Controle de Posição de um Atuador Linear Utilizando um Sensor LVDT

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

As indústrias constantemente buscam aprimorar a qualidade e flexibilidade dos processos. Para isso são utilizados sensores que permitem o monitoramento dos processos de forma precisa e automática. Existem no mercado sensores de aplicações diversas, que podem ser utilizados para determinar valores essenciais para a realização de determinadas tarefas. Para medições em deslocamentos lineares, o sensor mais aplicado é o LVDT (DIAS, 2015). Os LVDT 's (Linear variable differential transformers) são uma categoria de sensores de deslocamento linear que permite uma medição muito precisa. Chegando até 0,001 mm de precisão (KEYENCE, 2021), podendo ser acompanhada por um sistema supervisório. O sensor possui três bobinas dispostas em série ao longo de um tubo. De forma que um núcleo metálico ferromagnético possa se deslocar no interior das bobinas. A bobina central é chamada de primária e as outras duas bobinas laterais são chamadas de secundárias. O núcleo móvel é unido a uma haste não metálica usada para realizar a medição. A figura 2.1 mostra um esquematico do funcionamento do sensor.

                           Figura 2.1 Esquemático sensor LVDT

              Fonte: Adaptado de Greif, Sassa e Fukuoka (2006).

Segundo Félix et al. (2010) uma corrente alternada de alta frequência (de 1 a 10 KHz) é aplicada à bobina primária, gerando a corrente a ser induzida em cada bobina secundária. Conforme o núcleo se move, a indução nas bobinas secundárias muda, gerando uma variação na tensão de saída. Sendo assim, é necessário que o sinal seja condicionado por meio de um circuito de instrumentação que irá retificar, filtrar e amplificar a saída do transformador. O sensor LVDT é amplamente utilizado para medir grandezas diversas baseado na distância de deslocamento. Por exemplo, ao aplicar uma força a uma mola de constante conhecida, pode-se medir a deformação da mola por meio de um LVDT e então determinar a força aplicada. Outra aplicação possível é a medição de pressão diferencial. Acoplando um LVDT a um tubo de Venturi, a diferença de pressão ao longo do tubo irá atuar o LVDT por meio de membranas. As aplicações acima utilizam o LVDT de forma indireta, pois ele é aplicado em conjunto com um sistema para determinar outros parâmetros que originalmente ele não mede. Uma aplicação que o utiliza diretamente é a de determinar deflexão em vigas ou até em ensaios mecânicos de ruptura (SAVARIS; PINTO, 2017). Também é muito aplicado para controle de qualidade de superfícies de peças usinadas (KEYENCE, 2021). No mercado existem diversos fabricantes que produzem o sensor como a Keyence (2021), a MTS sensors (2021) e a RDP group (2021). Os seus custos são extremamente elevados, sendo os mais baratos próximos a R$ 400,00. O alto custo torna a sua aplicação em laboratórios acadêmicos praticamente inviável. Dessa maneira, esse trabalho visa à construção de um LVDT de pequeno porte com baixo custo e sua aplicação em um sistema de controle de posição de um atuador linear.

Objetivos

O presente trabalho tem como objetivo a construção e calibração de um sensor LVDT de baixo custo para aplicações de controle de posição de um atuador linear, bem como desenvolver um sistema de monitoramento Web para que a leitura dos valores do sensor seja feita de forma remota.

Materiais e métodos

• Esp32;
• Desenvolvimento de um sensor LVDT;
• Montagem dos circuitos de alimentação e instrumentação
• Desenvolvimento da programação do banco de dados;
• Coleta de dados dos sensores para o banco de dados.

Utilizando o Esp32 é feito uma comunicação via internet para que envie um sinal para o atuador e receba do sensor qual posição o atuador está. Esse programa é feito apartir do Node Red com MQTT em dominio público para que seja monitorado de qualquer local com acesso a internet.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DIAS, Rogerio Paulo Ferraz. Transdutor Diferencial de Variação LinearCondicionamento de Sinal e Desmodulação Síncrona. 2015. Dissertação(Mestrado em Engenharia Eletrotécnica)- Faculdade de Engenharia de Lisboa, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Lisboa, 2015.

FELIX, M.; LIZARRAGA, A.; ISLAS, A.; GONZALEZ, A.. Analysis of a ferrofluid core LVDT displacement sensor. Iecon 2010 - 36Th Annual Conference On Ieee Industrial Electronics Society, [S.L.], jan. 2010. IEEE. http://dx.doi.org/10.1109/iecon.2010.5675411.

GREIF, Vladimir; SASSA, Kyoji; FUKUOKA, Hiroshi. Failure mechanism in an extremely slow rock slide at Bitchu-Matsuyama castle site (Japan). Landslides, [S.L.], v. 3, n. 1, p. 22-38, 10 fev. 2006. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1007/s10346-005-0013-0.Keyence Brasil. Disponível em: . Acesso em: 21 de maio de 2021.

MTS Sensors. Disponível em: < https://www.mtssensors.com/Products/IndustrialPositionSensors?creative=249847231389&keyword=lvdt%20sensor&matchtype=p&network= g&device=c&gclid=CjwKCAjwtJ2FBhAuEiwAIKu19iM8hXwVQAxth21OzNXTBv5Puy qnBAhwwBe3NId7_5L7qyh2HPPkzBoCzfsQAvD_BwE>. Acesso em: 21 de maio de 2021.

RDP Group. Disponível em: . Acesso em: 21 de maio de 2021.

SAVARIS, G.; PINTO, R. C. A.. Influence of coarse aggregate on shear resistance of selfconsolidating concrete beams. Revista Ibracon de Estruturas e Materiais, [S.L.], v. 10, n. 1, p. 30-40, fev. 2017. FapUNIFESP (SciELO). http://dx.doi.org/10.1590/s1983-41952017000100003

[ID:34] Autor: - Criado em: 2021-04-27 23:10:15 - [ Compartilhar ]