Transductores diferenciales

En muchos casos son los propios transductores diferenciales los que actúan como comparadores de desplazamiento, o movimiento, ofreciendo una señal eléctrica que corresponde con la señal de error, entre el desplazamiento o nivel fijado de la señal de referencia y el desplazamiento o nivel medio de la señal controlada.

Vamos a explicar los tres tipos de transductores diferenciales: capacitivos, resistivos e inductivos.

Capacitivo

Los transductores diferenciales capacitivos basan su funcionamiento en una variación de área, de dieléctrico o de distancia entre placas. Puesto que la capacidad, y por tanto el voltaje entre sus placas, depende de la disposición geométrica de las placas conductoras y del material dieléctrico dispuesto entre ellas.

Entre los transductores diferenciales capacitivos se puede señalar:

• Transductor capacitivo de área de placa variable. La capacidad de un condensador de placas paralelas depende del área superpuesta de dos placas y, por tanto, un cambio de área produce una alteración en la capacidad.

• Transductor capacitivo de dieléctrico variable. La capacidad de un condensador de placas paralelas depende del dieléctrico entre las placas. Comparando la variación de la capacidad de dos condensadores colocados en paralelo, según el dieléctrico que tengan entre sus placas, se obtiene la señal de error.

Resistivo

Los potenciómetros lineales y circulares permiten comparar movimientos lineales y circulares respectivamente.

El comparador consiste en dos potenciómetros, uno para la señal de referencia y otro para la señal a controlar, que se colocan en las mismas posiciones dando la misma tensión cada uno y, puesto que sus salidas son opuestas, el resultado es una tensión de error cero. Si las posiciones de los potenciómetros difieren, entonces hay una tensión de error de salida.

Inductivo

Se utilizan para comparar movimientos pequeños, señal de referencia y señal a controlar, y obtener una señal eléctrica a la salida, señal de error, que nos proporcione el desplazamiento producido. Los transductores inductivos funcionan a partir de la posición central del núcleo, cuya salida diferencial, es decir V1-V2, es nula. Cuando se produce un desplazamiento respecto a la posición central (fijada con referencia), la diferencia de tensión entre bornes de cada inducíancia es proporcional a! desplazamiento.

Dos tipos de comparadores inductivos son:

A. Transductor inductor diferencial variable.

Los transductores diferenciales inductivos que actúan corno comparadores basan su funcionamiento en la variación de tensión de salida en función del número de espiras, características del material, o de la geometría del núcleo.

El transductor consiste en dos bobinas entre las cuales se mueve una varilla con un núcleo de material ferromagnético, de esta forma el movimiento del núcleo tiene un marcado efecto en la inductancia de la bobina. Cuando la varilla no se desplaza, las dos bobinas tienen la misma inductancia. El movimiento de la varilla produce entonces que la inductancia sea incrementada en una y decreciente en otra.

Un circuito en puente puede ser utilizado para controlar esta inductancia diferencial que es una medida del desplazamiento de la varilla.

B. Transformador diferencial variable (LVDT).

Se trata de un soporte cilindrico sobre el que se realizan tres bobinados, uno en la parte central que actúa de primario, y dos en los extremos que serán los secundarios. Dentro del cilindro se desplazará un núcleo de material ferromagnético movido por el objeto cuyo desplazamiento se quiere medir.

El bobinado primario se alimentará con una corriente alterna de amplitud y frecuencia constantes, induciendo en los secundarios unas tensiones que dependerán de la posición del núcleo ferromagnético de la siguiente manera: si el núcleo está en el centro, las dos tensiones inducidas en los bobinados secundarios serán iguales; cuando se desplace el núcleo hacia uno de los dos secundarios, su tensión inducida aumentará, disminuyendo la del otro secundario, y viceversa.

Si se conectan los dos secundarios en sene, pero con sus fases opuestas, cuando el núcleo esté en el centro la tensión de salida será nula. Al desplazarse el núcleo hacia un secundario, la tensión de salida aumentará, y pasará lo mismo cuando sé desplace hacia el otro secundario, pero con la fase opuesta.

El LVDT puede detectar desplazamientos desde algunas mieras hasta 250 mm aproximadamente. Se utilizan para medir desplazamientos y posiciones (rugosidades de superficies, medida de espesores, bancos de ensayos mecánicos, etc.).