Definición de LVDT
El término LVDT significa el Transformador diferencial variable lineal. Es el más utilizado transductor inductivo que convierte el movimiento lineal en una señal eléctrica.
La salida a través de la secundaria de este transformador es el diferencial por lo que se llama así. Es un transductor inductivo muy preciso en comparación con otros transductores inductivos.
Construcción del LVDT
Características principales de la construcción
- El transformador consiste en un bobinado primario P y dos bobinados secundarios S1 y S2 enrollado en un molde cilíndrico (que es de naturaleza hueca y contiene el núcleo).
- Los dos bobinados secundarios tienen el mismo número de vueltas, y los colocamos a cada lado del bobinado primario
- El devanado primario está conectado a una fuente de CA que produce un flujo en la brecha de aire y se inducen voltajes en los devanados secundarios.
- Un núcleo de hierro blando móvil se coloca dentro del primero y el desplazamiento a medir se conecta al núcleo de hierro.
- El núcleo de hierro es generalmente de alta permeabilidad, lo que ayuda a reducir los armónicos y la alta sensibilidad de la LVDT.
- El LVDT se coloca dentro de una carcasa de acero inoxidable porque proporcionará un blindaje electrostático y electromagnético.
- Las dos bobinas secundarias están conectadas de tal manera que la salida resultante es la diferencia entre los voltajes de las dos bobinas.
Principio de operación y funcionamiento
Como el primario está conectado a una fuente de CA, así que la alternancia actual y los voltajes se producen en el secundario del LVDT. La salida en el secundario S1 es e1 y en el S secundario2 es e2. Así que la salida diferencial es,
Esta ecuación explica la principio de funcionamiento del LVDT.
Ahora se presentan tres casos de acuerdo a las ubicaciones del núcleo que explican el funcionamiento del LVDT se discuten a continuación como,
- CASO I Cuando el núcleo está en la posición nula (para que no se desplace)
Cuando el núcleo está en la posición nula, el flujo que se une a los dos bobinados secundarios es igual, por lo que el EMF inducido es igual en ambos bobinados. Así que para ningún desplazamiento el valor de la salida efuera es cero como e1 y e2 ambos son iguales. Así que muestra que no hubo ningún desplazamiento. - CASO II Cuando el núcleo se desplaza hacia arriba de la posición nula (Para el desplazamiento hacia arriba del punto de referencia)
En este caso, el flujo que se une al devanado secundario S1 es más en comparación con la vinculación del flujo con el S2. Debido a esto…1 será más como la de e2. Debido a este voltaje de salida efuera es positivo. - CASO III Cuando el núcleo se desplaza hacia abajo de la posición Null (para el desplazamiento hacia abajo del punto de referencia). En este caso la magnitud de e2 será más como la de e1. Debido a esta salida efuera será negativo 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 el voltaje de salida que aumenta o disminuye la dirección del movimiento se puede determinar
- El voltaje de salida de un LVDT es una función lineal del desplazamiento del núcleo.
Ventajas del LVDT
- Rango alto… Los LVDTs tienen un rango muy alto para la medición de desplazamientos. Pueden ser utilizados para medir desplazamientos que van desde 1,25 mm a 250 mm
- No hay pérdidas por fricción Como el núcleo se mueve dentro de un molde hueco, no hay pérdida de entrada de desplazamiento como pérdida por fricción, por 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 alrededor de 40V/mm.
- Histéresis baja Los LVDT muestran una baja histéresis y por lo tanto la repetibilidad es excelente en todas las condiciones
- Bajo consumo de energía La potencia es de alrededor de 1W que es muy comparado con otros transductores.
- Conversión directa a señales eléctricas Convierten el desplazamiento lineal en voltaje eléctrico que son fáciles de procesar
Desventajas de la LVDT
- La LVDT es sensible a la dispersión campos magnéticos por lo que siempre requiere una configuración para protegerlos de los campos magnéticos perdidos.
- La LVDT se ve afectada por las vibraciones y la temperatura.
Se concluye que son ventajosos en comparación con cualquier otro transductor inductivo.
Aplicaciones del LVDT
- Utilizamos el LVDT en las aplicaciones en las que los desplazamientos a medir van desde una fracción de mm hasta unos pocos cms. 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 de borbón que actúa como transductor primario y convierte la presión en un desplazamiento lineal y luego el LVDT cubre este desplazamiento en una señal eléctrica que después de la calibración da las lecturas de la presión del fluido.
