リニア差動トランスとは

1 つの 1 次コイルに流れる交流を使用して、2 つの 2 次コイルに交流電圧を誘導できます。 2 つの二次巻線の特性が同一で、これらのコイルを通過する磁力線の 2 つの経路も同一であれば、生成される 2 つの二次電圧は等しくなります。この構造を持つデバイスを差動トランスと呼びます。

差動トランスには空芯または磁心があります。

2 つの二次巻線は同相または逆相で接続でき、前者の場合はそれらの電圧が互いに加算され、後者の場合は一方が他方から減算されます。

一次巻線は 2 つの対称的な二次巻線を駆動するために使用され、後者は二次電圧が互いに加算または減算されるように接続できます。

2つのコイルが減算方式に従って接続されている場合、それらの電圧の同じ値では、合計2次電圧はゼロになります。これらのコイルの一方の磁気回路特性が、他方のコイルの磁気回路特性と比較して意図的に変更された場合、2 つの二次電圧は異なり、その差はゼロではなくなります。

これらの条件下では、合計二次電圧の位相は磁力線のどの経路が最大の抵抗を持つかを示し、この電圧の振幅は磁気抵抗の差の値を反映します。

同じ動作を使用して一方の経路の磁気抵抗を増加させ、もう一方の経路の磁気抵抗を減少させると、この動作を反映する出力電圧は最大値に達し、伝達関数は可能な限り最大の直線性を持ちます。

2 つの二次巻線と磁力線の 2 つの経路をまったく同じにすることはできないため、入力で有効な信号がゼロであっても、差動トランスは常に一定の出力電圧を持ちます。

また、磁気回路の特性は非線形です。この非線形性の結果、印加された一次励起電圧の基本周波数の高調波成分も現れますが、これは二次巻線のどのような配置でも完全には補償できません。

エアギャップ強磁性回路の磁気抵抗は、強い非線形性を伴うギャップ幅の関数です。その結果、このような回路に巻かれたコイルのインダクタンスもギャップ幅の非線形関数になります。

同時に、多かれ少なかれ同一の磁力線の経路が 2 つあり、それぞれに空隙があり、一方の空隙の幅が増加して他方の空隙の幅が減少する場合、これらの磁力線の磁気抵抗の差は次のようになります。パスは十分に線形に変化する可能性があります。

差動トランスの基本原理は、実際には、さまざまな目的のためにさまざまな特定の設計構成で具体化されます。

リニア可変差動トランス (LVDT) は、相互誘導の原理に基づいて動作し、変位、ひずみ、圧力、重量の測定に使用できる受動トランスデューサー (センサー) です。

ほとんどの場合、NS を使用すると、数ミリメートルからセンチメートルの範囲の変位を測定でき、変位を電気信号に直接変換できます。

強磁性ロッドが配置されているコイルの近くまたは内部のインダクタンスは、強い非線形性を持つコイルに対するこのロッドの位置の座標の関数です。

このようなロッドが何らかの差動変圧器の強磁性回路である場合、二次差動電圧は、この変位に十分に線形に依存して、ロッドの変位の指標として機能します。

一次巻線は AC 電源に接続されます。 2 つの二次巻線 S1 と S2 は同じ巻数を持ち、互いに向かい合って直列に取り付けられます。

したがって、これらの巻線に誘導される EMF は互いに 180° 位相が異なるため、全体的な影響は相殺されます。

差動トランスの設計で設けられた対称強磁性コアの位置は、二次電圧の位相と振幅から決定できます。

2 つの二次電圧間の絶対差は、中心またはゼロ位置に対するロッドの変位の絶対値を示し、この異なる電圧の位相は変位の方向を示します。

線形可変差動トランスのB/Iカーブを図に示します。

リニア差動変圧器を使用して、化学プラント、発電所、農業機器のバルブ監視と制御に正確な位置フィードバックを提供する例:

水中変位センサ LVDT D5W:

これらのトランスデューサは、変位と位置を測定するように設計されています。変位センサハウジングに対するアーマチュア（摺動部）の位置を正確に測定します。

水中変位トランスデューサは、適切な液体に浸漬しながら測定を行うように設計されています。非磁性液体がアーマチュアチューブに浸入しても、コンバータの動作に影響を与えることはありません。これらのコンバータには、非制御バージョンまたはスプリング リターン バージョンが用意されています。

さまざまな技術プロセスを自動化する場合、強磁性コアを備えた差動トランスを備えたバイラテラルコンバータがよく使用され、その両端が2つの2次コイルに等距離で挿入されます。

ロッドが軸方向に移動すると、これらのコイルの一方に深く移動し、もう一方のコイルから伸びます。2 つの二次電圧間の絶対差は、中心またはゼロ位置に対するロッドの変位の絶対値を示し、この異なる電圧の位相は変位の方向を示します。

ロータリーAC差動トランス:

回転可変差動トランスは、相互誘導の原理に基づいた受動トランスです。角変位を測定するために使用されます。

その設計は、コアの構造を除いて、線形可変差動トランスの設計に似ています。

一次巻線は AC 電源に接続されます。 2 つの二次巻線 S1 と S2 は同じ巻数を持ち、互いに向かい合って直列に取り付けられます。

リニア差動トランスの利点:

• コアとコイルの間には物理的な接触はありません。

• 高信頼性;

• 迅速な対応;

• 長寿命。

精度が高いため、最も広く使用されている誘導型センサーです。