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Messverstärker für LVDT- und RVDT-Sensoren
LVDT- und RVDT-Messverstärker dienen zur Speisung und Auswertung induktiver Weg- und Drehwinkelsensoren. LVDT-Sensoren (Linear Variable Differential Transformer) erfassen lineare Bewegungen und Positionen, während RVDT-Sensoren (Rotary Variable Differential Transformer) zur berührungslosen Messung von Drehwinkeln eingesetzt werden.
Beide Sensortypen arbeiten nach dem induktiven Differentialtransformator-Prinzip und benötigen eine Wechselspannung zur Anregung. Der Messverstärker erzeugt diese Speisespannung, wertet das vom Sensor zurückgelieferte Wechselspannungssignal aus und wandelt es in ein normiertes Analogsignal für die weitere Verarbeitung um.
Die LVDT- und RVDT-Verstärker von Althen stehen je nach Ausführung mit 0–10 V, ±10 V, ±5 V oder 4–20 mA zur Verfügung. Nullpunkt und Verstärkung können auf Sensor und Messbereich abgestimmt werden. Bei verschiedenen Modellen lassen sich zudem mehrere Verstärker synchronisieren, um gegenseitige Beeinflussungen bei Mehrkanalanwendungen zu vermeiden.
Für unterschiedliche Einbausituationen stehen kompakte DIN-Schienenmodule, robuste Verstärker in EMV-Aluminiumgehäusen mit Schutzarten bis IP66 sowie 1- und 2-kanalige 19"-Einschübe zur Verfügung.
Präzise Signalaufbereitung für Weg- und Drehwinkelmessungen
Die LVDT- und RVDT-Messverstärker von Althen verbinden eine stabile Sensorspeisung mit präziser Signalauswertung und flexiblen Normausgängen. Dadurch können induktive Positionssensoren einfach in industrielle Steuerungs- und Messsysteme integriert werden.
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Präzise Speisung und SignalauswertungDie LVDT- und RVDT-Messverstärker von Althen verbinden eine stabile Sensorspeisung mit präziser Signalauswertung und flexiblen Normausgängen. Dadurch können induktive Positionssensoren einfach in industrielle Steuerungs- und Messsysteme integriert werden.
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Flexible NormausgängeJe nach Ausführung stehen 0–10 V, ±10 V, ±5 V oder 4–20 mA zur Verfügung. Dadurch lassen sich die Messwerte direkt an SPS, Messdatenerfassung oder andere Auswerteelektronik übertragen.
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Flexible Bauformen für Industrie und PrüfstandDIN-Schienenmodule, robuste IP65-/IP66-Aluminiumgehäuse und 19"-Einschübe ermöglichen eine an die jeweilige Einbausituation angepasste Integration.
Worauf Sie bei der Auswahl eines LVDT- oder RVDT-Messverstärkers achten sollten
1. LVDT oder RVDT bestimmen
Zunächst muss festgelegt werden, welcher Sensortyp verwendet wird. LVDTs messen lineare Verschiebungen oder Wege, RVDTs dagegen Drehwinkel beziehungsweise rotierende Positionen.
Die Althen-Messverstärker können je nach Ausführung für beide Sensortypen eingesetzt werden.
2. Speisespannung und Oszillatorfrequenz beachten
LVDT- und RVDT-Sensoren benötigen eine Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz. Messverstärker und Sensor müssen deshalb hinsichtlich Speisespannung und Frequenz aufeinander abgestimmt sein.
Bei verschiedenen Althen-Verstärkern stehen beispielsweise Oszillatorfrequenzen von 4,8 kHz oder 10 kHz zur Verfügung. Andere Ausführungen arbeiten mit 3,5 kHz. Kundenspezifische Frequenzen sind je nach Gerät ebenfalls möglich.
3. Sensorempfindlichkeit und Verstärkung berücksichtigen
Das Ausgangssignal eines LVDT oder RVDT hängt unter anderem von der Sensorempfindlichkeit und dem Messbereich ab. Der Verstärker muss deshalb entsprechend angepasst werden können.
Bei verschiedenen Geräten lässt sich die Grobverstärkung über DIP-Schalter einstellen. Nullpunkt und Endwert können zusätzlich über Potentiometer justiert werden.
4. Passendes Ausgangssignal wählen
Das Ausgangssignal sollte zur nachfolgenden Auswerteelektronik passen.
Typische Varianten sind:
- 0–10 V
- ±10 V
- ±5 V
- 4–20 mA
Ein bipolares Ausgangssignal wie ±10 V eignet sich insbesondere dann, wenn Bewegungen in beide Richtungen um einen elektrischen Nullpunkt dargestellt werden sollen.
5. Ein- oder Mehrkanalbetrieb festlegen
Für einzelne Weg- oder Winkelmessstellen stehen kompakte Einkanalverstärker zur Verfügung. Werden mehrere Sensoren eingesetzt, können Zwei- oder Mehrkanallösungen beziehungsweise mehrere synchronisierte Verstärker verwendet werden.
Für 19"-Systeme stehen beispielsweise Ein- und Zweikanal-Einschübe zur Verfügung. Auch robuste Zweikanalgeräte für industrielle Anwendungen sind erhältlich.
6. Synchronisation mehrerer Verstärker berücksichtigen
Werden mehrere LVDT- oder RVDT-Messverstärker in unmittelbarer Nähe betrieben, können unterschiedliche Oszillatorfrequenzen zu gegenseitigen Beeinflussungen führen.
Bei geeigneten Geräten können die Oszillatorsignale deshalb zwischen Master- und Slave-Verstärkern synchronisiert werden. Dies ist besonders bei Mehrkanal-Messsystemen wichtig.
7. Galvanische Trennung prüfen
In industriellen Messsystemen können Potentialunterschiede und Masseschleifen die Signalqualität beeinträchtigen. Eine galvanische Trennung zwischen Versorgung und Analogausgang beziehungsweise Sensorspeisung kann diese Störeinflüsse reduzieren.
Verschiedene Althen-Verstärker in DIN-Schienen- und IP-Gehäusen verfügen über eine entsprechende galvanische Trennung.
8. Bauform und Schutzart auswählen
Der Einsatzort bestimmt wesentlich die benötigte Bauform.
Für die Installation im Schaltschrank eignen sich kompakte DIN-Schienenverstärker. Für raue Industrieumgebungen stehen Verstärker in geschützten Aluminiumgehäusen mit IP65 beziehungsweise IP66 zur Verfügung. Für Prüfstände und größere Messsysteme können 19"-Einschubkarten eingesetzt werden.
9. Anforderungen an die Dynamik berücksichtigen
Bei schnellen Positionsänderungen muss die Bandbreite des Messverstärkers ausreichend hoch sein. Die Grenzfrequenz hängt unter anderem von der verwendeten Oszillatorfrequenz ab.
Für statische Positionieraufgaben gelten dabei andere Anforderungen als für dynamische Weg- oder Winkelmessungen in Prüfständen und Maschinen.
10. Kalibrierung von Sensor und Verstärker einplanen
Sensor und Messverstärker bilden gemeinsam eine Messkette. Für präzise Ergebnisse sollten Nullpunkt und Verstärkung auf den verwendeten Sensor und den tatsächlichen Messbereich abgestimmt werden.
Je nach Anwendung kann eine gemeinsame Werkskalibrierung der kompletten Messkette sinnvoll sein.
Unser technisches Expertenteam unterstützt Sie gerne bei der Abstimmung von LVDT- oder RVDT-Sensor, Speisefrequenz, Verstärker, Ausgangssignal und Einbausituation. Kontakt zum Vertriebsteam
Typische Anwendungen für LVDT- und RVDT-Messverstärker
LVDT- und RVDT-Messverstärker werden überall dort eingesetzt, wo lineare Positionen oder Drehwinkel präzise mit induktiven Sensoren gemessen und als standardisiertes Signal weiterverarbeitet werden sollen.
Typische Anwendungen sind:
- industrielle Weg- und Positionsmessung
- Drehwinkel- und Positionsmessung
- Maschinen- und Anlagenbau
- Automatisierungstechnik
- Prozessüberwachung
- Prüfstände und Testsysteme
- Bauteil- und Materialprüfung
- Qualitätskontrolle
- Werkzeugmaschinen
- Ventil- und Klappenpositionsmessung
- Aktuator- und Stellgliedüberwachung
- hydraulische und pneumatische Systeme
- Messung von Verformungen und Verschiebungen
- Labor- und Versuchstechnik
- Forschung und Entwicklung
- Automobiltechnik
- Luft- und Raumfahrt
- Schiffsbau
- Bahntechnik
Durch unterschiedliche Kanalzahlen, Ausgangssignale, Bauformen und Schutzarten können die Verstärker sowohl für einzelne Messstellen als auch für industrielle Mehrkanal-Messsysteme eingesetzt werden.
Haben Sie Fragen?
Gerne unterstützen wir Sie bei der Auswahl des richtigen LVDT- oder RVDT-Verstärkers für Ihre Anwendung!
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Häufig gestellte Fragen zu LVDT & RVDT Verstärkern
Antworten auf die wichtigsten technischen Fragen
Was ist ein LVDT?
LVDT steht für Linear Variable Differential Transformer. Ein LVDT ist ein induktiver Sensor zur präzisen Messung linearer Wege und Positionen. Der Sensor besteht vereinfacht aus einer Primärspule, zwei Sekundärspulen und einem beweglichen ferromagnetischen Kern. Wird der Kern verschoben, verändert sich das Verhältnis der in den Sekundärspulen induzierten Spannungen. Aus dieser Änderung lässt sich die Position des Kerns bestimmen.
Da die Messung berührungslos erfolgt, zeichnen sich LVDT-Sensoren durch geringen Verschleiß und eine hohe Wiederholgenauigkeit aus.
Was ist ein RVDT?
RVDT steht für Rotary Variable Differential Transformer. Das Funktionsprinzip ähnelt dem eines LVDT, allerdings wird keine lineare Verschiebung, sondern eine Drehbewegung beziehungsweise ein Drehwinkel erfasst. RVDT-Sensoren werden insbesondere eingesetzt, wenn kleine oder begrenzte Drehwinkel präzise und berührungslos gemessen werden sollen.
Welche Vorteile haben LVDT-Sensoren?
LVDT-Sensoren bieten insbesondere eine berührungslose und damit verschleißarme Messung. Weitere Vorteile sind eine hohe Wiederholbarkeit, gute Linearität und eine sehr hohe Auflösung. Dadurch eignen sie sich besonders für präzise Weg-, Positions- und Verformungsmessungen in industriellen Anlagen, Prüfständen und Automatisierungsanwendungen.
Warum liefert ein LVDT- oder RVDT-Messverstärker falsche Positionswerte?
Falsche Positionswerte können entstehen, wenn die Verstärkung, die Erregerfrequenz oder der Nullpunkt des Messverstärkers nicht korrekt eingestellt sind. Auch eine fehlerhafte Anschlussbelegung, elektrische Störungen oder eine mechanische Fehlpositionierung des Sensors können das Messergebnis beeinflussen. Zur Überprüfung sollten zunächst die Versorgungsspannung und die Verdrahtung kontrolliert werden. Anschließend empfiehlt sich ein Vergleich des Ausgangssignals mit bekannten Weg- beziehungsweise Winkelpositionen.
Bei Verstärkern mit einstellbarem Nullpunkt und Messbereich sollten beide Parameter anhand der Sensordaten überprüft werden. Die Einstellungen müssen zur Empfindlichkeit und zum elektrischen Messbereich des angeschlossenen Sensors passen.
Warum springt das Ausgangssignal eines LVDT-Sensors beim Durchfahren des Nullpunkts?
Ein Signalsprung in der Nähe des elektrischen Nullpunkts eines LVDT-Sensors kann durch eine Restspannung der Sekundärspulen, elektrisches Rauschen oder die phasenempfindliche Demodulation im Messverstärker entstehen. Beim Durchfahren des Nullpunkts wechselt die Phasenlage des Differenzsignals. Ist die Signalamplitude sehr klein, können Störungen oder eine verbleibende Nullspannung dazu führen, dass der Verstärker die Phasenänderung nicht gleichmäßig auswertet.
Zur Fehlersuche sollten die Erregerfrequenz, die Signalaufbereitung und die Nullpunkteinstellung überprüft werden. Außerdem kann ein Vergleich mit den spezifizierten Restspannungs- und Rauschwerten des Sensors helfen, die Ursache einzugrenzen.
Welche Erregerfrequenz benötigt ein LVDT- oder RVDT-Sensor?
LVDT- und RVDT-Sensoren benötigen eine Wechselspannung mit einer geeigneten Erregerfrequenz, um ein positionsabhängiges Messsignal zu erzeugen. Die erforderliche Frequenz hängt von der Bauform und den elektrischen Eigenschaften des Sensors ab. Wird eine ungeeignete Erregerfrequenz verwendet, können sich Signalhöhe, Phasenlage und Messgenauigkeit verändern. Deshalb müssen die Oszillatorfrequenz des Messverstärkers und die Spezifikation des Sensors aufeinander abgestimmt sein.
Die LVDT-/RVDT-Messverstärker der Althen-Serie MC-KP unterstützen beispielsweise Oszillatorfrequenzen von 4,8 kHz beziehungsweise 10 kHz. Entscheidend ist, dass die gewählte Einstellung für den angeschlossenen Sensor zugelassen ist.