¿Qué es LVDT?

¿Qué es LVDT?

Definición de LVDT

El LVDT, o Transformador Diferencial Lineal Variable, es un transductor inductivo que convierte el movimiento lineal en una señal eléctrica. Se valora mucho por su precisión y fiabilidad. La salida a través del secundario de este transformador es diferencial, por lo que se le llama así. Es un transductor inductivo muy preciso en comparación con otros transductores inductivos.

Construcción del LVDT

Características principales de la construcción

• El transformador consta de un viento primario P y dos vientos secundarios S1 y S2 enrollados en un soporte cilíndrico (que es hueco y contiene el núcleo).

• Ambos vientos secundarios tienen el mismo número de vueltas y se colocan a ambos lados del viento primario.

• El viento primario está conectado a una fuente de CA que produce un flujo en la abertura de aire e induce voltajes en los vientos secundarios.

• Se coloca un núcleo de hierro blando móvil dentro del soporte y el desplazamiento a medir se conecta al núcleo de hierro.

• El núcleo de hierro generalmente tiene alta permeabilidad, lo que ayuda a reducir armónicos y aumentar la sensibilidad del LVDT.

• El LVDT se coloca dentro de una carcasa de acero inoxidable porque proporciona blindaje electrostático y electromagnético.

• Ambos vientos secundarios están conectados de tal manera que la salida resultante es la diferencia entre los voltajes de los dos vientos.

Principio de funcionamiento y operación

Como el primario está conectado a una fuente de CA, se producen corrientes y voltajes alternos en el secundario del LVDT. La salida en el secundario S1 es e1 y en el secundario S2 es e2. Por lo tanto, la salida diferencial es,

Esta ecuación explica el principio de funcionamiento del LVDT.

Ahora se presentan tres casos según las ubicaciones del núcleo, que explican el funcionamiento del LVDT, discutidos a continuación:

• CASO I: Cuando el núcleo está en la posición nula (sin desplazamiento). Cuando el núcleo está en la posición nula, el flujo que enlaza con ambos vientos secundarios es igual, por lo que la fuerza electromotriz inducida es igual en ambos vientos. Por lo tanto, para no desplazamiento, el valor de la salida eout es cero, ya que e1 y e2 son iguales. Esto muestra que no hubo desplazamiento.

• CASO II: Cuando el núcleo se mueve hacia arriba de la posición nula (para desplazamiento hacia arriba del punto de referencia)

• En este caso, el flujo que enlaza con el viento secundario S1 es mayor en comparación con el flujo que enlaza con S2. Debido a esto, e1 será mayor que e2. Por lo tanto, el voltaje de salida eout es positivo.

• CASO III: Cuando el núcleo se mueve hacia abajo de la posición nula (para desplazamiento hacia abajo del punto de referencia). En este caso, la magnitud de e2 será mayor que la de e1. Debido a esto, la salida eout será negativa y mostrará el desplazamiento hacia abajo del punto de referencia.

Salida VS Desplazamiento del Núcleo

El voltaje de salida de un LVDT muestra una relación lineal con el desplazamiento del núcleo, como se representa en una curva lineal en un gráfico. Algunos puntos importantes sobre la magnitud y el signo del voltaje inducido en el LVDT:

La cantidad de cambio en el voltaje, ya sea negativo o positivo, es proporcional a la cantidad de movimiento del núcleo e indica la cantidad de movimiento lineal. Al observar si el voltaje de salida aumenta o disminuye, se puede determinar la dirección del movimiento. El voltaje de salida de un LVDT es una función lineal del desplazamiento del núcleo.

Ventajas del LVDT

• Alto rango - Los LVDT pueden medir una amplia gama de desplazamientos, desde tan solo 1,25 mm hasta 250 mm, lo que aumenta su versatilidad en diversas aplicaciones.

• Sin pérdidas por fricción - Como el núcleo se mueve dentro de un soporte hueco, no hay pérdida de entrada de desplazamiento por fricción, lo que hace que el LVDT sea un dispositivo muy preciso.

• Alta entrada y alta sensibilidad - La salida del LVDT es tan alta que no necesita ninguna amplificación. El transductor posee una alta sensibilidad, que es típicamente de unos 40 V/mm.

• Baja histeresis - Los LVDT muestran una baja histeresis, por lo que la repetibilidad es excelente en todas las condiciones.

• Bajo consumo de energía - El consumo de potencia es de aproximadamente 1 W, lo cual es muy bajo en comparación con otros transductores.

• Conversión directa a señales eléctricas - Convierten el desplazamiento lineal en voltaje eléctrico, que es fácil de procesar.

Desventajas del LVDT

• Debido a su sensibilidad a campos magnéticos extraños, los LVDT requieren configuraciones protectoras para garantizar un rendimiento preciso y evitar interferencias.

• Los LVDT se ven afectados por vibraciones y temperatura.

• Se concluye que son ventajosos en comparación con cualquier otro transductor inductivo.

Aplicaciones del LVDT

• Utilizamos LVDT en aplicaciones donde los desplazamientos a medir van desde una fracción de milímetro hasta algunos centímetros. El LVDT, actuando como un transductor primario, convierte el desplazamiento en una señal eléctrica directamente.

• El LVDT también puede actuar como un transductor secundario. Por ejemplo, el tubo Bourdon, que actúa como un transductor primario, convierte la presión en desplazamiento lineal, y luego el LVDT convierte este desplazamiento en una señal eléctrica que, después de calibrar, da las lecturas de la presión del fluido.