LDVT

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Transductores de
Desplazamiento Lineal

13.1 Introducción y objetivos
Los transductores de desplazamiento lineal miden el movimiento de un cuerpo a lo largo de
una trayectoria rectilínea. Además de su empleo como elementos primarios, son usados con
frecuencia como componentes secundarios en sistemas de medición, donde un cambio en
otra magnitud física como la presión, fuerza,aceleración o la temperatura, es traducido a un
cambio de resistencia y, a su vez, este cambio traduce un desplazamiento lineal.
A lo largo del capítulo se estudian los distintos transductores de desplazamiento
atendiendo a distintos principios físicos operativos. Para cada uno de ellos se describen sus
campos de aplicación. Los principios físicos estudiados son comunes a otros muchos
transductores dela asignatura y de otros capítulos. Por ejemplo, el efecto piezoeléctrico es
el fundamento de un grupo destacado de acelerómetros.
13.2 Potenciómetro resistivo
Consta de un elemento resistivo y un contacto móvil, como indica la figura. La tensión de
salida se obtiene a partir de la aplicada, midiendo en el punto de contacto móvil con
respecto a uno de sus extremos. El cuerpo cuyo movimientose desea medir se conecta al
contacto. Los cambios producidos en la tensión de salida guardan una relación lineal con
los desplazamientos observados.

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Instrumentación Electrónica. Juan José González de la Rosa

Elemento resitivo
Contacto móvil

Fig. 1. Esquema simple de un
potenciómetro resistivo.

Dependiendo del material empleado para construir la pista resistivaexisten tres tipos
básicos de potenciómetros: de arrollamiento conductor, de película de carbón y de película
de plástico. Los primeros constan de un arrollamiento de cable conductor realizado sobre
una pista no conductora. Cuando el contacto móvil se desliza a lo largo de la pista resistiva
va realizando sucesivos contactos con las vueltas del arrollamiento. En consecuencia, la
resolución deltransductor viene dada por la distancia entre vuelta y vuelta.
Se mejora ostensiblemente la resolución en potenciómetros de película de carbón o de
película conductora de plástico; quedando limitada, en teoría, al tamaño de los granos que
constituyen la película resistiva. Los potenciómetros de película permiten obtener
resoluciones de hasta 1 parte en 105. En la práctica, la resolución estálimitada por las
dificultades mecánicas de acoplo del muelle que mantiene al elemento móvil en contacto
con la pista resistiva.
La mayor parte de las dificultades operativas de los potenciómetros suceden en el punto
de contacto entre el elemento móvil deslizante y la pista resistiva. El problema más común
suele ser el polvo acumulado debajo del elemento deslizante que contribuye a un aumentode la resistencia medida y, consecuentemente, introduce un error adicional a la medida. Los
movimientos veloces de la parte móvil pueden ocasionar rebotes, que provocan salidas
eléctricas intermitentes. La fuerza de fricción puede ser un problema cuando al
potenciómetro se aplican fuerzas del mismo orden de magnitud, ya que sólo una parte de
ellas se traducen en movimientos efectivos.
Laesperanza de vida de estos transductores se mide en números de ciclos. Los de
película de plástico tienen la mayor duración, 30 millones de ciclos. En consecuencia, en
términos de esperanza de vida y resolución, los de películas de carbón y de plástico son
claramente superiores, aunque los de arrollamiento conductor poseen menor coeficiente de
temperatura. Esto supone menos desviación térmica enlas características estáticas y
dinámicas.
Un valor típico de precisión para potenciómetros es ±1 % de fondo de escala. Existen
modelos capaces de medir entre los rangos ±2 mm, ±1 m.

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13 Transductores de Desplazamiento Lineal

13.3 Transformador lineal variable diferencial (LVDT)
13.3.1 Descripción física del LVDT
El transformador lineal variable diferencial (LVDT;...