LVDT per a assaigs de laboratori: precisió, carrera i condicionador

Guia tècnica · GUEMISSA

Principi de funcionament

El sensor porta un debanat primari i dos secundaris connectats en oposició. Un oscil·lador excita el primari amb corrent altern; a les sèries passives de Schreiber, per exemple, la freqüència d'excitació és de 10 kHz. Dins del conjunt es desplaça un nucli d'aliatge ferromagnètic (Ni-Fe) unit a un plançó:

• amb el nucli al centre, les tensions dels dos secundaris s'anul·len i la sortida és zero;
• en desplaçar el nucli, una tensió creix i l'altra disminueix; la diferència és proporcional al desplaçament;
• el sentit del moviment ho indica la fase del senyal respecte a l'excitació.

Com que el senyal és continu a l'espai, la resolució del propi sensor és teòricament infinita; a la pràctica la limita el soroll de l'electrònica i de l'adquisició.

LVDT amplificat davant de LVDT passiu amb condicionador

La diferència no és al principi de mesura, sinó on va l'electrònica d'excitació i demodulació.

En assajos amb molta longitud de cable o amb soroll elèctric de motors i variadors, la sortida amplificada en corrent sol resultar més còmoda. En provetes petites o en càmeres climàtiques, el sensor passiu es pot col·locar a l'interior i deixar el condicionador fora.

Cursa i linealitat

Com triar la cursa

Escolliu la cursa estàndard immediatament superior al desplaçament màxim esperat, incloses les posicions d'ajust. Un rang excessiu redueix la sensibilitat i, amb ella, el senyal útil a les deformacions petites; un massa ajustat porta el nucli als extrems, on la linealitat és pitjor. Les dades de fitxa usen carrera elèctrica (el tram en què es garanteix la linealitat) i carrera mecànica (el recorregut físic total): a l'FTI 10, per exemple, 10 mm i 12 mm.

Com llegir la linealitat

S'expressa en percentatge del fons d'escala. Un LVDT de 20 mm amb ±0,25 % té un error de ±0,05 mm, és a dir ±50 µm; el mateix percentatge en un sensor de 5 mm dóna ±12,5 µm. La repetibilitat sol ser molt inferior a l'error de linealitat: l'FTI 10 declara una repetibilitat típica inferior a 2 micres, i el palpador Schreiber SM224 una repetibilitat màxima de 0,15 micres. Per a assajos en què es comparen mesures entre si, la repetibilitat pesa més que la linealitat absoluta.

Resolució

El sensor no en limita la resolució; sí que ho fan el condicionador, el convertidor analògic-digital i el soroll. Els condicionadors Schreiber de la sèrie SM12 declaren una deriva tèrmica inferior a 0,005 %/°C i una freqüència de tall de 800 Hz, dades que cal mirar segons la velocitat de l'assaig.

Retorn per moll o nucli lliure

La força de contacte afecta la mida si la peça és tova o prima. A les dades de GUEMISA, el palpador Schreiber SM224 aplica uns 0,7 N al centre del recorregut, el LVDT amb retorn FTI 10 de Novotechnik necessita 4 N amb IP50 i 10 N amb IP67, i l'F200 de Novotechnik, menys de 2 N.

Palpadors i puntes de mesura

La punta és la peça que toca la mostra i en condiciona el resultat. Els palpadors Schreiber SM22 i SM224 porten rosca M2,5 a la punta; el F200 se subministra amb un palpador roscat amb punta de metall dur i contrafemella, que permet unir-lo per fricció a l'objecte. Si la punta és de metall dur, el desgast és menor amb superfícies abrasives. Una manxa protegeix la tija de pols i esquitxades (l'SM224 declara IP65 amb manxa). Tingueu en compte que la força del moll i el pes de la tija limiten la velocitat a què el palpador segueix la superfície sense perdre contacte.

Comparativa de productes

Quins productes de GUEMISA encaixen

Documentació i casos relacionats

• LVDT: què és i com funciona (PDF)
• Catàleg de sensors LVDT Schreiber Messtechnik (PDF)
• Tota la informació tècnica de GUEMISA

Preguntes freqüents

Quina diferència hi ha entre un LVDT amplificat i un de passiu?

L'amplificat porta l'electrònica d'excitació i demodulació dins del sensor i lliura 4…20 mA o una tensió normalitzada. El passiu lliura un senyal alterna i necessita un condicionador extern.

Quina precisió té un LVDT?

Depèn del model. A les fitxes de GUEMISA la linealitat va de ±0,1 % a l'F200 i l'FTI 10 a menys de 0,5 % als passius estàndard, i es refereix sempre al fons d'escala de la carrera.

Puc fer servir un LVDT passiu amb un PLC?

Sí, però necessita un condicionador entre tots dos que converteixi el senyal alterna a 4…20 mA o 0…10 V, com els mòduls Schreiber SM12.

Quan trio nucli lliure i quan palpador?

El nucli lliure es fa servir quan es pot unir la tija a la peça i no es vol força de contacte. El palpador amb moll serveix per mesurar sense fixar el plançó, a canvi d'una força de contacte entre 0,7 N i 10 N segons el model.

Un LVDT pateix desgast?

El nucli no toca les bobines, de manera que la mesura no produeix desgast intern. Als palpadors, el desgast es concentra a la punta i al guiatge de la tija.