Instrumentacion transformador diferencial de variación lineal LVDT sensor

1. LVDT
Linear Variable Differential
Transformer
SENSOR DE POSICIÓN O DESPLAZAMIENTO LINEAL
M. En C. Teth Azrael Cortés Aguilar

2. Cuestionario
1. ¿En función de que variable física esta el voltaje de salida del sensor LVDT?
2. ¿Cuántas bobinas tiene un sensor LVDT?
3. ¿Qué frecuencia se usa para excitar la bobina primaria del sensor LVDT?
4. ¿Por qué el LVDT es un sensor diferencial?
5. ¿Cuáles son los limites para que el sensor LVDT presente un comportamiento
lineal?
6. ¿Cuáles son los dos circuitos que utiliza el acondicionador de señal del sensor
LVDT?
7. Menciones 4 aplicaciones de los sensores LVDT en líneas de producción
industrial.
Instrucciones. Anotar las siguientes preguntas y contestarlas en el
transcurso de la presentación. Enviar por correo electrónico.

3. El transformador diferencial de variación lineal LVDT es un tipo
de transformador eléctrico utilizado para medir
desplazamientos lineales. El transformador posee tres bobinas
solenoidales dispuestas extremo con extremo alrededor de un
tubo. La bobina central es el devanado primario y las externas
son los secundarios. Un centro ferromagnético de forma
cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se
desliza con respecto al eje del tubo.
Cuando una corriente alterna circula a través del primario, causa un voltaje que es inducido a cada
secundario proporcionalmente a la inductancia mutua con el primario. La frecuencia del oscilador
que causa la corriente alterna está en el rango de 1 a 10 kHz.
A medida que el núcleo se mueve, la inductancia mutua cambia, causando que el voltaje inducido
en el secundario cambie. Las bobinas están conectadas en serie pero invertidas, así que el voltaje
de salida es la diferencia entre los dos voltajes secundarios. Cuando el núcleo está en su posición
central, se encuentra equidistante a los dos secundarios, los voltajes inducidos son iguales pero de
signo opuesto, así que el voltaje de salida es cero.
Cuando el núcleo es desplazado en una dirección, el voltaje en una bobina aumenta mientras que
en la otra disminuye, causando que el voltaje de salida también aumente desde cero hasta su
máximo. Este voltaje tiene la misma fase que el voltaje del primario. La magnitud del voltaje de
salida es proporcional a la distancia en que fue desplazado el núcleo por eso el dispositivo es
descrito como lineal. La fase del voltaje indica la dirección del desplazamiento.

4. Debido a que el núcleo deslizante no toca el interior del tubo, puede moverse prácticamente
sin fricción, haciendo del LVDT un dispositivo muy fiable. La ausencia de contactos deslizantes o
rotatorios permite que el LVDT sea completamente sellado.
Los LVDT son usados para la
realimentación de posición en
servomecanismos y para la
medición automática en
herramientas y muchos otros
usos industriales y científicos.

5. El LVDT provee una relación lineal entre el desplazamiento y el voltaje, mientras el núcleo se
exponga a todas las espiras del bobinado primario. Los sensores de posición lineal LVDT están
disponibles para medir movimientos de unas pocas millonésimas partes de pulgada hasta varias
pulgadas , mas de 20 pulgadas.

7. ACONDICIONAMIENTO Y AMPLIFICACIÓN DE LA SEÑAL.
El LVDT suministra una señal alterna cuyas variaciones de
amplitud y de fase representan la magnitud y el sentido de la
fuerza a medir. Para demodular la señal se emplea un
demulador pasivo a base de diodos. Se pierde algo de
linealidad pero en cambio se prescinde del reajuste de fase.
Es de notar que entre los diodos y el amplificador no media
resistencia alguna, con lo que se eliminan las pérdidas de las
señales de salida en los dos secundarios que sufren la misma
rectificación. La diferencia de magnitud es captada por un
amplificador diferencial de corriente continua con cambio de
polaridad cuando el núcleo pada por la posición neutral. Si
predomina la señal aplicada en la entrada no inversora, el
amplificador proporciona una tensión positiva; si por el
contrario predomina la señal aplicada en la entrada inversora
la salida es negativa.