, sensör kablosunun üzerindeki ince bir gövdeye yerleştirilir. Sensör başlığı ince kalır, dar montaj alanlarına girer; kablo üzerinde ise 0…10 V, ±5 V veya 4…20 mA gibi standart çıkışlar üretilir.

İnkremental (artımlı) alternatif

Mikrometre mertebesinde çözünürlük ve doğrudan dijital çıkış gerektiğinde inkremental ölçüm probları kullanılır. Bu problar hareketi optik ya da manyetik bir bölmelenmeyi sayarak ölçer ve TTL/RS422 gibi darbe çıkışı üretir. Analog gürültüden etkilenmemeleri ve doğrudan sayıcıya bağlanabilmeleri en büyük avantajlarıdır.

Marmatek’in LVDT ve Endüktif Sensör Portföyü

Marmatek, Alman üretici burster tarafından geliştirilen endüktif ve inkremental deplasman sensörlerinin Türkiye distribütörüdür:

• 8739 Hat İçi Amplifikatörlü LVDT Deplasman Sensörü — 1 … 25 mm ölçüm aralığı; elektroniği kablo üzerinde, sensör başlığı ince. Farklı gerilim ve akım çıkış seçenekleri sunar.
• 8740 & 8741 DC/DC LVDT Deplasman Sensörü — 1 … 150 mm aralık; entegre elektronikli, doğru gerilim besleme ve çıkış. 8741 modeli yaylı prob ucuyla yüzey takibi yapar.
• 8742 Sağlam Endüktif Deplasman Sensörü — 2 … 50 mm aralık; sıçrama korumalı, IP67 sınıfı sağlam gövde, kompakt ve yapılandırılabilir.
• 8744 Uzun Stroklu Endüktif Deplasman Sensörü — 50 … 800 mm aralık; uzun stroklu uygulamalar için sağlam endüktif tasarım.
• 8738 Yüksek Hassasiyetli İnkremental Deplasman Sensörü — 5 … 100 mm aralık; mikrometre mertebesinde çözünürlük ve dijital darbe çıkışı.

Ölçüm aralığı, çıkış tipi ve bağlantı seçenekleri ürün sayfalarındaki listelerden belirlenir; her ürünün teknik föyü indirilebilir durumdadır.

LVDT / Endüktif Sensör Nasıl Seçilir?

• Ölçüm aralığı: Beklenen hareketin tamamını kapsayan en küçük aralık seçilir. LVDT’lerde doğruluk tam skalanın yüzdesi olarak verildiği için gereğinden geniş aralık seçmek mutlak hatayı büyütür.
• Elektronik yerleşimi: Sensör başlığının ince olması gerekiyorsa hat içi amplifikatörlü tip; kablo üzerinde ek gövde istenmiyorsa DC/DC tip seçilir.
• Çıkış tipi: Bağlanacak sistemin analog giriş aralığı (0…10 V, ±5 V, 4…20 mA) ya da dijital sayıcı girişi (TTL/RS422) belirleyicidir. Uzun kablo mesafelerinde akım çıkışı gürültüye karşı daha dayanıklıdır.
• Prob ucu ve temas biçimi: Ölçülecek parçaya bağlantı yapılabiliyorsa doğrudan bağlantılı model; yüzey takibi gerekiyorsa yaylı prob uçlu model kullanılır.
• Ortam koşulları: Çalışma sıcaklığı aralığında kısa süreli ve sürekli değerlerin farklı olabileceği unutulmamalıdır; sıçrama, toz ve yıkama riski varsa IP67 sınıfı gövdeler tercih edilir.
• Ekonomik alternatif: Çevrim sayısının sınırlı olduğu ve maliyetin öne çıktığı uygulamalarda lineer potansiyometreler yeterli olabilir.

Kullanım Alanları

Endüktif ve LVDT deplasman sensörleri; malzeme test cihazlarında numune uzaması ve çökme ölçümü, kuvvet-yol (force-displacement) eğrisi çıkarma, pres ve montaj hatlarında proses izleme, kalite kontrolde boyut ve düzlemsellik denetimi, valf ve aktüatör konum geri beslemesi, türbin ve makine elemanlarında genleşme takibi ile yapı ve köprü izleme uygulamalarında kullanılır. Aşınan temas noktası bulunmadığı için özellikle yüksek çevrim sayılı otomatik test istasyonlarında öne çıkarlar.

Bu kategori, Pozisyon ve Deplasman Sensörleri ailesinin bir alt dalıdır.

Sıkça Sorulan Sorular

LVDT ile potansiyometrik sensör arasındaki fark nedir?

LVDT temassız çalışır: ölçüm çekirdeği sargılara dokunmaz, dolayısıyla aşınma ve sürtünme yoktur. Potansiyometrik sensörde ise bir fırça direnç yolu üzerinde kayar. Bu nedenle LVDT yüksek çevrim sayılı ve uzun ömür gerektiren uygulamalarda, potansiyometrik sensör ise daha ekonomik ve kurulumu basit çözümlerde tercih edilir.

DC/DC LVDT ne demektir?

Uyartım üreteci ve demodülatör elektroniğinin sensörün içine yerleştirildiği tiptir. Sensör doğru gerilimle beslenir ve doğru gerilim çıkışı verir; harici ölçüm amplifikatörüne gerek kalmaz. Böylece PLC analog girişlerine ya da veri toplama kartlarına doğrudan bağlanabilir.

Hat içi amplifikatörlü model hangi durumda avantajlı?

Sensörün monte edileceği yer çok darsa avantajlıdır. Elektronik kablo üzerindeki ayrı bir gövdede olduğu için sensör başlığı ince kalır ve sıkışık kalıp, fikstür ya da test düzeneklerine girebilir.

Kısa süreli ve sürekli çalışma sıcaklığı neden ayrı verilir?

Sensör, yüksek sıcaklığa kısa süreli dayanabilirken aynı sıcaklıkta sürekli çalıştırıldığında sargı ve elektronik ömrü kısalır ya da ölçüm kayması artar. Bu nedenle teknik föylerde iki değer ayrı ayrı belirtilir; seçim yapılırken uygulamanın sürekli çalışma sıcaklığı esas alınmalıdır.

İnkremental prob ile LVDT arasında nasıl seçim yapılır?

Mikrometre mertebesinde çözünürlük ve doğrudan dijital okuma gerekiyorsa inkremental prob uygundur. Mutlak (absolute) bir analog konum sinyali isteniyorsa ya da sistem her açılışta referans arayamıyorsa LVDT tercih edilir; inkremental problar açılışta bir referans noktası ister.

Ölçüm aralığının tamamı kullanılmalı mı?

Doğruluk tam skalanın yüzdesi olarak verildiği için, gereğinden çok geniş bir aralık seçmek mutlak ölçüm hatasını büyütür. Beklenen hareketi kapsayan en küçük aralığı seçmek, aynı doğruluk sınıfında daha iyi bir mutlak hata verir; ancak sensör mekanik strok sınırına dayandırılmamalıdır.