Cómo construir un lvdt y su driver analógico

CÓMO CONSTRUIR UN LVDT Y SU DRIVER ANALÓGICO.

El LVDT es un dispositivo utilizado como transductor de posición lineal en múltiples aplicaciones. Está formado por tres bobinas: una central encargada de la excitación y otras dos laterales que recogerán la información.

Su principio de funcionamiento es sencillo. El LVDT posee un núcleo ferromagnético móvil que, al desplazarse, cambia la inductancia entre la bobina central y las dos laterales provocando que el voltaje inducido en ambas cambie de manera proporcional al desplazamiento del núcleo. Generalmente el núcleo estará unido al elemento cuya posición lineal queremos medir y, dado que no se necesita contacto alguno con el dispositivo, el LVDT no aporta fricción al sistema siendo, por tanto, un excelente transductor en comparación a medidores resistivos y otros tipos.

Nuestro objetivo es construir un dispositivo que tendrá dos funciones: alimentar el bobinado central e interpretar los datos de los bobinados laterales para finalmente proporcionar un voltaje de corriente continua que represente la posición del núcleo.

Para comprender mejor el funcionamiento del LVDT he montado una pequeña aplicación donde se aprecian, al mover el núcleo a lo largo de su eje con el ratón, las variaciones en los voltajes de las diferentes bobinas.

Como se puede observar en la aplicación la bobina primaria, de color rojo, recibe una excitación continua en forma de seno lo que provoca un voltaje inducido en las dos bobinas de los laterales. Vemos que al desplazar hacia los lados el núcleo cambia la amplitud de la onda inducida en las dos bobinas secundarias.

Podemos apreciar también que si realizamos el cálculo matemático sencillo de restar las amplitudes de las dos ondas obtenemos un nivel de CC que representa, de forma lineal, la posición del núcleo. Ese es uno de nuestros objetivos junto con excitar, a partir de un voltaje continuo también, la bobina principal.

Queremos entonces un dispositivo analógico que reciba una tensión continua y proporcione otra tensión también continua en función de la posición del núcleo. Para ello separaremos el proyecto en dos partes: el excitador y el analizador.

Generador de onda

Para excitar la bobina primaria utilizaremos un oscilador sinsoidal por rotación de fase y un buffer para asegurar que la tensión no caiga al alimentar bobinas de baja impedancia. Veamos el esquemático que he diseñado para el excitador:

Como vemos en la izquierda, con el primer OPAMP, he montado un oscilador cuya frecuencia es de aproximadamente 620Hz. Su frecuencia teórica es la siguiente:

fosc=12πRC2N−−−−√=12π1000⋅100⋅10−92⋅3−−−−√=649Hz

Seguido

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