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Sensori di posizione LVDT
Trasduttori di spostamento induttivi con sonda, ritorno a molla, giunti a sfera o nucleo libero
Guida sensori di posizione LVDT
Indice
Domande di base sui sensori lineari? Qui troverete le risposte
Principio di misura lineare induttivo
L'acquisizione del valore misurato avviene senza contatto. La nostra gamma comprende solo trasduttori di spostamento LVDT. Per completezza, distinguiamo due tipi di sensori di spostamento induttivi:
Circuito a mezzo ponte
(principio dell'acceleratore differenziale)
Circuito LVDT
(Trasformatore differenziale lineare variabile)
Un trasduttore LVDT è costituito da un corpo cavo protetto dalla corrosione e schermato magneticamente, da una bobina primaria (avvolgimento primario), da due bobine secondarie (avvolgimenti secondari) disposte in serie e da un'asta di spinta con un nucleo di ferro morbido (lega di ferro-nichel ad alta permeabilità) all'estremità. L'asta di spinta può essere spostata assialmente nel corpo cavo sopra le bobine senza contatto e utilizza il principio di misura induttivo del trasformatore differenziale lineare variabile: LVDT
L'avvolgimento primario viene alimentato con una tensione alternata (nota anche come tensione di eccitazione o tensione primaria), solitamente a frequenza costante nell'intervallo 1...10kHz. Questa tensione alternata viene indotta nelle bobine secondarie nei due avvolgimenti secondari, a seconda della posizione del nucleo di ferro dolce, con le bobine secondarie collegate in serie in antifase.
L'LVDT ha il vantaggio, rispetto al circuito a mezzo ponte, che le bobine LVDT sono avvolte in modo tale che le variazioni meccaniche di lunghezza delle bobine, causate dalle variazioni di temperatura, sono ampiamente compensate.
Se il nucleo di ferro dolce è posizionato esattamente al centro tra le bobine secondarie, la tensione di uscita è 0 V perché i campi magnetici nelle bobine secondarie si neutralizzano a vicenda. Se il nucleo di ferro dolce viene spostato assialmente, le tensioni indotte cambiano a seconda della direzione: la tensione in una bobina secondaria aumenta costantemente, mentre diminuisce nell'altra bobina secondaria.
Stato 1: spostare il nucleo di ferro dolce verso destra in modo che l'accoppiamento sia irregolare e la tensione aumenti. (1)
Stato 2: quando il nucleo di ferro dolce si trova al centro delle due bobine secondarie, la tensione di uscita è 0 V (2) perché i campi magnetici nelle due bobine secondarie si annullano a vicenda.
Stato 3: spostando il nucleo di ferro dolce verso sinistra, l'accoppiamento è disuguale e la tensione aumenta. (3)
Il segnale di uscita risulta, secondo il circuito, come la differenza tra queste due tensioni. Ciò significa che il segnale di uscita scende/ sale nella posizione centrale quando il nucleo si sposta, a seconda della direzione, e sale/ scende di nuovo con uno sfasamento di 180° quando il nucleo continua a muoversi.
Vantaggi dei sensori LVDT
- Piccoli percorsi di misura molto ben realizzabili
- Esente da usura e manutenzione
- Principio di misura assoluto - nessun offset
- Molto adatto ai movimenti oscillanti
- Adatto a temperature molto elevate
- Insensibile alle variazioni di temperatura grazie alla tecnologia LVDT
- Versioni a tenuta di pressione per alte pressioni atmosferiche
- Adatte a velocità di regolazione elevate
- Resistente ai campi elettromagnetici con un'adeguata selezione dei materiali
Segnale, amplificatore, protocollo
Un LVDT è un trasformatore differenziale che viene alimentato con una tensione alternata (CA) e genera una tensione alternata (CA) come segnale di uscita.
Per fornire un segnale di uscita versatile, sono disponibili trasduttori di spostamento induttivi con un'elettronica di elaborazione adeguata, come l'IMA2LVDT, o con un'elettronica di amplificazione integrata. Quest'ultima consiste in un oscillatore per generare la tensione di eccitazione, un demodulatore e un costruttore differenziale e un amplificatore di uscita con filtro. Sono disponibili diversi intervalli di tensione di uscita, che consentono di adattare facilmente i trasduttori a un'ampia gamma di apparecchiature di misura e controllo.
Il rapporto delle tensioni viene valutato in modo differenziale dall'elettronica e solitamente convertito in un segnale di uscita standardizzato (0...10 V, 4...20 mA, ecc.). Nell'ambito del campo di misura specificato, i sensori LVDT presentano un'ottima linearità.
Tensione di alimentazione - Tensione di uscita: Per i sistemi induttivi con un modulo amplificatore esterno, è necessaria una tensione di ingresso di 10 VRMS tra 500 Hz e 5 kHz. I tipi DC-DC sono solitamente specificati a ±15 Volt o 24 VDC.
Tuttavia, se, come nel caso di un trasduttore potenziometrico, sono disponibili un'alimentazione in tensione continua e un'elettronica di elaborazione per i segnali di misura in tensione continua, un trasduttore induttivo può essere dotato di un'elettronica in corrente continua che genera la tensione alternata internamente al trasduttore (oscillatore) e riconverte il segnale di misura in una tensione continua (demodulatore), come illustrato schematicamente nel diagramma 2. In questo modo, il trasduttore DG è in grado di generare una tensione di ingresso di 10 VRMS tra ±15 Hz e 24 VCC. In questo modo, il trasduttore DG viene semplicemente alimentato con ±15 V o 24V CC e fornisce 0...5 V / ±5 V / 0...10 V / ±10 V / 0...20 mA / 4...20 mA come valore di uscita misurato.
È incluso il certificato di misura con tutti i dati necessari su linearità, tolleranza, sensibilità, ecc.
I sensori lineari induttivi sono sistemi di misura robusti e assoluti con una risoluzione fino a 20 µm. Sono adatti per applicazioni con corse ridotte e soprattutto quando è necessario rilevare movimenti oscillanti con dinamiche elevate o accelerazioni elevate. È possibile realizzare anche applicazioni che richiedono versioni a tenuta di pressione fino a 30 bar.
I nostri sensori lineari LVDT rilevano spostamenti meccanici da 1,3 mm a 940 mm. Inoltre, la durata del sensore è illimitata perché i valori misurati vengono registrati senza contatto. Per una varietà di applicazioni, sono disponibili varianti come sonde con ritorno a molla, con nucleo libero o giunti a sfera per compensare il disallineamento laterale.
Nonostante l'ampia gamma di varianti disponibili, alcune applicazioni complesse richiedono un adattamento personalizzato dei sensori. MEGATRON è il vostro partner per questo processo di adattamento. Per la realizzazione di compiti di misura speciali, la nostra esperienza pluriennale e il nostro ampio know-how applicativo sono a vostra disposizione per una progettazione ottimale, anche per quantità relativamente piccole.