Guide technique · GUEMISA
Para un ensayo de laboratorio, un LVDT pasivo con acondicionador externo es la opción cuando importan la resolución, el tamaño del sensor o el rango de temperatura, y un LVDT amplificado (con la electrónica dentro de la carcasa) lo es cuando se prefiere conectar el sensor directamente a una entrada normalizada de 4…20 mA o 0…10 V. La carrera se elige según el desplazamiento máximo esperado y la linealidad se calcula sobre esa carrera: cuanto más corta la carrera, menor el error absoluto.
Un LVDT (transformador diferencial de variación lineal) mide desplazamientos sin contacto eléctrico entre el núcleo y las bobinas, de modo que no hay rozamiento ni desgaste en la medida.
Principe de fonctionnement
El sensor lleva un devanado primario y dos secundarios conectados en oposición. Un oscilador excita el primario con corriente alterna; en las series pasivas de Schreiber, por ejemplo, la frecuencia de excitación es de 10 kHz. Dentro del conjunto se desplaza un núcleo de aleación ferromagnética (Ni-Fe) unido a un vástago:
- con el núcleo en el centro, las tensiones de los dos secundarios se anulan y la salida es cero;
- al desplazar el núcleo, una tensión crece y la otra disminuye; la diferencia es proporcional al desplazamiento;
- el sentido del movimiento lo indica la fase de la señal respecto a la excitación.
Como la señal es continua en el espacio, la resolución del propio sensor es teóricamente infinita; en la práctica la limita el ruido de la electrónica y de la adquisición.
LVDT amplificado frente a LVDT pasivo con acondicionador
La diferencia no está en el principio de medida, sino en dónde va la electrónica de excitación y demodulación.
| Aspecto | LVDT amplifié | LVDT pasivo + acondicionador |
|---|---|---|
| Électronique | Integrada en el sensor | Módulo externo (carril DIN u OEM) |
| Sortie | Normalizada: 4…20 mA, 0…20 mA, 0…10 V, ±10 V | Señal AC de baja amplitud en el sensor; el módulo da 0/4…20 mA, 0…10 V o ±10 V |
| Alimentation | Continua (por ejemplo 18…30 VDC o 24 VDC) | Solo el módulo acondicionador |
| Cableado entre sensor y sistema | Señal normalizada, menos sensible al ruido | Cable corto y apantallado hasta el módulo |
| Tamaño del sensor | Depende del modelo; hay amplificados desde Ø 10 mm (Schreiber SM27) | Muy reducido, desde Ø 10 mm en Schreiber SM21 y SM210 |
| Ajuste | Según modelo (algunas series permiten escalar la salida) | Ganancia y cero en el módulo |
| Cuándo encaja | Instrumentación y adquisición con entradas analógicas estándar | Espacios reducidos, temperaturas extremas o varios sensores con un mismo acondicionador |
En ensayos con mucha longitud de cable o con ruido eléctrico de motores y variadores, la salida amplificada en corriente suele resultar más cómoda. En probetas pequeñas o en cámaras climáticas, el sensor pasivo se puede colocar en el interior y dejar el acondicionador fuera.
Carrera y linealidad
Cómo elegir la carrera
Escoja la carrera estándar inmediatamente superior al desplazamiento máximo esperado, incluidas las posiciones de ajuste. Un rango excesivo reduce la sensibilidad y, con ella, la señal útil en las deformaciones pequeñas; uno demasiado ajustado lleva el núcleo a los extremos, donde la linealidad es peor. Los datos de ficha usan carrera eléctrica (el tramo en el que se garantiza la linealidad) y carrera mecánica (el recorrido físico total): en el FTI 10, por ejemplo, 10 mm y 12 mm.
Cómo leer la linealidad
Se expresa en porcentaje del fondo de escala. Un LVDT de 20 mm con ±0,25 % tiene un error de ±0,05 mm, o sea ±50 µm; el mismo porcentaje en un sensor de 5 mm da ±12,5 µm. La repetibilidad suele ser muy inferior al error de linealidad: el FTI 10 declara una repetibilidad típica inferior a 2 µm, y el palpador Schreiber SM224 una repetibilidad máxima de 0,15 µm. Para ensayos en los que se comparan medidas entre sí, la repetibilidad pesa más que la linealidad absoluta.
Résolution
El sensor no limita la resolución; sí lo hacen el acondicionador, el convertidor analógico-digital y el ruido. Los acondicionadores Schreiber de la serie SM12 declaran una deriva térmica inferior a 0,005 %/°C y una frecuencia de corte de 800 Hz, datos que conviene mirar según la velocidad del ensayo.
Retorno por muelle o núcleo libre
| Configuration | Cómo trabaja | Cuándo conviene |
|---|---|---|
| Núcleo libre | El núcleo se une mecánicamente a la pieza y se mueve dentro del cuerpo sin tocar las paredes | Ensayos dinámicos o con espacios muy ajustados, y donde no se admite fuerza de contacto sobre la muestra |
| Palpador con retorno por muelle | El vástago se apoya contra la pieza con una fuerza definida | Mediciones puntuales de cota, espesor o deformación, sin acoplar el vástago a la pieza |
| Retorno neumático (SM224, opción .P) | La fuerza la ajusta la presión: 0,4 bar equivalen a 0,7 N y 1 bar a 2,5 N | Cuando hay que controlar y reducir la fuerza de contacto |
La fuerza de contacto afecta a la medida si la pieza es blanda o delgada. En los datos de GUEMISA, el palpador Schreiber SM224 aplica unos 0,7 N en el centro del recorrido, el LVDT con retorno FTI 10 de Novotechnik necesita 4 N con IP50 y 10 N con IP67, y el F200 de Novotechnik, menos de 2 N.
Palpadores y puntas de medida
La punta es la pieza que toca la muestra y condiciona el resultado. Los palpadores Schreiber SM22 y SM224 llevan rosca M2,5 en la punta; el F200 se suministra con un palpador roscado con punta de metal duro y contratuerca, que permite unirlo por fricción al objeto. Si la punta es de metal duro, el desgaste es menor con superficies abrasivas. Un fuelle protege el vástago de polvo y salpicaduras (el SM224 declara IP65 con fuelle). Tenga en cuenta que la fuerza del muelle y el peso del vástago limitan la velocidad a la que el palpador sigue la superficie sin perder contacto.
Comparativa de productos
| Produit | Gars | Carrière | Linéarité | Sortie | Protection |
|---|---|---|---|---|---|
| Novotechnik F200 | Amplificado, vástago | 5, 10 o 20 mm (eléctrica) | ±0,1 a ±0,3 % | ±10 V CC | IP67 con conector EEM |
| Novotechnik FTI 10 | Amplificado, con retorno | 10 mm (eléctrica) | ±0,1, ±0,2 o ±0,4 % | 4…20 mA o 0…20 mA | IP50 o IP67 |
| Schreiber SM21 | Pasivo | 5 a 20 mm | menos de 0,5 % (0,25 % opcional) | AC, con acondicionador | IP66 o IP68 |
| Schreiber SM26 / SM28 | Pasivo | 24 a 360 mm | menos de 0,5 % (0,25 % opcional) | AC, con acondicionador | IP66 con conector, hasta IP68 con cable |
| Schreiber SM224 | Palpador pasivo | 2, 5, 10 o 20 mm | menos de 0,5 % (0,25 % opcional) | AC, con acondicionador | IP65 avec soufflet |
| Schreiber SM30 | Amplificado | 5, 10 o 15 mm | ±0,5 % (±0,25 % opcional) | 4…20 mA, 0…20 mA, ±10 V, 0…10 V | IP66 con conector M12, IP68 con cable |
| Schreiber SM41 / SM43 | Amplificado y programable | 20 a 360 mm | 0,2 % (hasta 0,1 % con corrección) | 4…20 mA, 0…20 mA, 0…10 V, 0…5 V | IP67, IP68 con cable |
Quels produits GUEMISA sont les plus adaptés ?
F200 de Novotechnikcarreras eléctricas de 5, 10 y 20 mm, salida de ±10 VDC, linealidad de ±0,1 a ±0,3 % y resolución casi infinita.Voir les spécifications techniques →
FTI 10 de Novotechnikcarrera eléctrica de 10 mm, salida de 4…20 mA o 0…20 mA, repetibilidad típica inferior a 2 µm e IP50 o IP67.Voir les spécifications techniques →
Schreiber SM26 et SM28LVDT pasivo de 24 a 360 mm, núcleo libre o palpador con muelle; se combina con los acondicionadores de la serie SM10 y SM12.Voir les spécifications techniques →
Schreiber SM224palpador de 2 a 20 mm con repetibilidad máxima de 0,15 µm y opción de accionamiento neumático.Voir les spécifications techniques →
Schreiber SM41 y SM43LVDT amplificado de 20 a 360 mm, carcasa de acero inoxidable Ø 25 mm, salida escalable.Voir les spécifications techniques →
Schreiber SM12acondicionador en carril DIN con salidas de 0/4…20 mA, 0…10 V o ±10 V para LVDT pasivos.Voir les spécifications techniques →Documentación y casos relacionados
- LVDT: qué es y cómo funciona (PDF)
- Catálogo de sensores LVDT Schreiber Messtechnik (PDF)
- Toda la información técnica de GUEMISA
Foire aux questions
¿Qué diferencia hay entre un LVDT amplificado y uno pasivo?
El amplificado lleva la electrónica de excitación y demodulación dentro del sensor y entrega 4…20 mA o una tensión normalizada. El pasivo entrega una señal alterna y necesita un acondicionador externo.
¿Qué precisión tiene un LVDT?
Depende del modelo. En las fichas de GUEMISA la linealidad va de ±0,1 % en el F200 y el FTI 10 a menos de 0,5 % en los pasivos estándar, y se refiere siempre al fondo de escala de la carrera.
¿Puedo usar un LVDT pasivo con un PLC?
Sí, pero necesita un acondicionador entre ambos que convierta la señal alterna a 4…20 mA o 0…10 V, como los módulos Schreiber SM12.
¿Cuándo elijo núcleo libre y cuándo palpador?
El núcleo libre se usa cuando se puede unir el vástago a la pieza y no se quiere fuerza de contacto. El palpador con muelle sirve para medir sin fijar el vástago, a cambio de una fuerza de contacto de entre 0,7 N y 10 N según el modelo.
¿Un LVDT sufre desgaste?
El núcleo no toca las bobinas, por lo que la medida no produce desgaste interno. En los palpadores, el desgaste se concentra en la punta y en el guiado del vástago.
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