LVDT para testes laboratoriais: precisão, curso e condicionador

Guia técnico · GUEMISA

Princípio de funcionamento

O sensor possui um enrolamento primário e dois enrolamentos secundários conectados em oposição. Um oscilador excita o enrolamento primário com corrente alternada; em um oscilador passivo em série de Schreiber, por exemplo, a frequência de excitação é de 10 kHz. Dentro do conjunto, um núcleo de liga ferromagnética (Ni-Fe) fixado a uma haste se move.

• Com o núcleo no centro, as tensões dos dois enrolamentos secundários se cancelam e a saída é zero;
• Quando o núcleo é deslocado, uma tensão aumenta e a outra diminui; a diferença é proporcional ao deslocamento;
• A direção do movimento é indicada pela fase do sinal em relação à excitação.

Como o sinal é contínuo no espaço, a resolução do próprio sensor é teoricamente infinita; na prática, ela é limitada pelo ruído proveniente da eletrônica e da aquisição de dados.

LVDT amplificado versus LVDT passivo com condicionador

A diferença não reside no princípio de medição, mas sim na localização dos circuitos eletrônicos de excitação e demodulação.

Em testes com cabos longos ou ruído elétrico proveniente de motores e acionamentos, a saída de corrente amplificada costuma ser mais conveniente. Em amostras de teste pequenas ou câmaras climáticas, o sensor passivo pode ser colocado no interior e o condicionador no exterior.

Carreira e linearidade

Como escolher uma carreira

Selecione o curso padrão imediatamente acima do deslocamento máximo esperado, incluindo as posições de ajuste. Uma faixa excessivamente grande reduz a sensibilidade e, consequentemente, o sinal útil em pequenas deformações; uma faixa muito pequena força o núcleo aos extremos, onde a linearidade é prejudicada. As fichas técnicas utilizam o curso elétrico (a porção sobre a qual a linearidade é garantida) e o curso mecânico (o deslocamento físico total): no FTI 10, por exemplo, 10 mm e 12 mm.

Como ler a linearidade

É expressa como uma porcentagem da escala completa. Um LVDT de 20 mm com ±0,25% tem um erro de ±0,05 mm, ou ±50 µm; a mesma porcentagem em um sensor de 5 mm resulta em ±12,5 µm. A repetibilidade geralmente é muito menor que o erro de linearidade: o FTI 10 apresenta uma repetibilidade típica inferior a 2 µm, e a sonda Schreiber SM224, uma repetibilidade máxima de 0,15 µm. Para testes comparativos de medições, a repetibilidade é mais importante que a linearidade absoluta.

Resolução

O sensor não limita a resolução; o condicionador, o conversor analógico-digital e o ruído, sim. Os condicionadores da série SM12 da Schreiber apresentam uma deriva térmica inferior a 0,005%/°C e uma frequência de corte de 800 Hz, dados que devem ser considerados dependendo da velocidade de teste.

Retorno por mola ou núcleo livre

A força de contato afeta a medição se a peça for macia ou fina. De acordo com dados da GUEMISA, a sonda Schreiber SM224 aplica aproximadamente 0,7 N no centro do seu curso, o LVDT Novotechnik FTI 10 com retorno requer 4 N com IP50 e 10 N com IP67, e o Novotechnik F200 requer menos de 2 N.

Sondas e pontas de medição

A ponta é a parte que entra em contato com a amostra e determina o resultado. As sondas Schreiber SM22 e SM224 possuem uma rosca M2,5 na ponta; o modelo F200 é fornecido com uma sonda roscada com ponta de carboneto e porca de travamento, permitindo sua fixação ao objeto por fricção. Se a ponta for de carboneto, o desgaste em superfícies abrasivas é reduzido. Um fole protege a haste contra poeira e respingos (o modelo SM224 possui classificação IP65 com o fole). Observe que a força da mola e o peso da haste limitam a velocidade com que a sonda percorre a superfície sem perder o contato.

Comparação de produtos

Quais produtos da GUEMISA são uma boa opção?

Documentação e casos relacionados

• LVDT: O que é e como funciona (PDF)
• Catálogo de sensores LVDT da Schreiber Messtechnik (PDF)
• Todas as informações técnicas sobre GUEMISA

Perguntas frequentes

Qual a diferença entre um LVDT amplificado e um LVDT passivo?

O sensor amplificado abriga os circuitos eletrônicos de excitação e demodulação e fornece de 4 a 20 mA ou uma tensão padronizada. O sensor passivo fornece um sinal alternado e requer um condicionador de sinal externo.

Qual a precisão de um LVDT?

Depende do modelo. Nas fichas técnicas da GUEMISA, a linearidade varia de ±0,1% no F200 e no FTI 10 a menos de 0,5% em passivos padrão, e sempre se refere à trajetória completa da carreira.

Posso usar um LVDT passivo com um CLP?

Sim, mas é necessário um condicionador entre os dois que converta o sinal alternado para 4…20 mA ou 0…10 V, como os módulos Schreiber SM12.

Quando devo escolher núcleo livre e quando devo escolher sonda?

O núcleo livre é utilizado quando a haste pode ser fixada à peça de trabalho e não é necessária força de contato. A sonda com mola é utilizada para medições sem a necessidade de fixação da haste, em troca de uma força de contato entre 0,7 N e 10 N, dependendo do modelo.

Um LVDT sofre desgaste?

O núcleo não entra em contato com as bobinas, portanto a medição não causa desgaste interno. Nas sondas, o desgaste se concentra na ponta e na guia da haste.