Uso de sondas LVDT e transdutores lineares para controle dimensional e geométrico

Sondas LVDT para medições de contato

I Os transdutores LVDT permitem medições de precisão em peças mecânicas ou em qualquer objeto que possa ser medido com uma sonda de contato.

Combinados com amplificadores de sinal especiais, eles permitem medição de características dimensionais (espessuras, larguras, posições, alturas, diâmetros, ovalização) e geométrico (planicidade, paralelismo, perpendicularidade, oscilação, excentricidade e coaxialidade) com precisão milésima mesmo em peças mecânicas complexas.

Os transdutores LVDT com sistema de acionamento por mola (com pré-carga mecânica fixa) ou transdutores LVDT com acionamento pneumático são particularmente adequados para sistemas de medição automáticos.

Algumas famílias de sondas LVDT podem ser fabricadas com um mecanismo de deslocamento a vácuo.

Transdutores com saída de cabo radial, saída de cabo axial ou com sistemas rápidos de conexão e desconexão são possíveis.

A RODER fabrica sistemas completos "chave na mão", consistindo de sondas LVDT, amplificadores e controladores eletrônicos, sistemas de aquisição de dados, software para controle estatístico e mecânico especialmente projetado.

Os sistemas de medição RODER encontram aplicações em muitos setores industriais: mecânica de precisão, usinagem de chapas, moldagem de plásticos, eletro-médico, metalúrgica e ferro e aço.


Aplicações de transdutores LVDT

As aplicações típicas de sistemas de medição baseados em transdutores LVDT estão relacionadas à medição de peças mecânicas, produzidas em materiais plásticos, no setor de vidro, no setor de processamento de deformação.

Medições e verificações dimensionais e geométricas de peças estampadas e cortadas

As sondas LVDT, combinadas com os sistemas MODULCHECK de produção da RODER, permitem a medição em tempos rápidos e diretamente na linha de produção da planicidade de peças moldadas, cortadas, laminadas ou fundidas. A medição da planicidade é realizada com uma matriz de sensores capaz de detectar diferenças em comparação com um mestre de calibração certificado. O resultado do teste é um mapeamento das áreas verificadas com o valor numérico relativo do desvio da forma ideal. 

Uma apresentação gráfica muito intuitiva permite determinar de forma rápida e confiável as áreas de não conformidade. Todos os dados obtidos podem ser utilizados para cálculos estatísticos (Sigma, Cp, Cpk, Cm, Cmk) ou para a realização de cartões de controle (XS, XR, tendência de processo, distribuição populacional).

Verificações de forma em partículas grandes

As sondas LVDT, combinadas com os sistemas MODULCHECK produzidos pela RODER, permitem a controle de forma de objetos de qualquer tamanho e material. A verificação da forma é realizada por comparação com um mestre de referência e todas as diferenças são destacadas rápida e intuitivamente. É possível gerar sinais de fora da tolerância ou de não conformidade parcial do produto. O sistema também pode ser instalado em áreas de controle robótico e bancos de controle automático sem supervisão. Nesta configuração, todas as operações de verificação podem ser controladas diretamente por um CLP ou um sistema de produção automático.

Medições de oscilação e excentricidade em peças rotativas

Sondas LVDT, combinadas com os sistemas MODULCHECK produzidos pela RODER, permite a determinação de características geométricas de peças sujeitas a rotação em contrapontosAssim, é possível medir diâmetros, ovalizações e oscilações, mas também redondezas, cilindricidade e dados do perfil radial do objeto. (importante em aplicações como a medição de árvores de cames). A medição também pode ser obtida por máquinas de medição especialmente desenvolvidas para esse tipo de controle no laboratório metrológico ou na linha de produção (máquinas de medição 3D, profilômetros, máquinas ópticas).

Características comuns dos sistemas propostos por RODER

  • Excelente repetibilidade, durabilidade e longevidade.
  • Todas as sondas LVDT RODER são montadas em rolamentos de esferas, exceto as sondas axiais em miniatura.
  • A guia do rolamento de esferas é altamente insensível às forças radiais exercidas na haste de medição. Um dispositivo antirrotação garante o movimento perfeito do sistema de guia mecânico.
  • As guias axiais da sonda são altamente protegidas contra a penetração de líquidos (óleo) ou sólidos (poeira) através de foles de qualidade elastomérica de proteção.
  • As pastilhas (pastilhas de medição) podem ser substituídas ou substituídas. Está disponível uma grande variedade de formas e tamanhos geométricos.
  • A força de medição pode ser ajustada alterando a mola, dependendo do modelo da sonda.
  • Diâmetro da caixa da sonda de 8 mm. Pode ser bloqueado em todo o seu comprimento.
  • Grau de proteção IP65 conforme IEC 60529.
  • Vasta gama de acessórios, incluindo inserções de medição, conjuntos de molas, etc.
  • Sondas LVDT compatíveis com equipamentos de medição de outros fabricantes, disponíveis mediante solicitação.

A RODER oferece uma família completa de sensores LVDT (sondas eletrônicas analógicas) e instrumentos de medição dedicados para as aplicações mais exigentes.

Sondas padrão LVDT RODER

As sondas padrão, também conhecidas como sondas de meia ponte, operam de acordo com o princípio elétrico do acoplamento magnético. As sondas LVDT podem ser usadas em combinação com instrumentos de medição de outros fabricantes, para obter uma gama completa de medições e medições geométricas.

Essas sondas são conhecidas como sondas LVDT (Linear Variable Differential Transformer). Todas as sondas eletrônicas RODER podem ser usadas com instrumentos manuais, internos ou externos, ou em combinação com outros instrumentos e suportes de medição típicos.

O RODER é capaz de fornecer sondas axiais com deslocamento linear da haste de medição, sondas angulares com alavanca inclinável ou sondas guia paralelas, projetadas especialmente para dispositivos com múltiplas cotas e qualquer outro equipamento para controle em processo, permitindo assim salvar muitos componentes de montagem, que, com poucas exceções, executa essencialmente medições comparativas.

Com base em um mestre principal, que pode ser um bloco de medição, um anel de ajuste ou qualquer outra peça aceita como tal, são comparadas diferentes dimensões da peça que está sendo testada - Todas as medições são feitas com alta precisão.

O que é um LVDT?

LVDT significa Transformador diferencial variável linear. É um tipo de transdutor eletromecânico capaz de converter o movimento retilíneo de um objeto ao qual ele é mecanicamente acoplado em um sinal elétrico correspondente. Os sensores de posição linear LVDT são capazes de medir movimentos de alguns milionésimos de milímetro a vários milímetros.

A estrutura interna do sensor LVDT consiste em um enrolamento primário centralizado entre um par de enrolamentos secundários, espaçados simetricamente do primário. As bobinas são enroladas em um único suporte termicamente estável, encapsuladas contra a umidade, envolvidas em uma blindagem magnética de alta permeabilidade e, em seguida, fixadas em uma carcaça cilíndrica de aço inoxidável. Esse conjunto de bobina geralmente é o elemento estacionário do sensor de posição.

O elemento móvel de um LVDT é um reforço tubular separado feito de material magneticamente permeável. Isso é chamado de núcleo, que é livre para se mover axialmente dentro do furo oco da bobina e acoplado mecanicamente ao objeto cuja posição está sendo medida. Durante a operação, o enrolamento primário do LVDT é excitado por uma corrente alternada de amplitude e frequência adequadas, conhecida como excitação primária.

O sinal de saída elétrica do LVDT é a tensão CA diferencial entre os dois enrolamentos secundários, que varia com a posição axial do núcleo dentro da bobina LVDT. Normalmente, essa tensão de saída CA é convertida por circuitos eletrônicos adequados em tensão ou corrente CC de alto nível, o que é mais conveniente de usar.

Por que usar um LVDT?

Resolução infinita

Como um LVDT opera de acordo com os princípios do acoplamento eletromagnético em um sistema totalmente analógico, ele pode medir variações infinitesimalmente pequenas na posição do núcleo. Esse recurso de resolução infinita é limitado apenas pelo ruído em um condicionador de sinal LVDT e a resolução da tela de saída. Esses mesmos fatores conferem ao LVDT sua repetibilidade excepcional.


Repetibilidade do ponto zero

A posição do ponto zero central de um LVDT é extremamente estável e repetível, mesmo em sua ampla faixa de temperatura de operação. Isso faz com que um LVDT funcione bem como um sensor de posição de referência em sistemas de controle de circuito fechado e ferramentas de servo balanceamento de alto desempenho.


Resposta dinâmica rápida

A construção específica permite que um LVDT responda muito rapidamente a mudanças na posição do núcleo. A resposta dinâmica de um sensor LVDT em si é limitada apenas pelos efeitos inerciais da massa do núcleo de luz.


Saída absoluta

Um LVDT é um dispositivo de saída absoluto, em oposição a um dispositivo de saída incremental. Isso significa que, no caso de uma falta de energia, os dados de posição enviados pelo LVDT não serão perdidos. Quando o sistema de medição é reiniciado, o valor de saída do LVDT será o mesmo de antes da interrupção da fonte de alimentação.

Alguns exemplos de sensores LVDT

Il transdutor de deslocamento indutivo, Também conhecido como LVDT, é um dispositivo eletromagnético usado para medir pequenos deslocamentos. O transdutor LVDT possui alta precisão e repetibilidade, mesmo em condições difíceis de trabalho e na presença de contaminantes.

Transdutores de posição e deslocamento eles são robustos e confiáveis, garantem uma vida útil longa. Eles oferecem faixas de medição entre 0,2 e 10 mm. Estão disponíveis versões econômicas, miniaturizadas e pressurizadas, com sonda de mola, com ou sem componentes eletrônicos incorporados.

Também são possíveis sensores LVDT com faixas de medição maiores, formas de construção personalizadas e faixas de excursão térmica mais altas.

Notas construtivas de um sensor LVDT

O transdutor é feito por meio de um tubo composto por três enrolamentos dispostos com eixos paralelos e com um núcleo cilíndrico ferromagnético móvel em seu interior. O enrolamento central é chamado primário e gli altri devido secundário: o principal está conectado a um gerador de tensão CA, a tensão de saída é medida nas extremidades dos secundários.

Quando o núcleo está no centro, a tensão induzida nos enrolamentos secundários, sendo estes enrolados em uma direção discordante, é igual mas oposta, de forma que o sinal de tensão medido é praticamente zero. Conforme o núcleo se move, no entanto, as indutâncias mútuas mudam e, dependendo se ele se move para a esquerda ou para a direita, o acoplamento indutivo com o secundário, respectivamente, à esquerda ou à direita será maior. Consequentemente, o sinal de saída irá variar proporcionalmente ao deslocamento do núcleo.

Amplificadores para sensores LVDT

O chamado é usado para converter o sinal de saída LVDT demoduladores discriminadores de fase. São dispositivos eletrônicos que permitem extrair o valor eficaz da tensão que representa o deslocamento e interpretar de qual parte do zero ocorre o deslocamento. A mais conhecida de todas usa uma ponte de Graetz dupla que retifica o sinal alternado proveniente dos enrolamentos secundários e faz a soma algébrica. Dependendo do sinal da soma, é possível entender de que lado do zero ocorreu o deslocamento.

O LVDT é um transdutor muito sensível capaz de medir deslocamentos na ordem das frações do micrômetro. Dependendo da frequência da fonte de alimentação primária e da massa do núcleo, existem frequências de corte de algumas centenas de hertz e, portanto, boas respostas dinâmicas a movimentos rápidos que variam ao longo do tempo.