短行程测量的“信号直出”方案
在精密零件检测工位上,测头需要以微米级精度追踪工件表面的微小起伏。传统方案是AC LVDT外接振荡器和解调器——控制柜里多出两块板卡、十几根接线,调试时还要面对相位补偿和零位漂移的反复折腾。在注塑机的顶针位置控制中,传感器需要在极其紧凑的空间内安装,行程只有零点几英寸,却要提供连续的位置反馈来替代原有的限位开关。在称重系统中,LVDT被用作力传感器——通过测量弹簧的挠度来反推重量,这要求传感器本身足够小、足够轻,且输出信号可以直接被称重仪表读取。
这些场景的共同问题是:短行程位移测量,不应该要求用户“自己搭建信号调理系统”。振荡器、解调器、滤波器——这些电路如果散落在控制柜的不同位置,就意味着更多的接线、更多的故障点和更长的调试时间。
Trans-Tek Series 200 DC-DC LVDT,就是为回答“如何让短行程LVDT成为即插即用的直流信号源”这个问题而设计的。它是精密线性可变差动变压器与固态振荡器、相敏解调器的一体化封装,量程覆盖±0.05″至±0.20″,直流输入(7VDC Max, 5VDC Min)直接输出直流电压,非线性度<0.5%/0.3%,分辨率无限,输入/输出/外壳三者电气隔离——用一台“自带全部电子电路”的传感器,把短行程精密测量从“信号链工程”变成“接上直流电源就能读”。
Trans-Tek 成立于1967年,位于美国康涅狄格州Ellington,专注于LVDT技术超过半个世纪,是ISO9000和AS9100航空航天质量认证企业。作为Trans-Tek在中国的进口经销商,我们为国内客户提供Series 200全系列原装进口产品、选型配套以及针对短行程精密测量场景的技术支持。
一、DC-DC一体化封装:振荡器、解调器,全在传感器里面
Series 200 最核心的差异化,在于它的一体化DC-DC封装设计。
官方描述:“The Series 200 DC-DC LVDTs are precision Linear Variable Differential Transformers packaged with a solid state oscillator and a phase sensitive demodulator. The transducer is designed to work with DC voltages, and has excellent linearity, infinite resolution, and high sensitivity.”——Series 200 DC-DC LVDT是精密线性可变差动变压器,封装有固态振荡器和相敏解调器。传感器设计用于直流电压,具有出色的线性度、无限分辨率和高灵敏度。
“一体化”的工程意义:在传统的AC LVDT系统中,用户需要采购传感器 + 振荡器/解调器模块 + 电源。Series 200 将这些功能全部集成到一个传感器外壳中。用户只需要提供5至7 VDC的直流电源,传感器直接输出与位移成正比的直流电压。官方明确说明:“DC indicators, recorders, and control systems can usually be driven directly by the large DC output.”——直流指示器、记录仪和控制系统通常可以直接由大直流输出驱动。
可直接接入现有系统:对于OEM设备制造商,这意味着不需要为LVDT单独设计信号调理电路。传感器的输出可以直接接入PLC模拟输入模块、A/D转换卡或数据采集系统。Series 200 被用于称重系统——通过测量弹簧的挠度来反推重量,其直流输出可直接被称重仪表读取。
二、±0.05″至±0.20″,四种型号:短行程精密测量的“微型化”方案
Series 200 提供四种标准型号,覆盖从±0.05英寸到±0.20英寸的短行程精密测量需求。
电气规格:
| 参数项 | 0200-0000 | 0200-0001 | 0201-0000 | 0201-0001 |
|---|---|---|---|---|
| 线性范围(±英寸) | ±0.050 | ±0.050 | ±0.100 | ±0.100 |
| 输入电压 | 5–7 VDC | 5–7 VDC | 5–7 VDC | 5–7 VDC |
| 输入电流 | 20 mA | 20 mA | 35 mA | 35 mA |
| 满量程输出(±VDC) | 1.5 | 1.5 | 2.8 | 2.8 |
| 非线性度(±% FS) | 0.5 | 0.3 | 0.5 | 0.3 |
| 内部载波频率 | 9 kHz | 9 kHz | 9 kHz | 9 kHz |
| 频率响应(-3dB) | 350 Hz | 350 Hz | 170 Hz | 170 Hz |
| 输出阻抗 | 2.2 KΩ | 2.2 KΩ | 3 KΩ | 3 KΩ |
| 纹波(RMS/VDC输出) | 0.70% | 0.70% | 0.70% | 0.70% |
以上参数基于官方规格表整理。
机械规格:
| 参数项 | 0200系列 | 0201系列 |
|---|---|---|
| 机身长度 | 0.81″(20.6mm) | 1.06″(26.9mm) |
| 电气中心 | 0.32″(8.13mm) | 0.44″(11.2mm) |
| 机身质量 | 21克 | 26克 |
| 铁芯长度 | 0.56″(14.2mm) | 0.81″(20.6mm) |
| 延伸长度 | 1.9″(48.3mm) | 1.9″(48.3mm) |
以上参数基于官方规格表整理。
“微型封装”的工程价值:0200系列的机身长度仅为0.81英寸(20.6mm),机身质量仅21克——比一枚一元硬币还轻。这意味着在紧凑的检测工位上,多台Series 200可以密集布置。对于注塑机顶针位置控制、制鞋机械(前/后帮机)、印刷机械和纸品包装机械等空间受限的应用,这个尺寸优势是“能不能装下”的分界线。
三、电气隔离 + 无限分辨率 + 不锈钢结构:从“能用”到“放心用”
Series 200 的电气隔离和机械结构,决定了它在工业环境中的长期可靠性。
电气隔离:官方明确说明“Input and output circuits are electrically isolated from each other and from the coil assembly housing, making them usable directly in floating or ground return systems.”——输入和输出电路彼此之间以及与线圈组件外壳之间电气隔离,使其可直接用于浮地或接地回路系统。在工业现场,接地环路是常见的干扰源。电气隔离切断了接地环路,防止现场设备的干扰通过电源回路传导到传感器信号中。
无限分辨率:官方标注 Resolution: Infinite——分辨率无限。这意味着传感器本身不限制最小可分辨的位移变化。对于需要检测微小位移的应用,无限分辨率是“能不能测”的前提。
不锈钢结构:官方标注 “Stainless Steel Construction” 。不锈钢结构在潮湿、油污和轻微腐蚀性环境中提供了长期可靠性。
宽温度范围:工作温度为 -65°F 至 +140°F(-54°C 至 +60°C)。这个温度范围覆盖了大多数工业环境。
负载要求:官方明确标注 “Load Impedance of 50 KOhms minimum required for proper operation”——正常工作需要最小50 KΩ的负载阻抗。这个负载要求对于PLC模拟输入模块和大多数数据采集卡而言是容易满足的。
输出极性:官方说明 “Blue lead is more positive with respect to the Green lead when the core is moved toward the lead end.”——当铁芯向引线端移动时,蓝色引线相对于绿色引线为正。这个极性说明对于判断位移方向至关重要。
四、主要技术参数速查
| 参数项 | 规格 |
|---|---|
| 型号系列 | Trans-Tek Series 200 DC-DC LVDT |
| 类型 | 短行程DC-DC LVDT(一体化封装) |
| 量程 | ±0.05″ / ±0.10″ |
| 输入电压 | 5–7 VDC |
| 输入电流 | 20 mA(±0.05″)/ 35 mA(±0.10″) |
| 满量程输出 | ±1.5 VDC(±0.05″)/ ±2.8 VDC(±0.10″) |
| 非线性度 | <0.5% / <0.3%(取决于型号) |
| 内部载波频率 | 9 kHz |
| 频率响应(-3dB) | 350 Hz(±0.05″)/ 170 Hz(±0.10″) |
| 分辨率 | 无限 |
| 电气隔离 | 输入/输出/外壳三者隔离 |
| 负载要求 | 最小 50 KΩ |
| 纹波 | 0.70% RMS/VDC输出 |
| 工作温度 | -65°F 至 +140°F(-54°C 至 +60°C) |
| 外壳材质 | 不锈钢 |
| 机身长度 | 0.81″(±0.05″)/ 1.06″(±0.10″) |
| 机身质量 | 21克 / 26克 |
| 典型应用 | 精密尺寸检测、注塑机顶针位置、称重系统、比例阀控制、限位开关替代 |
| 产地 | 美国制造 |
以上参数基于Trans-Tek官方产品页面及规格表整理。
五、即刻行动
Series 200 的核心价值可以用一句话概括:用一体化DC-DC封装、5–7VDC直流输入和±0.05″至±0.20″的量程覆盖,让短行程精密测量从“需要外挂信号调理的系统工程”变成“接上直流电源就能读的直流信号源”——不需要振荡器、不需要解调器、不需要相位补偿。
Trans-Tek Series 330 微型测量型LVDT,用“自润滑轴承”把千分表的精度做成电信号
Trans-Tek Series 350 通用型直流测量LVDT,让精密尺寸检测不再需要“外挂”信号调理
