Ein linearer variabler Differentialtransformator (LVDT) ist ein hochpräziser und reibungsloser Sensor zur Messung linearer Verschiebungen. Diese Sensoren wandeln lineare Bewegungen in elektrische Signale um, ohne dass es zu einem physischen Kontakt zwischen Kern und Spule kommt. Aufgrund ihrer hohen Auflösung, langen Lebensdauer und robusten Leistung in rauen Umgebungen sind sie in vielen Industriezweigen beliebt.
So funktionieren LVDTs
Ein LVDT, im Wesentlichen ein Miniaturtransformator, besteht aus drei drahtgewickelten Spulen, die entlang eines zylindrischen Rohrs angeordnet sind: einer Primärspule in der Mitte und zwei symmetrisch gewickelten Sekundärspulen auf beiden Seiten. Im Inneren des Rohrs befindet sich ein beweglicher ferromagnetischer Kern, der mit einer Schubstange verbunden ist, die mit dem zu messenden Objekt verbunden ist.
Wenn sich das Objekt bewegt, verschiebt sich der Kern innerhalb der Spulen. Ein Wechselstrom (typischerweise 1 bis 10 kHz) versorgt die Primärspule mit Energie und induziert Spannungen in den beiden Sekundärspulen. Die relative Spannungsdifferenz zwischen den beiden Sekundärspulen ändert sich je nach Position des Kerns, wodurch eine Präzision bei der Messung der linearen Bewegung ermöglicht wird.
Funktionsprinzip:
- An die Primärspule wird eine Wechselspannung angelegt.
- Das Magnetfeld induziert Spannungen in den Sekundärspulen.
- Die Position des Kerns verändert die magnetische Kopplung und erzeugt eine Differenzspannung.
- Diese Spannung ist proportional zur Position des Kerns und zeigt die lineare Verschiebung an.
LVDT FAQs
| F: Wie unterscheiden sich LVDTs von RVDTs? | A: RVDTs (Rotary Variable Differential Transformers) messen die Drehbewegung, während LVDTs die lineare Bewegung messen. |
| F: Können LVDTs bei extremen Temperaturen betrieben werden? | A: Ja, viele Modelle sind für industrielle Umgebungen mit hohen oder niedrigen Temperaturen ausgelegt. |
| F: Benötige ich für einen LVDT eine Signalaufbereitung? | A: In der Regel ja – insbesondere bei Verwendung von Wechselstrom. Viele Systeme verfügen über integrierte Elektronik oder erfordern externe Signalaufbereiter. |
Arten von LVDT-Ankern
Der Anker ist der bewegliche Kern im Inneren des LVDT. Die Wahl des richtigen Typs ist für eine optimale Leistung unerlässlich.
Unverlierbare Armatur
- Führung durch reibungsarme Lager
- Hervorragend geeignet für wiederholbare, hochpräzise Messungen
- Einsatz in der Materialprüfung und hoher Genauigkeit bei Automatisierung
Ungeleitete Ankerplatte
- Frei schwebend und extern geführt
- Ermöglicht minimale Reibung und minimalen Verschleiß
- Ideal, wenn bereits eine externe Führung vorhanden ist
Kraftverlängerter Anker
- Federbelasteter Kern
- Erstreckt sich automatisch, um Kontakt herzustellen
- Häufig in Systemen, in denen der Sensor den Kontakt zu einer sich bewegenden Oberfläche aufrechterhalten muss
Wichtige Vorteile von LVDT-Sensoren
- Unbegrenzte Auflösung – nur durch die Signalaufbereitungselektronik begrenzt
- Kein mechanischer Verschleiß – kein Kontakt zwischen Kern und Spule
- Zuverlässig unter rauen Bedingungen – widerstandsfähig gegen Stöße, Vibrationen und Verunreinigungen
- Lange Lebensdauer – Häufiger Einsatz in der Luft- und Raumfahrt und in Umgebungen mit hohen Zyklen
Typische LVDT-Anwendungen
Industrielle Automatisierung
LVDT-Sensoren werden häufig zur Überwachung und Steuerung der Position von Aktuatoren und mechanischen Komponenten eingesetzt. Beispielsweise liefern LVDTs in Roboterarmen oder automatisierten Fertigungsstraßen kontinuierliches Feedback, um Präzision bei den Bewegungen, korrekte Ausrichtung und konsistente Qualitätskontrolle zu gewährleisten.
Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung
In Luft- und Raumfahrtsystemen werden LVDTs verwendet, um die Position von Steuerflächen, Fahrwerken und Cockpitinstrumenten zu verfolgen. Da sie auch in Umgebungen mit starken Vibrationen und extremen Temperaturen zuverlässig funktionieren, eignen sie sich ideal für missionskritische Anwendungen in Flugzeugen und Verteidigungsfahrzeugen.
Materialprüfung
Prüfmaschinen verwenden LVDTs, um die Verformung von Materialien unter Belastung mit Präzision zu messen. Wenn eine Zug- oder Druckkraft auf eine Probe ausgeübt wird, verfolgt der LVDT genau die Verschiebung, um die Dehnung, Elastizität und andere Materialeigenschaften zu berechnen und so die Einhaltung der Prüfnormen sicherzustellen.
Stromerzeugung
LVDTs werden zur Überwachung der Position von Turbinenschaufeln, Regelsystemen und Dämpfern in Kraftwerken eingesetzt. Diese Positionsrückmeldung ist entscheidend für die Optimierung der Effizienz, die Gewährleistung der Sicherheit und die Ermöglichung von Echtzeitanpassungen als Reaktion auf Laständerungen oder Betriebsbedingungen.
Auswahl des richtigen LVDT-Sensors
Bei der Auswahl eines LVDT für eine bestimmte Anwendung sind folgende Punkte zu berücksichtigen:
- Messbereich: Erforderliche Wegstrecke
- Umgebungsbedingungen: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Verunreinigungen
- Elektrischer Ausgang: Wechselstrom- oder Gleichstromsignal, Notwendigkeit einer Signalaufbereitung
- Montage: Inline-, Flansch- oder Gewindeoptionen
LVDT-Lösungen von DwyerOmega
LVDT-Linearpositionssensor mit Präzisionsspitze
Der LVDT-Linearpositionssensor der Serie LD500 kann in den meisten Produktionslinien montiert werden, um automatische Messungen für Qualitäts-, Sortier- oder Go/No-Go-Anwendungen durchzuführen. Die gehärtete Stahlwelle, die O-Ring-Dichtungen und die Titan-Schubstange halten den meisten industriellen Bedingungen stand. Das Hybrid-IC-Modul liefert einen linearen mV/V/mm- (oder Zoll-)Ausgang, der mit den meisten Standard-Gleichstrommessgeräten, Aufzeichnungsgeräten, Datenschnittstellen und industriellen Steuerungen kompatibel ist.
- Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit
- Ideal für kleine Aktuatoren
- Robuste Industriekonstruktion
LVDT-Linearpositionssensoren mit Wechselstromausgang
Die Serie LD320A linearer Sensor ist die perfekte Kombination aus hoher Genauigkeit und Robustheit für die meisten allgemeinen Anwendungen. Diese Produkte haben nicht nur eine Linearität von bis zu 0,25 %, sondern sind auch nach IP67 zertifiziert und verfügen über ein hermetisch versiegeltes Gehäuse aus Edelstahl 304.
- Modelle mit 0,25 % Linearität
- Robustes Edelstahlgehäuse
- Umgebungsklasse IP67
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Verfasst von: Dan Schultz
Aktualisiert am: 30. Oktober 2025
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Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026