O sensor de posição é um tipo de dispositivo usado para monitorar e medir uma mudança na posição de um objeto em um dispositivo/máquina ou em certas proximidades e mudanças em sinais que são apropriados para transmissão, processamento ou controle. Existem diferentes tipos de sensores de posição disponíveis, onde o transdutor de deslocamento é um tipo específico de sensor de posição. Geralmente, os sensores normais detectam a existência do objeto, enquanto os sensores de deslocamento simplesmente detectam o deslocamento quando qualquer objeto se move de um local para outro. Portanto, a quantidade de detecção de deslocamento simplesmente permite que você determine a espessura e a altura do objeto. Este artigo discute uma visão geral de um transdutor de deslocamento – trabalhando com aplicativos.
O que é Transdutor de Deslocamento?
Um transdutor de deslocamento é um dispositivo eletromecânico usado para converter o movimento de um objeto em sinais eletrostáticos, eletromagnéticos ou magnetoelétricos que são lidos e interpretados em dados. Existe uma ampla gama de transdutores de deslocamento, como lineares e rotativos. Esses transdutores também são úteis para medir a distância física entre o sensor e um alvo. A maioria dos transdutores de deslocamento mede deslocamentos estáticos e dinâmicos, por isso são frequentemente usados para medir a vibração de um objeto. Os deslocamentos medidos variam de micro polegadas a alguns pés.
O princípio de funcionamento do transdutor de deslocamento é baseado no princípio de medição indutiva extremamente confiável. Esses transdutores são robustos, muito fáceis de usar e podem atingir alta precisão. Os transdutores de deslocamento fornecem resultados de medição confiáveis em diferentes áreas de produção, pesquisa e desenvolvimento.
Diagrama de Circuito do Transdutor de Deslocamento
O transdutor de deslocamento usado no circuito abaixo é um transdutor indutivo. Este circuito é usado para medir o deslocamento com um transdutor indutivo.
No circuito acima, o transformador inclui um enrolamento primário e dois enrolamentos secundários. As extremidades dos dois enrolamentos secundários estão conectadas, portanto, podemos declarar que esses dois enrolamentos estão simplesmente conectados em oposição em série.
A tensão 'VP' é aplicada no enrolamento primário do transformador, deixe a tensão desenvolvida em cada enrolamento secundário ser 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Assim, a tensão de saída 'V0' é recebida nos primeiros pontos dos enrolamentos secundários. Assim, a tensão de saída pode ser escrita como V0 = VS1 – VS2. O transformador usado no circuito acima é o transformador diferencial porque gera uma tensão o/p, que é a dissimilaridade entre VS1 e VS2.
Se o núcleo estiver posicionado no ponto central, as tensões induzidas nos dois enrolamentos S1 e S2 são equivalentes. Portanto, a tensão de saída V0=0. Nessa condição, dizemos que não há deslocamento.
Se o núcleo for deslocado acima da posição central, então a fem gerada dentro da bobina S1 é maior, ou seja, V1>V2.
Da mesma forma, se o núcleo for deslocado abaixo da posição central, então a fem gerada dentro da bobina S2 é maior, ou seja, V2>V1.
Portanto, nesses dois casos, temos dois deslocamentos para cima e para baixo. Nestes dois casos, a magnitude da tensão de saída 'V0' será proporcional à posição do núcleo em relação ao centro.
Assim, se quisermos medir o deslocamento do corpo, devemos conectar o corpo ao núcleo central. Portanto, uma vez que o corpo se desloca em linha reta, o ponto médio do núcleo muda, portanto, a tensão o/p como 'V0' também varia de acordo. Nesta condição, podemos obter o deslocamento simplesmente medindo a tensão o/p. Assim, a fase e a magnitude da tensão de saída significam o deslocamento e a direção do corpo correspondentemente.
Calibração do Transdutor de Deslocamento
Geralmente, a calibração do transdutor é um requisito essencial para manter a precisão, repetibilidade e confiabilidade dos resultados obtidos de um sistema de medição. Esses transdutores são comuns em aplicações acadêmicas e industriais. Portanto, calibrá-los geralmente é um procedimento demorado, no entanto, usando o aparelho de calibração, é muito fácil girar um botão e apertar um botão.
O sistema de calibração do transdutor de deslocamento é uma solução completa para calibrar esses transdutores com deslocamentos de até 50,8 mm com resolução de 13 mícrons. Ele é usado com qualquer sistema, embora venha com software personalizado para permitir uma calibração rápida e fácil, uma vez usado com sistemas NI.
Tipos de Transdutores de Deslocamento
Existem vários tipos de transdutores de deslocamento disponíveis, também conhecidos como sensores de deslocamento, como potenciômetro, medidor de tensão, capacitivo e LVDT. Portanto, cada tipo é discutido abaixo.
Transdutor resistivo
Um transdutor resistivo também é chamado de transdutor de resistência variável porque funciona com base no princípio da transdução de resistência variável. Este transdutor é um dos transdutores de deslocamento mais usados, usado para medir diferentes quantidades físicas como pressão, deslocamento, força, temperatura e vibrações e as converte em um sinal elétrico.
Transdutor Capacitivo
Um transdutor capacitivo é um transdutor passivo que funciona usando energia externa. Este transdutor é usado principalmente para medir pressão, deslocamento, movimento, força, velocidade e outros parâmetros. Este transdutor funciona com o princípio de capacitância variável, então a capacitância deste transdutor muda devido a vários motivos, como constante dielétrica, sobreposição de placas e mudança na distância entre as placas. Este é um tipo passivo em que cargas iguais e opostas são geradas nas placas devido à tensão aplicada na placa do capacitor, que é separada pelo material dielétrico.
Transformador Diferencial Variável Linear
O LVDT ou transformador diferencial variável linear é um tipo de transdutor de deslocamento. Este transdutor inclui três bobinas simetricamente espaçadas, onde a bobina primária é a bobina central e as duas bobinas restantes são bobinas secundárias. Estes são principalmente conectados em série e posicionados igualmente em relação à bobina principal. Por favor, consulte este link para saber mais sobre - LVDT .
Transdutor Indutivo
Um transdutor indutivo é um tipo de transdutor de deslocamento que funciona com base no princípio de transdução ou indução eletromagnética. Para medir as quantidades físicas necessárias, como força, deslocamento, velocidade, pressão, aceleração, torque, s mútuo ou auto-indutância é variado. O melhor exemplo desse transdutor é o LVDT. Consulte este link para saber mais sobre transdutores indutivos .
medidor de tensão
Um transdutor de deslocamento de medidor de tensão é usado para alterar quantidades físicas como pressão, deslocamento ou carga em tensão mecânica, e essa tensão mecânica é transformada em o/p elétrico com medidores de tensão montados no corpo elástico. Um transdutor de deslocamento de medidor de tensão é usado principalmente para medir o deslocamento na faixa de 0 a 10 mm. Este transdutor tem um comprimento de corpo curto em comparação com o LVDT e é livre de efeitos eletromagnéticos. Esses transdutores de medidores de tensão têm desempenho altamente estável e confiável. Consulte este link para saber mais sobre o medidor de tensão .
Vantagens e desvantagens
As vantagens do transdutor de deslocamento são discutidas abaixo.
- Os transdutores de deslocamento têm excelente linearidade.
- Eles têm uma precisão extremamente alta.
- Eles têm resolução excepcional de até 0,01 µm.
- Estes são tolerantes a campos magnéticos elevados, ambientes radioativos e amplas faixas de temperatura.
- Eles têm um design forte e excelente estabilidade.
- Esses transdutores podem ser montados em qualquer direção.
- O consumo de energia dos LVDTs é baixo.
- Estes são muito sensíveis e muito fáceis de alinhar e manter.
- Esses transdutores têm baixa perda de histerese.
- A faixa de medição é maior.
- Este transdutor é um dispositivo sem atrito.
Desvantagens do transdutor de deslocamento são discutidos abaixo.
- O transdutor de deslocamento precisa de deslocamento muito alto para produzir alta tensão.
- Ele precisa de blindagem porque é muito responsivo ao campo magnético.
- O desempenho do transdutor pode ser afetado por vibrações, bem como mudanças de temperatura.
- Ele precisa de um demodulador externo para obter saída DC.
- A resposta dinâmica deste transdutor é limitada.
Formulários
As aplicações de transdutores de deslocamento incluem o seguinte.
- Os transdutores de deslocamento são usados para medir o movimento relativo entre a ponta do sensor e o eixo rotativo.
- É usado em máquinas rígidas sempre que uma vibração extremamente pequena do eixo para a carcaça da máquina é transmitida.
- Estes são usados no setor industrial e até mesmo no setor público, como automação de máquinas, aeroespacial e aeronaves, turbinas de energia, hidráulica, etc.
- Os LVDTs são usados para medir deslocamentos que variam de mm a cms.
- Estes são usados em máquinas CNC para medição de deslocamento.
- Estes são usados para a espessura e medição de chapas metálicas laminadas.
- Estes são usados dentro dos canais para medição de tensão.
- Transdutores de deslocamento RVDT são usados em sistemas de controle de vôo.
- Tipos de potenciômetros são usados para medir força, aceleração e pressão.
Assim, esta é uma visão geral de um deslocamento transdutor - funcionando com aplicações. Se um corpo muda de uma posição para outra dentro de uma linha reta, depois o comprimento entre essas duas posições é conhecido como deslocamento. O deslocamento é uma quantidade física como velocidade, temperatura, força, etc.
Portanto, um transdutor de deslocamento é usado para converter vibração/movimento mecânico, particularmente movimento retilíneo em sinais elétricos, uma corrente elétrica variável ou tensão. Exemplos de transdutores de deslocamento são; deformações de deslocamento e flexão medindo medições de deslocamento normal, medindo rachaduras no concreto e curvatura da viga. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função de um transdutor?
