Què és un LVDT?

Què és un LVDT?

Definició de LVDT

El LVDT, o Transformador Diferencial Variable Lineal, és un transductor inductiu que converteix el moviment lineal en un senyal elèctric. És molt valorat per la seva precisió i fiabilitat. La sortida entre els segonaris d'aquest transformador és diferencial, pel que rep aquest nom. És un transductor inductiu molt precís en comparació amb altres transductors inductius.

Construcció del LVDT

Característiques principals de la construcció

• El transformador consta d'una bobina primària P i dues bobines secundàries S1 i S2 enrolades en un soporte cilíndric (que és buit i conté el nucli).

• Totes dues bobines secundàries tenen el mateix nombre de voltes, i les col·loquem a cada costat de la bobina primària.

• La bobina primària es connecta a una font d'AC, que produeix un flux en l'espai aire i s'indueixen tensions en les bobines secundàries.

• Es col·loca un nucli de ferro dolç dins el soporte i el desplaçament a mesurar es connecta al nucli de ferro.

• El nucli de ferro sol ser de gran permeabilitat, el que ajuda a reduir les harmòniques i augmentar la sensibilitat del LVDT.

• El LVDT es col·loca dins una capsa d'acer inoxidable per proporcionar escudatge electroestàtic i electromagnètic.

• Les dues bobines secundàries estan connectades de manera que la sortida resultant és la diferència entre les tensions de les dues bobines.

Principi de funcionament i treball

Com que la primària està connectada a una font d'AC, es produeixen corrents i tensions alternes en el secundari del LVDT. La sortida en el secundari S1 és e1 i en el secundari S2 és e2. Així, la sortida diferencial és,

Aquesta equació explica el principi de funcionament del LVDT.

Ara es presenten tres casos segons la posició del nucli, que expliquen el funcionament del LVDT, com segueix:

• CAS I Quan el nucli està a la posició nul·la (sense desplaçament). Quan el nucli està a la posició nul·la, el flux que enllaça amb totes dues bobines secundàries és igual, per tant, l'emf induït és igual en totes dues bobines. Per tant, sense desplaçament, el valor de la sortida eout és zero ja que e1 i e2 són iguals. Això mostra que no ha hagut cap desplaçament.

• CAS II Quan el nucli es mou cap amunt de la posició nul·la (per desplaçament cap amunt del punt de referència)

• En aquest cas, el flux que enllaça amb la bobina secundària S1 és més gran que el flux que enllaça amb S2. Com a resultat, e1 serà més gran que e2. Això fa que la tensió de sortida eout sigui positiva.

• CAS III Quan el nucli es mou cap avall de la posició nul·la (per desplaçament cap avall del punt de referència). En aquest cas, la magnitud de e2 serà més gran que la de e1. Això fa que la sortida eout sigui negativa i indiqui el desplaçament cap avall del punt de referència.

Sortida VS Desplaçament del Nucli

La tensió de sortida d'un LVDT presenta una relació lineal amb el desplaçament del nucli, tal com es representa en una corba lineal en un gràfic.Alguns punts importants sobre la magnitud i el signe de la tensió induïda en el LVDT

El canvi en la tensió, ja sigui negatiu o positiu, és proporcional a la quantitat de moviment del nucli i indica la quantitat de moviment lineal. Observant si la tensió de sortida augmenta o disminueix, es pot determinar la direcció del moviment. La tensió de sortida d'un LVDT és una funció lineal del desplaçament del nucli.

Avantatges del LVDT

• Ampli rang – Els LVDT poden mesurar un ampli rang de desplaçaments, des de tan sols 1,25 mm fins a 250 mm, el que augmenta la seva versatilitat en diverses aplicacions.

• Cap pèrdua per fricció – Com que el nucli es mou dins un soporte buit, no hi ha pèrdua de desplaçament d'entrada per fricció, cosa que fa que el LVDT sigui un dispositiu molt precís.

• Alta entrada i alta sensibilitat – La sortida del LVDT és tan alta que no necessita amplificació. El transductor té una alta sensibilitat, que normalment és d'uns 40 V/mm.

• Baixa histèresi – Els LVDT mostren una baixa histèresi i, per tant, la reproductibilitat és excel·lent en totes les condicions.

• Baix consum d'energia – El consum d'energia és d'uns 1 W, que és molt baix en comparació amb altres transductors.

• Conversió directa a senyals elèctrics – Converteixen el desplaçament lineal en tensió elèctrica, que és fàcil de processar.

Desavantatges del LVDT

• Degut a la seva sensibilitat als camps magnètics estranys, els LVDT requereixen configuracions protector