STORIA E CURIOSITÀ
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Claudia Taschera*
Storia dell’LVDT Trasformatore Differenziale a Variazione Lineare
THE HISTORY OF LVDT (LINEAR VARIABLE DIFFERENTIAL TRANSDUCER) Position and displacement are fundamental physical quantities whose measurement is present in every sector, from industrial applications to control and monitoring. This includes the design, implementation and functional controls of servo systems where applicability and functionality are essential features. When sensors for measuring such quantities are considered, the available technologies are the resistive, magnetostrictive, Hall Effect and vibrating strings ones that, however, do not reach the same accuracy, repeatability and reliability in an extended temperature range as the LVDT. The success and future perspective in LVDT’s needs are supported by the continuous demand and presence in aircraft, military, industrial and nuclear equipment projects. The technological construction simplicity of the LVDT is supported by the absence of aging. RIASSUNTO Posizione e spostamento sono grandezze fisiche fondamentali la cui misura è presente in ogni settore, da quello industriale al controllo e sorveglianza. Rientrano in questa misura il dimensionamento, l’attuazione e i controlli funzionali di servosistemi dove applicabilità e funzionalità sono caratteristiche imprescindibili. Nel panorama dei sensori e trasduttori dedicati a questa misura troviamo la tecnologia resistiva, magnetostrittiva, effetto Hall e le corde vibranti che comunque non raggiungono l’accuratezza, ripetibilità e affidabilità in un campo esteso di temperatura dell’LVDT. Il successo e la prospettiva nel fabbisogno di LVDT sono confortati dalla continua richiesta e presenza nei progetti di apparati di aeromobili, militari, industriali e nucleari. La semplicità tecnologica costruttiva dell’LVDT è confortata dall’assenza d’invecchiamento.
Per esempio, il brevetto U.S. Patent 808,944 (Porte & Currier, 2 Gennaio 1906) descrive l’uso di un trasformatoL’LVDT è stato usato come dispositivo di re differenziale variabile come disposicontrollo elettrico da oltre 100 anni. tivo d’inversione senza contatto di un motore AC. Il circuito mostrato in Fig. 1 ha un avvolgimento di un motore a induzione a due fasi connesso a un paio di secondari, a loro volta connessi in differenziale. L’eccitazione originale per quell’avvolgimento del motore è collegata al primario del trasformatore differenFigura 1 - Brevetto Porter & Currier ziale. Il nucleo mobile è (semplificato), il primo trasformatore differenziale variabile accoppiato a una leva. STORIA RECENTE DELLO SVILUPPO DELL’LVDT
L’altro avvolgimento del motore è connesso alla propria usuale sorgente di alimentazione. C’è una inversione di fase di 180° della tensione di uscita dal trasformatore differenziale, quando il nucleo passa per il centro. Questo cambiamento di fase modifica la fase relativa tra gli avvolgimenti del motore di 180°, provocando l’inversione del senso di rotazione del motore. L’ampiezza della tensione applicata all’avvolgimento controllato del motore è, naturalmente, determinata dalla posizione del nucleo. La rotazione del motore si inverte senza contatti, evitando i conseguenti archi o scintille. Questo tipo di trasformatore differenziale dev’essere dimensionato per adattarsi alla potenza richiesta del motore elettrico, così da soddisfare i requisiti dei sistemi di misura. Tuttavia, è storicamente importante, perché usa un nucleo mobile magnetico e coassiale per variare l’accoppiamento, e quindi la mutua induttanza dei secondari posti simmetricamente, con il risultato di un’uscita differenziale con reversibilità di fase che varia in funzione della posizione del nucleo. Questa caratteristica lo fa diventare il diretto antenato del moderno LVDT e lo differenzia dai dispositivi a riluttanza variabile.
* Articolo tratto liberamente dal contributo di E.E. Herceg su “Handbook of Measurement and Control – Schaevitz” da Claudia Taschera (DSPM Industria, Milano – info@dspmindustria.it). Herman Schaevitz, laureato al MIT in Ingegneria Elettrica nel 1938, ha progettato e brevettato diverse tecnologie per i sensori, in particolare LVDT, promuovendone la divulgazione conoscitiva di base e applicativa. Per questo LVDT è spesso associato al nome di Schaevitz.
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2/19 ƒ 153
