Sensores LVDT: uma ferramenta poderosa para detecção de planicidade

No cenário de rápida evolução da produção industrial, a planicidade das superfícies dos produtos é um indicador crucial de qualidade. A detecção de planicidade é amplamente utilizada em diversos setores, como o automotivo, o aeroespacial e o eletrônico. Exemplos incluem a inspeção de planicidade de baterias ou carcaças de celulares na indústria automobilística e a inspeção de planicidade de painéis de LCD na indústria de semicondutores.

No entanto, os métodos tradicionais de detecção de planicidade apresentam problemas como baixa eficiência e pouca precisão. Em contrapartida, os sensores LVDT (Transformador Diferencial Variável Linear), com suas vantagens de alta precisão, alta confiabilidade e medição sem atrito (por exemplo: os LVDTs utilizam uma sonda para entrar em contato com a superfície do objeto, deslocando o núcleo para obter uma medição sem atrito e de alta precisão), são hoje amplamente utilizados na detecção de planicidade de objetos modernos.

Princípio de funcionamento:

O LVDT é um sensor indutivo eletromagnético cujo princípio de funcionamento se baseia na lei da indução eletromagnética de Faraday. Um LVDT consiste em uma bobina primária e duas bobinas secundárias, todas enroladas em torno de um núcleo ferromagnético. Quando o núcleo está na posição central, as tensões de saída das duas bobinas secundárias são iguais em magnitude e opostas em fase, cancelando-se mutuamente e resultando em uma tensão de saída zero. Quando o núcleo se move axialmente, as tensões de saída das duas bobinas secundárias variam, e a diferença é linearmente proporcional ao deslocamento do núcleo. Medindo-se a variação na tensão de saída, o deslocamento do núcleo pode ser medido com precisão.
 
A carcaça do LVDT é normalmente feita de uma cobertura protetora de aço inoxidável, com uma camada de blindagem magnética de alta permeabilidade magnética e uma camada à prova de umidade no meio. Isso permite seu uso em ambientes agressivos, como campos magnéticos fortes, altas correntes, umidade e poeira. Alguns LVDTs de nível industrial utilizam materiais especiais (como vedações de cerâmica ou carcaças de Hastelloy) e podem operar em ambientes de alta temperatura de 250 °C ou alta pressão de 1000 bar.

Principais características do LVDT

Medição sem atrito:Normalmente não há contato físico entre o núcleo móvel e a estrutura da bobina, o que significa que o LVDT é um dispositivo sem atrito. Isso permite seu uso em medições críticas que não toleram cargas por atrito.

Vida mecânica ilimitadaComo normalmente não há contato entre o núcleo e a estrutura da bobina do LVDT, nenhuma peça pode se atritar ou se desgastar, conferindo aos LVDTs uma vida útil mecânica praticamente ilimitada. Isso é especialmente importante em aplicações que exigem alta confiabilidade.

Resolução InfinitaOs LVDTs conseguem medir mudanças infinitesimalmente pequenas na posição do núcleo porque operam com base em princípios de acoplamento eletromagnético em uma estrutura sem atrito. A única limitação na resolução é o ruído no condicionador de sinal e a resolução do visor de saída.

Repetibilidade do Ponto Nulo:A localização do ponto nulo intrínseco de um LVDT é extremamente estável e repetível, mesmo em sua ampla faixa de temperatura de operação. Isso faz com que os LVDTs tenham um bom desempenho como sensores de posição nula em sistemas de controle de malha fechada.

Rejeição de eixo cruzado:Os LVDTs são muito sensíveis ao movimento axial do núcleo e relativamente insensíveis ao movimento radial. Isso permite que os LVDTs sejam usados ​​para medir núcleos que não se movem em linha reta precisa.

Resposta dinâmica rápida:A ausência de atrito durante a operação normal permite que um LVDT responda muito rapidamente às mudanças na posição do núcleo. A resposta dinâmica de um sensor LVDT é limitada apenas pelos efeitos inerciais da pequena massa do núcleo.

Saída absoluta:A saída do LVDT é um sinal analógico diretamente relacionado à posição. Se ocorrer uma queda de energia, a medição pode ser retomada sem recalibração (a energia precisa ser religada para obter o valor de deslocamento atual após a queda de energia).

Aplicação comum do LVDT [Detecção de planicidade]:

  • Detecção de planicidade da superfície da peçaAo colocar uma sonda LVDT em contato com a superfície de uma peça de trabalho, é possível medir as variações de altura na superfície, avaliando assim sua planicidade.
  • Detecção de planicidade de chapas metálicasDurante a produção de chapas metálicas, uma matriz de LVDTs, combinada com um mecanismo de digitalização automatizado, permite o mapeamento completo da planicidade da superfície de chapas de grandes dimensões.
  • Detecção de planicidade do wafer:Na indústria de semicondutores, a planicidade dos wafers tem um impacto significativo no desempenho dos chips. Os LVDTs podem ser usados ​​para medir com precisão a planicidade das superfícies dos wafers. (Nota: Na detecção da planicidade do wafer, o LVDT precisa ser equipado com sondas leves e um design de baixa força de contato, tornando-o adequado para cenários em que danos à superfície não são permitidos.)

Sensor LVDT LANBAO recomendado

LVDT

 

  • Repetibilidade em nível micrométrico
  • Diversas opções disponíveis de 5 a 20 mm.
  • Opções de saída abrangentes, incluindo sinal digital, analógico e 485.
  • Pressão de sensor de apenas 3N, capaz de detecção não abrasiva em superfícies de metal e vidro.
  • Amplas dimensões externas para atender a diversos espaços de aplicação.
  • Guia de seleção
Tipo Nome da peça Modelo Alcance Linearidade Repetibilidade Saída Grau de proteção
Tipo de sonda combinada Amplificador LVA-ESJBI4D1M / / / Corrente de 4-20mA, três saídas digitais. IP40
Sonda de detecção LVR-VM15R01 0-15 mm ±0,2%FS
(25℃)
8 μm (25 °C) / IP65
LVR-VM10R01 0-10 mm
LVR-VM5R01 0-5 mm
Tipo integrado Sonda de detecção integrada LVR-VM20R01 0-20mm ±0,25%FS
(25℃)
8 μm (25 °C) RS485
LVR-VM15R01 0-15 mm
LVR-VM10R01 0-10 mm
LVR-VM5R01 0-5 mm
LVR-SVM10DR01 0-10 mm

 


Data da publicação: 11 de fevereiro de 2025