Transformador Variável Diferencial Linear LVDT

Definição de LVDT

O termo LVDT significa Transformador Diferencial Variável Linear. É o transdutor indutivo mais amplamente utilizado que converte o movimento linear em sinal elétrico.

A saída entre os secundários deste transformador é diferencial, por isso recebe esse nome. É um transdutor indutivo muito preciso em comparação com outros transdutores indutivos.

Construção do LVDT

Principais Características da Construção

• O transformador consiste em uma bobina primária P e duas bobinas secundárias S1 e S2 enroladas em um former cilíndrico (que é oco e contém o núcleo).

• Ambas as bobinas secundárias têm o mesmo número de espiras e são colocadas de ambos os lados da bobina primária.

• A bobina primária está conectada a uma fonte CA, que produz um fluxo no espaço aéreo e induz tensões nas bobinas secundárias.

• Um núcleo móvel de ferro macio é colocado dentro do former e o deslocamento a ser medido está conectado ao núcleo de ferro.

• O núcleo de ferro geralmente tem alta permeabilidade, o que ajuda a reduzir harmônicos e a alta sensibilidade do LVDT.

• O LVDT é colocado dentro de uma carcaça de aço inoxidável, pois isso fornecerá blindagem eletrostática e eletromagnética.

• As duas bobinas secundárias estão conectadas de tal forma que a saída resultante é a diferença entre as tensões das duas bobinas.

Princípio de Funcionamento e Operação

Como a primária está conectada a uma fonte CA, corrente alternada e tensões são produzidas nos secundários do LVDT. A saída no secundário S1 é e1 e no secundário S2 é e2. Portanto, a saída diferencial é,

Esta equação explica o princípio de funcionamento do LVDT.

Agora, três casos surgem de acordo com as posições do núcleo, que explicam o funcionamento do LVDT, discutidos abaixo:

• CASO I Quando o núcleo está na posição nula (sem deslocamento)
  Quando o núcleo está na posição nula, o fluxo ligado a ambas as bobinas secundárias é igual, portanto, a f.e.m. induzida é igual em ambas as bobinas. Assim, para nenhum deslocamento, o valor da saída eout é zero, pois e1 e e2 são iguais. Isso mostra que não houve deslocamento.

• CASO II Quando o núcleo é movido para cima da posição nula (para deslocamento acima do ponto de referência)
  Neste caso, o fluxo ligado à bobina secundária S1 é maior em comparação com o fluxo ligado a S2. Devido a isso, e1 será maior do que e2. Devido a isso, a tensão de saída eout será positiva.

• CASO III Quando o núcleo é movido para baixo da posição nula (para deslocamento abaixo do ponto de referência). Neste caso, a magnitude de e2 será maior do que e1. Devido a isso, a saída eout será negativa e indica o deslocamento abaixo do ponto de referência.

Tensão de Saída vs Deslocamento do Núcleo Uma curva linear mostra que a tensão de saída varia linearmente com o deslocamento do núcleo.

Alguns pontos importantes sobre a magnitude e o sinal da tensão induzida no LVDT

• A quantidade de mudança na tensão, seja negativa ou positiva, é proporcional à quantidade de movimento do núcleo e indica a quantidade de movimento linear.

• Observando se a tensão de saída está aumentando ou diminuindo, a direção do movimento pode ser determinada.

• A tensão de saída do LVDT é uma função linear do deslocamento do núcleo.

Vantagens do LVDT

• Alto Intervalo – Os LVDTs possuem um intervalo muito alto para medição de deslocamentos. Eles podem ser usados para medições de deslocamentos que variam de 1,25 mm a 250 mm.

• Sem Perdas por Atrito – Como o núcleo se move dentro de um former oco, não há perda de entrada de deslocamento como perda por atrito, tornando o LVDT um dispositivo muito preciso.

• Alta Entrada e Alta Sensibilidade – A saída do LVDT é tão alta que não precisa de amplificação. O transdutor possui uma alta sensibilidade, que tipicamente é de cerca de 40V/mm.

• Baixa Histerese – Os LVDTs apresentam baixa histerese e, portanto, a repetibilidade é excelente em todas as condições.

• Baixo Consumo de Energia – O consumo de energia é de aproximadamente 1W, o que é muito baixo em comparação com outros transdutores.

• Conversão Direta em Sinais Elétricos – Eles convertem o deslocamento linear em tensão elétrica, que é fácil de processar.

Desvantagens do LVDT

• O LVDT é sensível a campos magnéticos estranhos, por isso sempre requer uma configuração para protegê-lo desses campos.

• O LVDT é afetado por vibrações e temperatura.

Conclui-se que eles são vantajosos em comparação com qualquer outro transdutor indutivo.

Aplicações do LVDT

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