Conception, utilisation et avantages des LVDT

Les LVDT s'imposent lorsque fiabilité, robustesse et précision de la détection de position sont essentielles. Découvrez pourquoi...

Le LVDT (Linear Variable Differential Transformer) est un type de capteur de position qui convertit la position ou le mouvement linéaire d'un objet mesuré en une sortie électrique proportionnelle pour lecture par un opérateur ou un système de contrôle. L'application des LVDT se fait généralement sur des plages faibles à moyennes (±0,250 mm à ±250 mm). Les LVDT peuvent être conçus pour des températures allant des plages cryogéniques -150°C jusqu'à 537°C. Le LVDT fonctionne sans frottement, est très robuste dans les environnements difficiles, possède une précision et une répétabilité excellentes, et a une résolution et durée de vie quasi infinies.

Principe de fonctionnement

L'animation ci-dessous montre la sortie brute du LVDT lorsque l'objet mesuré déplace le noyau du LVDT. Dans la plupart des applications, le boîtier du LVDT est monté dans une position fixe, tandis que l'objet mesuré est mécaniquement lié au noyau mobile du LVDT. Lorsque le noyau se déplace, la sortie du LVDT change comme le montre l'animation.

Un LVDT se compose de deux éléments : un boîtier fixe contenant l'enroulement primaire unique avec deux enroulements secondaires S1 et S2, et un noyau mobile construit en matériau ferromagnétique et relié mécaniquement à l'objet mesuré. Il n'y a pas de contact physique entre le boîtier et le noyau.

La bobine primaire unique est centrée dans le boîtier et alimentée par un signal CA. Couplée magnétiquement par le noyau, une tension est induite dans chacun des deux enroulements secondaires symétriques connectés dans un circuit série-opposé. La tension effective et la sortie LVDT correspondent à la différence entre chaque secondaire.

When the core moves away from the center of the LVDT, known as the null point, the signal from the primary will be coupled to one secondary more than the other. In Figure 1, as the core moves over S1, the voltage output of S1 increases. As the core moves over S2, the output of S2 increases. The value of (S1 – S2) and (S2 – S1) becomes a linear function of the core position as it moves toward S1 and S2, respectively.

Le signal de sortie AC peut être transformé en signal sortie DC linéaire

La sortie caractéristique d'un LVDT à courant alternatif est illustrée sur la figure 2. Lorsque le noyau s'éloigne du point zéro dans l'une ou l'autre direction à l'intérieur de la plage du LVDT, les sorties de tension (S1 - S2) et (S2 - S1) augmentent proportionnellement.	Figure 2 - L'amplitude du signal alternatif augmente à mesure que le noyau s'éloigne du point zéro dans l'une ou l'autre direction..
Figure 3 - La phase de la sortie du LVDT se déplace brusquement de 180° lorsque le noyau passe par le point zéro.	La figure 3 montre la relation entre le noyau et l'angle de phase entre les enroulements primaire et secondaire. Lorsque le noyau traverse le point zéro, la phase du signal de sortie se déplace brusquement de 180°, comme le montre la figure 3, ce qui permet à l'utilisateur ou à l'électronique de conditionnement du signal de déterminer de quel côté du point zéro se trouve le noyau. En tant que transformateur inductif, le LVDT nécessite une tension d'excitation alternative à travers le primaire et produit une sortie alternative à travers les secondaires. Dans les LVDT modernes, le signal d'excitation requis est d'environ 3 Vrms et les fréquences vont de 1 kHz à 10 kHz. L'électronique de soutien et les conditionneurs de signaux fournissent le signal d'excitation et mesurent la sortie. Les conditionneurs de signaux démodulent la sortie AC de faible amplitude et produisent une tension DC, un courant ou une sortie numérique qui peut être mesurée par la plupart des compteurs et des systèmes de contrôle.
Dans certains cas, l'électronique de conditionnement du signal peut être intégrée au LVDT. Souvent appelés LVDT à courant continu, le capteur est alimenté par une tension DC (12 ou 24VDC), et livre une sortie à courant continu linéairement proporitionnelle à la position du noyau (+/.-10V ou 4-20 mA). Les LVDT à courant continu combinent ainsi les avantages de la technologie LVDT avec la praticité de fournir et de lire un signal à courant continu.	Figure 4 - La sortie d'un conditionneur de signal LVDT est un signal linéaire en courant continu qui peut être accepté par la plupart des systèmes d'acqusition, automates et afficheurs.

La sortie caractéristique d'un LVDT à courant alternatif est illustrée sur la figure 2. Lorsque le noyau s'éloigne du point zéro dans l'une ou l'autre direction à l'intérieur de la plage du LVDT, les sorties de tension (S1 - S2) et (S2 - S1) augmentent proportionnellement.

Figure 2 - L'amplitude du signal alternatif augmente à mesure que le noyau s'éloigne du point zéro dans l'une ou l'autre direction..

Figure 3 - La phase de la sortie du LVDT se déplace brusquement de 180° lorsque le noyau passe par le point zéro.

La figure 3 montre la relation entre le noyau et l'angle de phase entre les enroulements primaire et secondaire. Lorsque le noyau traverse le point zéro, la phase du signal de sortie se déplace brusquement de 180°, comme le montre la figure 3, ce qui permet à l'utilisateur ou à l'électronique de conditionnement du signal de déterminer de quel côté du point zéro se trouve le noyau. En tant que transformateur inductif, le LVDT nécessite une tension d'excitation alternative à travers le primaire et produit une sortie alternative à travers les secondaires. Dans les LVDT modernes, le signal d'excitation requis est d'environ 3 Vrms et les fréquences vont de 1 kHz à 10 kHz. L'électronique de soutien et les conditionneurs de signaux fournissent le signal d'excitation et mesurent la sortie. Les conditionneurs de signaux démodulent la sortie AC de faible amplitude et produisent une tension DC, un courant ou une sortie numérique qui peut être mesurée par la plupart des compteurs et des systèmes de contrôle.

Dans certains cas, l'électronique de conditionnement du signal peut être intégrée au LVDT. Souvent appelés LVDT à courant continu, le capteur est alimenté par une tension DC (12 ou 24VDC), et livre une sortie à courant continu linéairement proporitionnelle à la position du noyau (+/.-10V ou 4-20 mA). Les LVDT à courant continu combinent ainsi les avantages de la technologie LVDT avec la praticité de fournir et de lire un signal à courant continu.

Figure 4 - La sortie d'un conditionneur de signal LVDT est un signal linéaire en courant continu qui peut être accepté par la plupart des systèmes d'acqusition, automates et afficheurs.

Une large gamme de capteurs LVDT pour différents usages

HL-750 - ATEX

Capteur de déplacement LVDT | ± 25 mm à ± 250 mm | ATEX

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