LVDT: Principio De Funcionamiento Y Aplicaciones En Electrónica.

Los LVDTs (transformadores de desplazamiento lineal) son dispositivos electrónicos muy utilizados en diferentes aplicaciones. Se trata de una bobina energizada que, al estar encerrada en un núcleo de ferrita, genera un campo magnético variable. El principio de funcionamiento de los LVDTs se basa en la relación entre el área de los devanados y el desplazamiento del núcleo, donde se detecta el desplazamiento lineal del núcleo dentro del transformador para producir una señal eléctrica proporcional.

A continuación, explicaremos en detalle el principio de funcionamiento de los LVDTs y sus aplicaciones en la electrónica:

Principio de Funcionamiento:

Los LVDT constituyen una de las principales herramientas para medir desplazamientos lineales, debido a su estructura simple, su calidad y su exactitud. El funcionamiento de los LVDTs es sencillo. El dispositivo se encuentra formado por una bobina central envuelta alrededor de un núcleo de ferrita, que se puede desplazar dentro de la bobina. El núcleo se halla conectado a dos bobinas secundarias ubicadas en extremos opuestos. Cuando el núcleo se desplaza dentro de la bobina central, el flujo de corriente de la bobina aumenta o disminuye, lo que produce un cambio en el campo magnético generado por la bobina. Como consecuencia, se producen tensiones inducidas en las bobinas secundarias que se hallan conectadas a los extremos del núcleo. Estas tensiones están relacionadas con el desplazamiento lineal del núcleo.

Aplicaciones en Electrónica:

Los LVDTs resultan muy útiles en diferentes aplicaciones de medición en la industria, especialmente en aquellas donde se requieren lecturas precisas y confiables. Entre sus aplicaciones más habituales resaltan:

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    • Medición de longitud y grosor en el procesamiento de materiales.
    • Detección de posición en maquinaria industrial.
    • Controles de posición en sistemas mecánicos.
    • Mediciones en motores de inducción.
    • Monitoreo de válvulas hidráulicas.
    • Mediciones de vibraciones.
    • Mediciones de cargas en puentes grúa.
    • Control de posicionamiento en robots.

Conclusión

Los LVDTs son dispositivos electrónicos con una gran versatilidad y fiabilidad para la medición de desplazamientos lineales. Su principio de funcionamiento se basa en la variación del área del devanado y el desplazamiento del núcleo para generar una señal eléctrica proporcional. Además, poseen amplias aplicaciones en la industria y los procesos mecánicos, tales como la medición de longitud, grosor, posicionamiento, entre una gran variedad de otros usos.

Índice de Contenido
  1. Conceptos básicos del transformador diferencial variable lineal (LVDT)
  2. Webinar: Software para control de movimiento MCT10
  3. ¿Cuáles son los principios de funcionamiento básicos del LVDT?
  4. ¿Qué es un LVDT y qué utilidad tiene en la ingeniería eléctrica?
  5. ¿Qué características debe cumplir un LVDT para ser útil en aplicaciones electrónicas?
  6. ¿En qué campos de la electrónica se puede aplicar un LVDT?
  7. ¿Cómo influye la resistencia del núcleo primario en las señales de salida de un LVDT?
  8. ¿De qué manera cambian las señales en un LVDT cuando la magnitud del campo magnético varía?
  9. ¿Qué ventajas ofrece el uso de un LVDT en comparación con otros dispositivos eléctricos similares?

Conceptos básicos del transformador diferencial variable lineal (LVDT)

Webinar: Software para control de movimiento MCT10

¿Cuáles son los principios de funcionamiento básicos del LVDT?

Los conocidos como LVDT (transformador lineal de desplazamiento variable) son captadores de movimiento lineal, los cuales se usan para medir desplazamientos lineales. Estos dispositivos se componen principalmente de una bobina que se encuentra adaptada dentro de un núcleo que puede estar hecho de hierro, y está rodeado por una o dos ranuras o alvéolos. Su función principal es medir el desplazamiento lineal de un objeto, detectando con precisión los cambios en su posición.

Para comprender los principios básicos del funcionamiento de los LVDT, presentamos aquí una breve descripción:

      • Electromagnetismo: Estos dispositivos se componen de una bobina con hilos de cobre que funcionan como un electromagnete para producir un campo magnético. Esta bobina se ubica dentro de un núcleo de hierro o un material ferromagnético que se encuentra dentro de una ranura.
      • Principio del transformador: Un LVDT opera utilizando el principio del transformador. Cuando el núcleo se desplaza dentro de la ranura, el campo magnético varía provocando una relación de transformado entre los devanados primario y secundario. El cambio en la corriente secundaria es proporcional al desplazamiento lineal del núcleo dentro de la ranura.
      • Salida de señal: La salida de un LVDT es una señal de voltaje alterno que varía según varíe la posición de su núcleo. Esta señal, dependiendo del tipo de circuito con el que está conectado, puede tener un valor Adirectamente proporcional al desplazamiento lineal, o ser una señal cuadrada con un ancho de impulso directamente proporcional al desplazamiento lineal. Esto permite medir con gran precisión el desplazamiento lineal de un objeto.
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Los LVDT son dispositivos eléctricos usados para medir el desplazamiento lineal de un objeto, con una señal de salida que varía proporcionalmente a su desplazamiento. Estos dispositivos utilizan el electromagnetismo para generar un campo magnético, y el principio del transformador para generar una señal de salida proporcional a la variación del desplazamiento.

¿Qué es un LVDT y qué utilidad tiene en la ingeniería eléctrica?

Un LVDT (acrónimo en inglés para «transformador de desplazamiento lineal variable») es un dispositivo electromecánico utilizado en ingeniería eléctrica para medir el desplazamiento lineal de un objeto. Consiste principalmente de una parte fija y una parte móvil, que contiene un núcleo de hierro. El desplazamiento entre la parte móvil y la parte fija cambia la reluctancia del circuito, que se mide utilizando una resistencia externa, la relación entre ellas proporciona una señal analógica la cual indica el desplazamiento lineal.

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Utilidad de un LVDT en la ingeniería eléctrica

Los LVDT son muy utilizados en el desarrollo de máquinas y equipos mecánicos, debido a su gran precisión y alto grado de fiabilidad. Estos dispositivos pueden ser usados en sistemas de medición y control, como calibradores de posición para detectar el movimiento de un objeto. También pueden ser utilizados para comparar el rendimiento de los motores y el control de actuador.

Otra de sus principales aplicaciones es en sistemas de medición no destructiva para detectar defectos en estructuras industriales. Los LVDTs se usan también para detectar la vibración de una pieza, para obtener una medición de la posición de un eje lineal, para regular el avance de un torno en una industria metalúrgica y para controlar el acabado superficial.

Los LVDT son usados en la ingeniería eléctrica para medir el desplazamiento lineal de un objeto con gran precisión, lo cual les brinda muchas utilidades, como:

    • Calibradores de posición
    • Mediciones estructurales
    • Control de vibraciones
    • Control de posiciones
    • Control de avance de tornos
    • Control de acabado superficial

¿Qué características debe cumplir un LVDT para ser útil en aplicaciones electrónicas?

Un LVDT (acrónimo de Bobina de Desplazamiento Lineal Variable) es un dispositivo electromecánico que se utiliza para medir el movimiento lineal o el desplazamiento. Está diseñado con una estructura de anillo, que contiene un núcleo móvil en su interior y que se caracteriza por producir una señal eléctrica a partir de un desplazamiento del núcleo dentro del anillo. Para que un LVDT sea útil en aplicaciones electrónicas, debe cumplir con ciertas características:

Sensibilidad: El LVDT debe ser capaz de medir cambios muy pequeños en el desplazamiento, para poder detectar los movimientos mínimos.

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Relación señal-ruido: Esta relación indica el nivel adecuado para reducir al mínimo los efectos indeseados en la señal producida por el desplazamiento.

Temperatura de operación: El LVDT debe tener la capacidad de tolerar cambios extremos de temperatura sin que esto afecte a su funcionamiento.

Linealidad: Esta propiedad hace referencia a la medición precisa que es capaz de realizar el LVDT, sin discriminar los pequeños desplazamientos del núcleo.

Rango de desplazamiento: Debe tener una amplia gama de desplazamiento para detectar los movimientos lineales más grandes.

Durabilidad: El LVDT debe tener la capacidad de soportar el uso intensivo sin sufrir daños ni deterioros en sus componentes.

Para que un LVDT sea útil en aplicaciones electrónicas, debe cumplir con las siguientes características: sensibilidad, relación señal-ruido, temperatura de operación, linealidad, rango de desplazamiento y durabilidad.

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¿En qué campos de la electrónica se puede aplicar un LVDT?

Un LVDT (Transformador de Desplazamiento Lineal de Bobina Múltiple) es un dispositivo de medición eléctrica muy preciso para medir desplazamientos lineales, lo que lo hace una de las soluciones preferidas en muchas aplicaciones modernas. Está especialmente diseñado para detectar desplazamientos lineales muy pequeños, siendo usado ampliamente en numerosas áreas de la electrónica, tales como:

Los LVDT son tambien un elemento importante de la industria de Automoción, puesto que se utilizan para la medión del ancho de los frenos y el movimiento de los pedales, lo que mejora el nivel de seguridad al proporcionar datos precisos de la regulación de los frenos.

En general, se pueden decir dos cosas importantes acerca de los LVDT. Primero, son herramientas fiables para la detección de desplazamientos lineales muy pequeños. Los sensores LVDT están fabricados en una variedad de tamaños, ya que pueden alcanzar sensibilidades hasta los micro-metros.

En segundo lugar, los LVDT ofrecen una sencilla conversión entre el movimiento-mecánico y la señal-electrónica, lo que significa que son ideales para la recepción de datos en sistemas electrónicos. Esta conversión se logra mediante dos bobinas centrales ubicadas dentro de un circuito eléctrico cerrado. Cuando el eje interno del LVDT se desplace, la señal eléctrica generada variara proporcionalmente a este movimiento.

Por todas estas razones, los LVDT continúan siendo una gran herramienta para la medición de transductores lineales en una amplia gama de campos dentro de la electrónica.

¿Cómo influye la resistencia del núcleo primario en las señales de salida de un LVDT?

La resistencia del núcleo primario en un LVDT tiene una influencia directa en las señales de salida. El núcleo primario está formado por un alambre retorcido con resistencia conocida. Ese alambre se coloca dentro del devanado primario del transformador, y actúa como una resistencia de acción electromagnética. La presencia de este elemento introduce una resistencia paralela dentro del circuito, la cual limita el flujo de corriente que fluye desde el devanado primario al secundario, lo cual a su vez reduce la intensidad de la señal de salida.

Esta influencia se ve reflejada en los siguientes factores:

      • Intensidad de la señal: Cuanto mayor sea la resistencia del núcleo primario, menor será la intensidad de la señal de salida.
      • Respuesta en frecuencia: La resistencia del núcleo primario altera también la respuesta en frecuencia de la señal de salida; si ésta es mayor, la respuesta de baja frecuencia será más lenta.
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Por lo tanto, si la resistencia del núcleo primario se selecciona adecuadamente, se pueden obtener mejores resultados de potencia de salida y respuesta en frecuencia para las señales de salida del LVDT.

¿De qué manera cambian las señales en un LVDT cuando la magnitud del campo magnético varía?

Los LVDT (transformador lineal de desplazamiento variable) son dispositivos que miden variaciones en la longitud del objeto. Están diseñados para medir desplazamientos lineales con precisión y de forma confiable dentro de su rango de medición.
Estos dispositivos están formados por un núcleo central, un embobinado o bobina conocido como primario y al menos dos devanados secundarios. Los extremos del núcleo central se conectan a los secundarios. Cuando hay un cambio en la magnitud del campo magnético, el núcleo se desplaza a lo largo de éste, produciendo cambios en las señales entre los dos secundarios.

Estos cambios asociados a la variación del campo magnético son medidos en los extremos del devanado secundario, donde se produce un cambio fase-desfase que es proporcional al desplazamiento. Esta propiedad se emplea para detectar el desplazamiento dentro del dispositivo. Esto significa que cuanto mayor es la variación del campo magnético, mayor será el desplazamiento del núcleo y, por tanto, mayores serán los cambios en la señal.

cuando la magnitud del campo magnético varía, los extremos del devanado secundario producen una señal de cambio de fase-desfase proporcional a este cambio. Esta señal permite detectar el desplazamiento del núcleo del transformador, midiendo la variación en la magnitud del campo magnético.

Espero haberte ayudado a entender cómo funcionan los LVDT.

¿Qué ventajas ofrece el uso de un LVDT en comparación con otros dispositivos eléctricos similares?

Un LVDT (Transformador de Desplazamiento de Inducción Lineal) ofrece muchas ventajas en comparación con otros dispositivos eléctricos similares. Primero, es un dispositivo extremadamente preciso en la medición del desplazamiento. Es capaz de medir desplazamientos muy pequeños en distancias relativamente cortas. Esta precisión se debe a que es fácilmente ajustable y al hecho de que está libre de errores mecánicos o térmicos, lo cual es una gran ventaja en el ámbito industrial. Adicionalmente, los LVDT son muy precisos debido a que cuentan con un circuito bien diseñado; esto los hace mucho más confiables. Estos sensores tienen una línea de salida sinusoidal, lo cual reduce mucho la necesidad de calibrar otros dispositivos electrónicos.

Otras ventajas que ofrece el uso de un LVDT son:

    • El LVDT no requiere de energía de señal, sino que simplemente utiliza corriente continua para generar un campo eléctrico.
    • Es un dispositivo hermético, lo que significa que tiene una vida útil más larga y resistente a condiciones externas.
    • No tienen partes móviles, por lo que no hay riesgo de desgaste.
    • Es un dispositivo eficiente desde el punto de vista eléctrico.
    • Requiere de un mantenimiento limitado y es muy fácil de configurar.

Por lo tanto, se puede concluir que el uso de un LVDT ofrece muchas más ventajas en comparación con otros dispositivos eléctricos similares, sobre todo gracias a su precisión y confiabilidad.

el LVDT es un dispositivo ampliamente usado en la industria y aplicaciones electrónicas. Su principio de funcionamiento se basa en la variación del campo magnético generado por un imán, el cual es detectado por un sistema de tres devanados que permiten medir el desplazamiento lineal o angular de los objetos. Su extensa variedad de aplicaciones incluyen la medición de fuerza, posición, longitud y ángulos con un alto grado de precisión y fiabilidad. Por lo tanto, el LVDT se ha convertido en un dispositivo indispensable para muchos diseños electrónicos e industriales.

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