Tutorial del sensor de posición LVDT
Cómo funciona el LVDT
¿Qué es el LVDT?
LVDT son las siglas de Transformador Diferencial Variable Lineal, un tipo de sensor electromecánico que convierte los cambios mecánicos del movimiento lineal en las señales electrónicas correspondientes.Los sensores de posición lineal LVDT pueden medir desplazamientos tan pequeños como 0,1 mm, o de hasta 1000 mm. Los sensores de posición lineal LVDT pueden medir desplazamientos tan pequeños como 0,1 mm y también pueden medir desplazamientos de hasta 1000 mm.
Durante más de 50 años, los transductores de desplazamiento lineal LVDT han sido una herramienta fiable de retroalimentación de posición lineal para una gran variedad de aplicaciones de laboratorio, industriales, militares y aeroespaciales. Los transductores de desplazamiento LVDT son dispositivos inherentemente fiables que proporcionan mediciones de desplazamiento lineal de alta precisión de 0,1 mm a 1000 mm,
y son adecuados para una amplia gama de temperaturas de funcionamiento.
La figura 1 muestra los componentes de un sensor de desplazamiento LVDT típico. La estructura interna del sensor contiene una bobina primaria y dos bobinas secundarias. Estas bobinas están enrolladas en una espina dorsal hueca de alta resistencia, envueltas en una barrera magnética altamente permeable para protegerlas de la humedad y selladas dentro de un tubo cilíndrico de acero inoxidable. Esta combinación de bobinas suele ser necesaria para los sensores de posición.
El conjunto actuador del LVDT es un núcleo cilíndrico permeable que se mueve libremente dentro de la bobina hueca y está conectado al objeto cuya posición se desea medir. El orificio interior de la bobina es mayor que el diámetro exterior del núcleo, lo que proporciona una separación efectiva y permite que no haya fricción ni contacto entre el núcleo y la bobina.
En uso, se aplica una corriente alterna de cierta frecuencia a las bobinas primarias, también conocida como excitación primaria, y la señal de salida del LVDT es la diferencia de tensión alterna entre los dos conjuntos de bobinas secundarias, que varía con la posición del núcleo de hierro dentro de las bobinas. La tensión alterna de salida del LVDT suele demodularse mediante un circuito electrónico y convertirse en una tensión o corriente continua para mayor comodidad del usuario.
Cómo funciona el LVDT
Fig. 2 Variación de los núcleos del LVDT en diferentes ubicaciones
Figura-2 Qué ocurre cuando el núcleo de un transductor de desplazamiento LVDT se encuentra en una posición diferente. La bobina primaria (P) del LVDT se magnetiza mediante una fuente de alimentación de CA de 2,5KHz a 10KHz. Cuando la bobina primaria (P) de un LVDT es excitada por una fuente de alimentación AC de 2,5KHz a 10KHz, el flujo magnético generado se acoplará a las bobinas secundarias vecinas S1 y S2 a través del núcleo, y el mismo flujo se acoplará al lado secundario si el núcleo está situado en medio de S1 y S2. Por lo tanto, las tensiones E1 y E2 inducidas en cada bobina serán iguales. Por lo tanto, cuando el núcleo está en el centro, conocido como el origen, la diferencia de tensión de salida (E1 - E2) debe ser igual a cero.
A medida que el núcleo se aleja del centro del LVDT (llamado punto cero), la señal del primario se acoplará a un secundario más que al otro. A medida que el núcleo se desplaza sobre S1, la salida de tensión de S1 aumenta. A medida que el núcleo se mueve a través de S2, la salida de S2 aumenta. （Los valores de (S1 - S2) y (S2 - S1) se convierten en una función lineal de la posición del núcleo a medida que se mueve hacia S1 y S2 respectivamente.
La salida típica de un LVDT de CA se muestra en la figura 3. Las salidas de tensión (S1 - S2) y (S2 - S1) aumentan proporcionalmente a medida que el núcleo se aleja de cero en cualquier dirección en el rango del LVDT.
Figura 3 Salida típica de un LVDT de CA
Salida CC LVDT
Los LVDT de CC son circuitos electrónicos de demodulación integrados en el transductor que permiten al usuario proporcionar una entrada de CC y medir una salida de CC correspondiente a la posición del núcleo. Los LVDT de CC ofrecen muchas de las ventajas de la tecnología LVDT, así como la comodidad de proporcionar y leer una señal de CC.
Los LVDT de CC están limitados por la temperatura de los componentes electrónicos del módulo electrónico de acondicionamiento de señal, y se utilizan generalmente en el rango de temperaturas de -20°C a 80°C.
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