Transformador Linear de Variación Diferencial LVDT

Definición de LVDT

O termo LVDT significa Transformador Diferencial Linear Variable. É o transductor inductivo máis amplamente utilizado que converte o movemento linear nun sinal eléctrico.

A saída a través do secundario deste transformador é diferencial, polo que recibe este nome. É un transductor inductivo moi preciso en comparación con outros transductores inductivos.

Construción de LVDT

Características Principais da Construción

• O transformador consiste nunha bobina primaria P e dúas bobinas secundarias S1 e S2 enroladas nun fómero cilíndrico (que é oco e contén o núcleo).

• Ambas as bobinas secundarias teñen o mesmo número de espiras, e colocámolas a cada lado da bobina primaria.

• A bobina primaria está conectada a unha fonte AC que xera un fluxo no espazo aéreo e inducen voltaxes nas bobinas secundarias.

• Un núcleo de ferro maleábel móvel está colocado dentro do fómero e o desprazamento a medir está conectado ao núcleo de ferro.

• O núcleo de ferro xeralmente ten alta permeabilidade, o que axuda a reducir armónicos e a alta sensibilidade do LVDT.

• O LVDT está situado dentro dunha caixa de acero inoxidable porque proporciona escudo electrostático e electromagnético.

• As dúas bobinas secundarias están conectadas de tal xeito que a saída resultante é a diferenza entre os voltaxes das dúas bobinas.

Principio de Funcionamento e Operación

Como a primaria está conectada a unha fonte AC, prodúcese corrente alternativa e voltaxes nos secundarios do LVDT. A saída no secundario S1 é e1 e no secundario S2 é e2. Polo tanto, a saída diferencial é,

Esta ecuación explica o principio de funcionamento do LVDT.

Agora, tres casos surgen segundo a posición do núcleo, que explican o funcionamento do LVDT, son discutidos a continuación como,

• CASO I Cando o núcleo está na posición nula (para ningún desprazamento)
  Cando o núcleo está na posición nula, o fluxo ligado a ambas as bobinas secundarias é igual, polo que o emf inducido é igual en ambas as bobinas. Polo tanto, para ningún desprazamento, o valor da saída eout é cero xa que e1 e e2 son iguais. Así, indica que non se produciu ningún desprazamento.

• CASO II Cando o núcleo se move cara arriba da posición nula (Para desprazamento cara arriba do punto de referencia)
  Neste caso, o fluxo ligado á bobina secundaria S1 é maior en comparación co fluxo ligado a S2. Debido a isto, e1 será maior que e2. Debido a isto, a tensión de saída eout é positiva.

• CASO III Cando o núcleo se move cara abaixo da posición Nula (para desprazamento cara abaixo do punto de referencia). Neste caso, a magnitude de e2 será maior que a de e1. Debido a isto, a saída eout será negativa e indicará a saída cara abaixo do punto de referencia.

Tensión de Saída VS Desprazamento do Núcleo Unha curva linear mostra que a tensión de saída varía linearmente co desprazamento do núcleo.

Algunhas puntos importantes sobre a magnitude e o signo da tensión inducida no LVDT

• A cantidade de cambio na tensión, sexa negativa ou positiva, é proporcional á cantidade de movemento do núcleo e indica a cantidade de movemento linear.

• Observando se a tensión de saída aumenta ou diminúe, pódese determinar a dirección do movemento.

• A tensión de saída dun LVDT é unha función linear do desprazamento do núcleo.

Vantaxes de LVDT

• Alto Rango – Os LVDTs teñen un rango moi alto para a medida de desprazamentos. Poden utilizarse para medir desprazamentos que van dende 1,25 mm ata 250 mm.

• Sen Pérdidas por Fricción – Como o núcleo se move dentro dun fómero oco, non hai perda de entrada de desprazamento como perda por fricción, o que fai que o LVDT sexa un dispositivo moi preciso.

• Alta Entrada e Alta Sensibilidade – A saída do LVDT é tan alta que non necesita ningunha amplificación. O transductor posee unha alta sensibilidade, que tipicamente é de aproximadamente 40V/mm.

• Baixo Histerese – Os LVDTs mostran unha baixa histerese e, polo tanto, a repetibilidade é excelente en todas as condicións.

• Baixo Consumo de Potencia – A potencia é de aproximadamente 1W, que é moito menor en comparación con outros transductores.

• Conversión Directa a Sinais Eléctricos – Converten o desprazamento linear en tensión eléctrica, que é fácil de procesar.

Desvantaxes de LVDT

• O LVDT é sensible aos campos magnéticos estranhos, polo que sempre require unha configuración para protexelo destes campos.

• O LVDT afectase polas vibracións e a temperatura.

En conclusión, son vantaxosos en comparación con calquera outro transductor inductivo.