Die induktiven Wegaufnehmer lassen sich prinzipiell nach ihrem Aufbau bzw. der Schaltung ihrer Messspulen unterscheiden. Man gliedert die Sensoren im Wesentlichen in die sogenannten Differentialtransformatoren (LVDT) und die Differentialdrosseln (LVIT). Beide Arten haben verschiedene Vor- und Nachteile in der Herstellung, im Anschluss und im Einsatz und unterscheiden sich wie folgt:
Differentialtransformatoren - LVDT
Differentialtransformatoren, oder auch LVDT (Linear Variable Differential Transformator) genannt, bestehen aus elektrisch nicht miteinander verbundenen Primär- und Sekundärspulen, die je nach Bauart nebeneinander oder übereinander gewickelt werden und über einen ferromagnetischen Kern nach dem Trafo-Prinzip gekoppelt sind.
Die mit einer Wechselspannung gespeiste Primärspule induziert über die magnetische Kopplung in den gegensinnig verschalteten Spulenhälften der Sekundärseite eine Spannung, die in der Mittelstellung des Kerns bzw. Tauchankers symmetriebedingt Null ist. Wird der Tauchanker verschoben, verändern sich die Impedanzen der beiden Spulenhälften gegenläufig zueinander, sodass am Ausgang der Sekundärseite eine Messspannung anliegt, die proportional zum zurückgelegten Weg ist.
Ein Differentialtransformator erlaubt im Vergleich zu den Differentialdrosseln eine kürzere Baulängen und ist darüber hinaus wegen der galvanischen Trennung von Primär- und Sekundärwicklung unempfindlicher gegenüber äußeren Störeinflüssen wie elektromagnetischen Störungen oder Widerstandsänderungen in den Messleitungen. Der aufwendigere Aufbau führt jedoch zu höheren Herstellungskosten.
- Differentialtransformator-Schaltung
- Galvanisch getrennte Primär- und Sekundärseite
- Energieübertragung mittels Kopplung durch Kern
- Mehrere verschiedene Auswerteverfahren möglich
- Verschiedene Anzahl von Sekundärspulen möglich
- Anschluss mit/ohne Mittelabriff
- 4- / 5- / 6- Leiteranschluss
Differentialdrossel - LVIT
Wegaufnehmer nach dem Differentialdrossel-Prinzip, oder auch LVIT (Linear Variable Inductive Transducer) genannt, bestehen aus einer durchgehenden Spule mit Mittenabgriff bzw. zwei identischen Spulen, die nebeneinander liegen und in Reihe miteinander verschaltetet sind.
Ein ferromagnetischer Kern, der sich im Innern des Spulensystems befindet, erzeugt beim Verschieben eine Veränderung der Impedanzen beider Spulenhälften. In Mittelstellung ergibt sich symmetriebedingt ein Spannungsteiler mit gleichen Anteilen, was zu einem Ausgangssignal von Null führt. Wird der Kern aus seiner Mittelstellung herausbewegt, so ändern sich die Impedanzen der beiden Messspulen gegensinnig, was von einer angeschlossenen Elektronik ausgewertet und als wegproportionales Signal ausgegeben wird.
Induktive Wegaufnehmer als Differentialdrosseln zeichnen sich durch den kostengünstigen Aufbau, hohe Genauigkeitsklassen und sehr niedrigen Temperaturdrift aus. Sie haben bauartbedingt keine Phasenverschiebung und sind mit 3-Leiter-Anschluss schnell und problemlos anzuschießen und zu kalibrieren. Im deutschsprachigen Raum haben sich LVIT Wegaufnehmer über Jahrzehnte behauptet, wohingegen im internationalen Vergleich der Großteil der induktiven Wegsensoren auf LVDT Basis aufbaut.
- Differentialdrossel
- Zwei symmetrische Halbspulen
- Mittelabgriff zwischen den Halbspulen
- Keine Sekundärseite
- 3-Leiter Anschluss
