Transdutor Indutivo de Deslocamento – LVDT. Entenda como funciona e atualize-se

O sensor de posição sem contato mecânico, é utilizado na medição de deslocamento linear. São instalados, por exemplo, em equipamentos de testes e instrumentos de medição. Acompanhe nesta matéria, mais informações

Por ser do tipo “sem contato mecânico” a sua confiabilidade resulta superior àquela dos resistivos (de contato mecânico).

Funcionamento

O enrolamento primário é excitado com tensão alterna (senoidal) de amplitude e frequência constantes. O campo magnético gerado induz tensões de igual frequência nos enrolamentos secundários. De forma similar a um transformador convencional, o núcleo ferromagnético de alta permeabilidade favorece a transferência de energia aos secundários. Estes estão enrolados em sentido contrário pelo que as tensões geradas são de polaridade (fase) oposta: quando num deles é positiva no outro é negativa e aumentam ou diminuem o seu valor dependendo da posição relativa do núcleo. Ver ondas de Vs1 e Vs2 na figura 3a.

Na condição em que o núcleo ferromagnético se encontra eqüidistante dos secundários (figura 2a), as tensões induzidas são de igual amplitude e de fase oposta (180 graus).

A diferença de tensão (diferencial de tensão) entre os secundários é, portanto, nula. Vs1-Vs2=0. (figura 3a)

A movimentação do núcleo para um ou outro lado da posição equidistante, provoca uma maior indução de tensão no secundário mais próximo e menor naquele afastado. Nesse caso, a diferença de tensão aumenta ([Vs1–Vs2] diferente de 0).

- Na situação da figura 2b o núcleo, na sua posição extrema, reforça a indução no secundário #1. Com isto, aumenta Vs1 (atinge o valor máximo) e diminui Vs2 (atinge o valor mínimo). (figura 3b)

- Na situação da figura 2c o núcleo, na sua posição extrema, reforça a indução no secundário #2.

Com isto, aumenta Vs2 (atinge o valor máximo) e diminui Vs1 (atinge o valor mínimo). (figura 3c)

- Nas posições intermediárias do núcleo, a diferença Vs1-Vs2 assume valores entre o máximo e o mínimo.

Além das bobinas e o núcleo, o sensor consta de um circuito eletrônico que processa e condiciona os sinais Vs dos secundários e gera a excitação Vp do primário.

A figura 4 mostra o esquemático do sensor. O conversor analógico/digital tem a função de digitalizar o sinal diferencial das tensões dos secundários (Es de saída), para ser processado pelo microprocessador.

Por sua vez, o conversor digital/analógico transforma o sinal digital, gerado pelo microprocessador, num sinal analógico de tensão alternada (Ee de entrada) para excitação do primário do transdutor.

A figura 5a mostra como varia o valor absoluto (sem apresentar a polaridade do sinal) da tensão diferencial de saída Es em função do deslocamento do núcleo. Salienta o fato que, com o núcleo equidistante dos secundários, a tensão é nula e como, ao se afastar da posição equidistante, o valor absoluto aumenta linearmente. O microprocessador tem, por último, a função de processar os sinais e fornecer a tensão analógica de saída Vd (figura 5c).  

A figura 6 apresenta uma aplicação prática do transdutor como sensor de posição de um elemento mecânico acionado pelo conjunto haste/engrenagem/parafuso sem fim.

Um pino solidário à engrenagem movimenta o núcleo do sensor.