Transformador Variable Diferencial Lineal LVDT
Definición de LVDT
El término LVDT significa Transformador Diferencial Variable Lineal. Es el transductor inductivo más ampliamente utilizado que convierte el movimiento lineal en una señal eléctrica.
La salida entre los secundarios 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 de LVDT
Características principales de la construcción
El transformador consta de un devanado primario P y dos devanados secundarios S1 y S2 enrollados en un soporte cilíndrico (que es hueco y contiene el núcleo).
Ambos devanados secundarios tienen el mismo número de vueltas y se colocan a ambos lados del devanado primario.
El devanado primario está conectado a una fuente AC que produce un flujo en el espacio aéreo e induce voltajes en los devanados secundarios.
Se coloca un núcleo de hierro suave 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 las armónicas y la alta sensibilidad del LVDT.
El LVDT se coloca dentro de una carcasa de acero inoxidable porque proporciona blindaje electrostático y electromagnético.
Ambos devanados secundarios están conectados de tal manera que la salida resultante es la diferencia entre los voltajes de los dos devanados.
Principio de funcionamiento y operación
Como el primario está conectado a una fuente AC, se producen corriente alterna y voltajes 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 surgen tres casos según la ubicación del núcleo, que explican el funcionamiento del LVDT, como se discute a continuación,
CASO I Cuando el núcleo está en la posición nula (sin desplazamiento)
Cuando el núcleo está en la posición nula, el flujo enlazado con ambos devanados secundarios es igual, por lo que el emf inducido es igual en ambos devanados. Entonces, para no haber desplazamiento, el valor de la salida eout es cero, ya que e1 y e2 son iguales. Esto indica que no ha ocurrido ningún 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 enlazado con el devanado secundario S1 es mayor en comparación con el flujo enlazado con S2. Debido a esto, e1 será mayor que e2. Debido a esto, 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 e1. Debido a esto, la salida eout será negativa y muestra la salida hacia abajo del punto de referencia.
Salida VS Desplazamiento del núcleo Una curva lineal muestra que el voltaje de salida varía linealmente con el desplazamiento del núcleo.
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.
Observando 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 de LVDT
Alto rango – Los LVDT tienen un rango muy alto para la medición de desplazamientos. Se pueden usar para medir desplazamientos que van desde 1,25 mm hasta 250 mm.
Sin pérdidas por fricción – Como el núcleo se mueve dentro de un soporte hueco, no hay pérdida de la entrada de desplazamiento debido a la 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 tiene una alta sensibilidad, que típicamente es de unos 40V/mm.
Baja histeresis – Los LVDT presentan una baja histeresis y, por lo tanto, la repetibilidad es excelente en todas las condiciones.
Bajo consumo de energía – El consumo de energía es de aproximadamente 1W, 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 de LVDT
El LVDT es sensible a los campos magnéticos extraños, por lo que siempre requiere un montaje para protegerlo de estos campos.
El LVDT se ve afectado por las vibraciones y la temperatura.
Se concluye que son ventajosos en comparación con cualquier otro transductor inductivo.
