Sensors LVDT
Els sensors LVDT són transductors inductius utilitzats per mesurar desplaçament i posició lineal de manera contínua, precisa i repetible. S'utilitzen en maquinària industrial, bancs d'assaig, automatització, actuadors i vàlvules, metrologia, sistemes hidràulics, monitoratge estructural i nombroses aplicacions de control de posició.
A GUEMISA disposem de diferents configuracions de LVDT segons el recorregut, la geometria, l'electrònica i el senyal requerit: LVDT amplificats amb sortida industrial, LVDT AC o sense amplificar, LVDT de mig pont, transductors angulars i condicionadors de senyal.
Selecció ràpida per tipus de sensor:
- LVDT amplificats: models amb electrònica integrada i senyals industrials com 4-20 mA, 0-10 V o ±10 V segons sèrie.
- LVDT sense amplificar / AC: transductors que requereixen electrònica d'excitació i condicionament externa.
- LVDT angulars: solucions inductives per a mesura de posició o desplaçament angular.
- Condicionadors i convertidors LVDT: electrònica per alimentar, demodular i convertir el senyal del sensor a formats utilitzables per PLC, sistemes d'adquisició o controladors.
Com triar un sensor LVDT
Per seleccionar correctament un LVDT no n'hi ha prou amb definir la cursa. També cal considerar larquitectura elèctrica, el tipus de nucli, el senyal requerit, lespai disponible, la temperatura, la pressió, la protecció ambiental i el sistema al qual es connectarà el sensor.
Les seccions següents resumeixen els principals criteris tècnics. Per al connexionat, alimentació, pinout o compatibilitat exacta de cada referència, consulteu la fitxa i les preguntes freqüents del producte corresponent.
Què és un sensor LVDT i com funciona?
LVDT procedeix de Linear Variable Differential Transformer o transformador diferencial variable lineal. És un transductor inductiu on el moviment d'un nucli ferromagnètic modifica l'acoblament magnètic de les bobines i permet obtenir un senyal elèctric relacionat amb la posició.
En un LVDT diferencial clàssic hi ha una excitació i un senyal diferencial que varia en amplitud i fase en funció de la posició del nucli. En passar per la posició elèctrica de zero o null, la relació entre els senyals canvia de signe i permet determinar tant la magnitud com el sentit del desplaçament.
Dins dels transductors LVDT industrials hi ha diferents arquitectures elèctriques. A més de configuracions diferencials de pont complet, existeixen LVDT de mig pont inductiu o half-bridge. En aquests models la configuració de bobines i l'electrònica de condicionament són diferents, per la qual cosa cal utilitzar un condicionador compatible amb el sensor.
Diverses famílies de Schreiber Messtechnik, per exemple, utilitzen tecnologia LVDT de mig pont.
Si voleu aprofundir en el principi electromagnètic, consulteu la nostra guia tècnica què és un sensor LVDT i com funciona.
Tipus de LVDT: amplificat, sense amplificar, AC, DC i mig pont
Una de les decisions més importants és determinar on es farà el condicionament de senyal.
| Configuració | Electrònica | Senyal habitual | Quan utilitzar-la |
|---|---|---|---|
| LVDT AC / sense amplificar | Externa | Senyal AC del transductor | Quan es vol separar lelectrònica del punt de mesura, reduir mida o treballar en condicions exigents. |
| LVDT amplificat / DC | Integrada | 4-20 mA, 0-10 V, ±10 V o altres segons model | Quan es cerca una integració senzilla amb PLC, adquisició de dades o sistemes de control. |
| LVDT de mig pont | Normalment condicionador compatible extern o electrònica específica | Dependent de l'excitació i del condicionador | Aplicacions industrials on es fan servir transductors inductius compactes i electrònica dedicada. |
| LVDT angular | Integrada o externa segons sèrie | Analògic o senyal inductiu | Mesurament continu de posició o desplaçament angular. |
Podeu consultar per separat els LVDT amplificats i els LVDT sense amplificar.
Criteris per seleccionar correctament un LVDT
- Recorregut o carrera: ha de cobrir tot el moviment de laplicació mantenint-se dins del rang útil i lineal especificat pel fabricant.
- Linealitat i precisió: cal escollir-los en funció de la incertesa admissible del sistema complet, no únicament de la resolució nominal del sensor.
- Tipus de senyal: valorar si cal un LVDT AC, un sensor amb electrònica integrada o una sortida industrial com 4-20 mA o 0-10 V.
- Arquitectura elèctrica: comprovar si es tracta de pont complet, mig pont o una altra configuració i utilitzar una electrònica de condicionament compatible.
- Configuració mecànica: nucli lliure, nucli guiat, plançó, palpador amb moll o una altra geometria segons com es produeixi el moviment.
- Condicions ambientals: temperatura, humitat, pols, immersió, pressió, vibració, productes químics i grau de protecció necessari.
- Integració: espai disponible, diàmetre, longitud total, fixacions, rosques, sortida de cable, connector i distància fins al sistema dadquisició.
Si el LVDT substitueix un sensor existent, també se n'han de revisar els dimensions mecàniques, sensibilitat, freqüència d'excitació, recorregut i electrònica actual abans de considerar una equivalència.
Nucli lliure, nucli guiat o palpador amb moll
La manera com el nucli es desplaça respecte al cos del sensor condiciona el muntatge i la vida mecànica del conjunt.
- Nucli lliure: el nucli s'uneix directament a l'element mòbil i es desplaça sense contacte amb les bobines. És apropiat quan la pròpia màquina garanteix una bona alineació.
- Nucli guiat: el desplaçament es realitza mitjançant una vareta o mecanisme guiat incorporat al transductor, simplificant la instal·lació mecànica.
- Palpador amb moll: la punta roman en contacte amb la superfície mitjançant un ressort de tornada. És habitual en metrologia, control dimensional i bancs dassaig.
No hi ha una configuració universalment millor: l'elecció depèn del moviment real, l'alineació disponible, la velocitat i les forces admissibles sobre la peça mesurada.
Aplicacions industrials dels sensors LVDT
La tecnologia LVDT es fa servir quan cal obtenir una mesura contínua de desplaçament o posició amb bona repetibilitat i elevada vida útil.
- Control de posició en maquinària industrial i automatització.
- Premses, màquines dassaig i bancs de proves.
- Control d'actuadors i vàlvules.
- Posicionament en sistemes hidràulics i pneumàtics.
- Control de desplaçament a turbines i equips energètics.
- Metrologia, inspecció i control dimensional.
- Mesurament de deformacions i desplaçaments en assaigs de materials.
- Monitorització estructural i obra civil.
- Equips de recerca i desenvolupament.
- Sistemes OEM integrats en maquinària i equips de mesura.
L'entorn de treball és determinant: un model adequat per a un banc d'assaig no ha de ser apropiat per a una vàlvula de vapor, un cilindre hidràulic o una instal·lació exterior.
LVDT miniatura, IP68, alta pressió i alta temperatura
A més dels models industrials estàndard hi ha LVDT desenvolupats per a condicions i restriccions de muntatge específiques.
- LVDT miniatura: redueixen el diàmetre i la massa del conjunt per a instal·lacions amb molt poc espai disponible.
- LVDT IP67/IP68 o submergibles: destinats a humitat, intempèrie, immersió o altres ambients on l'estanqueïtat és crítica.
- LVDT per a alta pressió: utilitzats en sistemes hidràulics, cilindres, actuadors i altres muntatges on el transductor pot estar exposat a fluids pressuritzats.
- LVDT per a alta temperatura: sovint separen l'element sensor de l'electrònica per mantenir els components electrònics allunyats de la zona calenta.
- LVDT per a vibració o entorns severs: requereixen una construcció mecànica, cablatge i sistema de fixació adequats per a les condicions reals de funcionament.
Aquestes denominacions no substitueixen la comprovació de la fitxa tècnica: els límits reals de temperatura, pressió, immersió, xoc o vibració depenen de cada sèrie i de referència.
Avantatges del LVDT davant d'altres tecnologies de desplaçament
Un dels principals avantatges de l'LVDT és que la mesura s'obté mitjançant un principi inductiu. En configuracions de nucli lliure no hi ha contacte elèctric entre l'element mòbil i els debanats, cosa que permet una elevada vida útil i bona repetibilitat.
Davant d'un potenciòmetre lineal, un LVDT evita el contacte elèctric d'una pista resistiva i és especialment interessant quan s'esperen molts cicles de funcionament.
Els sensors magnetostrictius, làser, potenciomètrics i altres tecnologies de desplaçament poden ser més apropiats en determinades aplicacions. L'elecció s'ha de fer segons la carrera, la precisió, la velocitat, l'entorn, l'espai, el cost i el tipus de senyal, no únicament per la tecnologia del sensor.
Preguntes freqüents sobre sensors LVDT
Quina diferència hi ha entre un LVDT amplificat i un sense amplificar?
El LVDT sense amplificar necessita una electrònica externa que proporcioni l'excitació i acondicioni el senyal. Un LVDT amplificat incorpora aquesta electrònica al mateix transductor o conjunt i pot lliurar directament senyals industrials com 4-20 mA o 0-10 V, depenent del model.
Es pot connectar un LVDT directament a un PLC?
Depèn del model. Un LVDT AC o passiu normalment necessita un condicionador de senyal. Un model amb electrònica integrada i una sortida compatible, per exemple 4-20 mA o 0-10 V, es pot connectar a l'entrada analògica corresponent del PLC. El connexionat exacte s'ha de comprovar a la fitxa de cada referència.
Què és un LVDT de mig pont?
És una configuració inductiva en què el transductor utilitza una arquitectura de mig pont i necessita una electrònica compatible per a la seva excitació, demodulació i condicionament. No cal assumir que qualsevol condicionador LVDT és compatible amb qualsevol sensor de mig pont.
Un LVDT té una resolució infinita?
El principi inductiu proporciona un senyal continu i no està limitat per passos discrets de mesura. En una instal·lació real, la resolució assolible està condicionada pel condicionador, el soroll elèctric, l'adquisició de dades, l'estabilitat mecànica i la resta del sistema de mesura.
Quines dades necessito per substituir un LVDT antic o descatalogat?
Sempre que sigui possible cal disposar de fabricant i referència, fitxa tècnica o fotografia de l'etiqueta. També són importants la carrera, les dimensions del cos, el tipus de nucli, la connexió mecànica, el nombre de cables, l'alimentació o la freqüència d'excitació, la sensibilitat, el senyal de sortida i les condicions ambientals.
Quina informació necessita GUEMISA per recomanar un LVDT?
Com a mínim: recorregut a mesurar, espai disponible, tipus de muntatge, senyal desitjat, sistema al qual es connectarà el sensor i les condicions ambientals. Si es tracta d'una substitució, una fotografia i la referència del sensor existent acostumen a accelerar considerablement la cerca d'una alternativa.
Selecció, equivalències i substitució de sensors LVDT
GUEMISA pot ajudar a la selecció de sensors LVDT, condicionadors de senyal i substitució de referències existents. Quan un model està descatalogat o té un termini de lliurament elevat, podem estudiar alternatives en funció de les característiques elèctriques i mecàniques.
Per estudiar una aplicació o equivalència, envieu-nos la marca i referència existent, fitxa tècnica o fotografia del sensor, juntament amb la cursa, senyal de sortida, dimensions i condicions de funcionament disponibles.