Sensores Inductivos

Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos. Son de gran utilización en la industria, tanto para aplicaciones de posicionamiento como para detectar la presencia de objetos metálicos en un determinado contexto (control de presencia o de ausencia, detección de paso, de atasco, de posicionamiento, de codificación y de conteo).

Los sensores inductivos son aquellos que producen una modificación de la inductancia o inductancia mutua por variaciones en un campo magnético. Esta variaciones pueden ser fruto de perturbaciones en el campo, o modificación de la distancia de influencia del campo. Estan los dos tipos: la reluctancia variable y la inductancia mutua.

Reluctancia variable

Este tipo de sensor se basa en la ley:

donde φ es el flujo de campo magnético, I es la corriente y N es el número de vueltas del inductor.

Pero el flujo magnético es igual al cociente entre la fuerza magnetomotriz M y la reluctancia magnética R, y además, M = NI, por lo que:

Para una bobina de longitud L y sección de área A, donde la longitud sea mucho mayor que el diámetro de las espiras se tiene:

donde

μr es la permeabilidad relativa del núcleo

L = recorrido de las líneas de campo en el aire.

A = Area delas bobinas.

Normalmente se aprovechan las variaciones de la longitud y de la permeabilidad. Cuando lo que varía es la distancia L se está hablando de sensores de entrehierro variable, y cuando lo que varia es la permeabilidad se dice que se está hablando de sensores de núcleo móvil.

Esto sensores tiene los siguientes problemas:

• Los campos magnéticos parásitos afectan a L, por lo que se deben apantallar.
• La relación L y R no es constante y varía hacia los extremos.
• L y R son inversamente proporcionales, por lo que las medidas serán normalmente no lineales.
• La temperatura de trabajo debe ser menor a la de Curie del material usado.

Por contra tienen la siguientes ventajas:

• La humedad los afecta muy poco.
• Tiene poca carga mecánica.
• Y una alta sensibilidad.

Inductancia mutua (LVDT)

Este tipo de sensores se basa en la variación de la inductancia mutua entre un primario y cada uno de los dos secundarios al desplazar el núcleo. La denominación LVDT viene de Linear Variable Differential Transformer.

Aunque este dispositivo cambia la impedancia mutua, la salida es una tensión alterna modulada, no un cambio de impedancia. Tiene como limitaciones que en el centro la inductancia mutua no se anula, por deficiencias en el proceso de construcción. Además existe la presencia de armónicos en la salida.

Sin embargo tiene las siguientes ventajas:a. Resolución infinita.b. Poca carga mecánica.c. Bajo rozamiento: vida ilimitado y alta fiabilidad.d. Ofrecen aislamiento eléctrico entre el primario y el secundario.e. Aísla el sensor (vástago) del circuito eléctricof. Alta repetibilidad.g. Alta linealidad.
Tiene alcances desde 100 micrometro hasta 25 centímetros.