[Linear Variable Differential Transformer] LVDT 원리와 작동원리에 대해

안녕하세요. 구스입니다.

오늘은 HIL 테스트를 많이 사용하는 LVDT 원리와 작동원리에 대해서 알아볼까 하는데요. LVDT는 선형 위치를 측정하기 위한 센서로써 높은 정밀성과 긴수명의 특징을 가지고 있는 센서입니다. 

LVDT는 로봇제어, 하중센서등에서 가장 많이 사용이 됩니다. 

그럼 LVDT가 무엇인지 알아보도록 할까요. 

LVDT란?

LVDT(The linear variable differential transformer)는 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환기의 형태를 말하는데 3개의 솔레노이드 코일이 튜브를 둘러싼 형태로 위치하고 있다. 가운데 코일이 메인이며 나머지 두 개는 바깥에 위치하고 있다. 실린더 형태의 자석 코어가 튜브 중심을 따라 이동하면서 측정 대상의 위치값을 알려주게 된다.

LVDT의 기초적인 원리에 대해서 알아봅시다. 

LVDT는 A와 B코일로 구분이 되며, A코일은 중심(Core의 중간 위치)에 위치하고 있습니다. A코일에는 교류전원이 인가가 되며 이에 대한 자기장을 발생시킵니다. B코일은 A코일은 사이드에 위치하고 있으며, B코일은 서로다른 코일에서 발생하는 전류가 서로 반대의 방향으로 흐르게 됩니다. 

Core가 그림과 같이 딱 중간에 위치하게 되면, B코일에 유도된 전압이 동일하여 LVDT의 출력은 0이 됩니다. 

Core가 B코일의 왼쪽으로 이동하게 되면 첫번째 B코일의 전압 값이 두번째 값보다 커지기 때문에 양의 전압값을 가지게 됩니다. 이는 첫번째 B코일(왼쪽)의 출력 전압이 높아지기 때문입니다.

반대로 B코일의 오른쪽으로 이동하게 되면 두번째 B코일의 전압값이 첫번째 값보다 커지기 때문에 음의 전압값을 가지게 됩니다. 

LVDT 신호 컨디셔너는 B코일의 왼쪽, 오른쪽에서 모두 사인파형을 출력합니다. 오른쪽의 신호는 왼쪽의 신호에 대해 동기적으로 복조화된(synchronously demodulate) 신호입니다. 이러한 이유로 DC 전압은 코어의 변위에 따라 비례적으로 바뀝니다. 

따라서 DC 전압의 부호는 코어의 위치가 왼쪽인지 오른쪽인지를 나타내게 됩니다. 

이 글에서는 LVDT가 무엇인지, 그리고 어떻게 내부적으로 처리되는지에 대해서 알아보았습니다. 

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