Aquí tiene más información sobre los
LVDT y RVDT
1.3.1. ¿Cómo trabajan los LVDT?
Un LVDT es un dispositivo electromecánico que consiste de dos componentes: Un cuerpo hueco cilíndrico que contiene dos bobinados secundarios idénticos los cuales están posicionados en ambos lados del bobinado central primario y un núcleo de ferrita cilíndrico se mueve libre longitudinalmente dentro de la bobina. Los secundarios típicamente están conectados en serie en oposición uno de otro.
Sencillamente, los LVDT son transformadores con núcleo movible. Aplicando una señal alterna de excitación al bobinado del primario, genera un campo magnético que se acopla a los bobinados del secundario a través del núcleo de ferrita móvil, por esto se inducen voltajes en los secundarios. Cuando el núcleo está centrado entre los dos secundarios, los voltajes inducidos en ambos son iguales y puesto que están conectados en serie en oposición, el voltaje final será cero. Si el núcleo se mueve en dirección del secundario 1, el voltaje incrementa, y el voltaje del secundario 2 decrece; de este modo el voltaje neto final V1-V2 será de la misma polaridad (en fase) como el de referencia. Si el núcleo se mueve en dirección opuesta, V1-V2 será de polaridad opuesta (180º de desfase).
De este modo, como que el núcleo de ferrita se mueve a lo largo de sus eje dentro del LVDT, el voltaje de salida empieza con una polaridad, decrece completamente a cero, después incrementa con polaridad opuesta, todo de una manera continua y suave.
Los LVDT típicamente están diseñados para dar un voltaje de salida lineal alrededor de cero (dentro del ± 0.25% sobre un rango lineal especificado de recorrido). Para una selección de LVDT típica, el rango lineal nominal puede ser desde ± 0.05 pulgadas hasta ± 10 pulgadas, con cuerpo correspondiente a longitudes desde 1 pulgada hasta 30 pulgadas. Aunque los LVDT son robustos y exactos, solo producen salidas de bajo voltaje (la sensibilidad está entre 6.3 y 0.08 mV por voltio de excitación por milímetro de desplazamiento) y por lo tanto necesitan mucho cuidado al realizar la amplificación.
1.3.2. ¿Cómo trabajan los RVDT?
Mientras que los LVDT miden desplazamiento linear, los RVDT miden desplazamiento angular. El máximo rango de medida de posición angular es aproximadamente ± 60º. Cuando los RVDT trabajan en el rango de los ± 40º, el dispositivo típico tiene un error de linealidad de 0.2% a fondo de escala. Si el desplazamiento angular se mantiene en ± 5º el error de linealidad se reduce por debajo del 0.1% a fondo de escala. El eje está soportado por cojinetes de bolas que minimizan la fricción y la histéresis mecánica. Los transductores LVDT y RVDT son utilizados extensamente en medición y aplicaciones de control de medida de desplazamientos desde micro pulgadas hasta varios pies. Se encuentran en sistemas de metrología, en posición de válvulas, en actuadores hidráulicos. Otras aplicaciones de estos transductores, como células de carga, sensores de presión utilizando LVDT internamente.
1.3.4. Acondicionamiento de Señal de los LVDT
La mayoría de tareas de un acondicionador de señal LVDT, se dedican a transformar las dos señales a.c. desfasadas 180º a un simple voltaje d.c. que representa la posición longitudinal. Por lo tanto se requiere alguna forma de demodulación para acondicionar la conversión de a.c. a d.c. El modo más común utilizado para acondicionar la señal LVDT es la técnica de demodulación síncrona.
En demodulación sincrona, la excitación del primario sirve como referencia para el demodulador. El demodulador rectifica a media onda la señal a.c., después se filtra con pasa bajos para producir una salida d.c. cuya magnitud indica el movimiento (posición) lejos de la posición central y cuyo signo indica la dirección.
El método de conversión de las señales LVDT, utiliza un número elevado de componentes discretos e integrados, como se muestra a continuación, donde tiene cuatro secciones: oscilador/excitador, amplificador de entrada, demodulador y filtro pasa-bajos. Con la introducción del AD698, Analog Devices da soporte a las aplicaciones de acondicionamiento de señal de los LVDT. Es un completo convertidor monolítico de LVDT a salida en voltaje en continua.
Hay un número mayor de inconvenientes asociados con los acondicionadores de señal que utilizan la técnica de demodulación en lazo abierto:
Requiere un oscilador extremadamente estable: Los más serios inconvenientes de este método de demodulación, es el necesitar un oscilador estable con el tiempo, la temperatura, y que pueda tener la carga de la impedancia del primario del LVDT. Puesto que la salida de voltaje del LVDT es directamente proporcional al voltaje del bobinado del primario, cualquier fluctuación natural a la excitación afecta a la salida del LVDT.
La impedancia del primario del LVDT varía con la temperatura y la posición del núcleo: La fuente de excitación puede tener una impedancia de salida baja para minimizar cualquier voltaje resultante de los cambios en la impedancia del primario del LVDT. Los cambios de impedancia con las diferentes posiciones del núcleo o con las fluctuaciones a temperaturas ambientes.
Introducción del desplazamiento del ángulo de fase por la entrada amplificador “buffer”: El ángulo de fase del voltaje de salida comparada con el de la entrada desplazada típicamente menos de un grado sobre el rango lineal del LVDT. No obstante, cualquier desplazamiento de fase causada por la circuitería del primer paso de acondicionamiento de señal, hará aumentar el error de salida.
El desplazamiento de fase del primario al secundario requiere un ajuste externo: Puesto que la técnica de demodulación síncrona requiere que la excitación del primario sirva como referencia al demodulador, el desplazamiento de fase entre el primario y el secundario introduce errores. Este desplazamiento de fase ocurre debido a la ligera asimetría interna del bobinado del LVDT y el efecto LRC del cable externo. Como resultado, este tipo de circuito muchas veces requiere un ajuste manual de la fase, añadiendo a la complejidad del diseño un coste.
Ruido en las líneas de señal: Si el tratamiento electrónico está localizado a alguna distancia del transductor, la excitación y las señales de salida del LVDT se pueden llegar a atenuar a través de las líneas de transmisión; y estas pueden también captar ruido.
1.3.5. Fabricantes de LVDT
Lucas Schaevitz, Solartron (Schlumberger Transducer). Transcoil, Sensotec, Tesa, RDP, Kavlico.
