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Capteurs de position LVDT
Capteurs de déplacement inductifs avec palpeur, retour par ressort, rotules ou noyau libre
Guide sur ces capteurs
Contenu
Des questions de base sur les capteurs de déplacement ? Vous trouverez ici les réponses
Principe de mesure inductif linéaire
La saisie des valeurs de mesure s'effectue sans contact. Notre portefeuille comprend exclusivement des capteurs de déplacement LVDT. Pour être complet, on distingue deux types de capteurs de déplacement inductifs
Circuit en demi-pont (principe de l'inductance différentielle)
Circuit LVDT (Linear Variable Differential Transformator)
Un capteur de déplacement LVDT se compose d'un corps creux protégé contre la corrosion et assurant un blindage magnétique, d'une bobine primaire (enroulement primaire), de deux bobines secondaires placées l'une derrière l'autre (enroulements secondaires) et d'une tige poussoir avec un noyau de fer doux à l'extrémité (alliage fer-nickel à haute perméabilité). La tige poussoir peut être déplacée axialement dans le corps creux au-dessus des bobines sans contact et utilise le principe de mesure inductif comme transformateur différentiel linéaire variable : LVDT.
En règle générale, l'enroulement primaire est alimenté par une tension alternative (tension d'excitation ou tension primaire) avec une fréquence constante dans la plage de 1...10 kHz. Cette tension alternative est induite dans les bobines secondaires - selon la position du noyau de fer doux - dans les deux enroulements secondaires, les bobines secondaires étant connectées en série en opposition de phase.
Par rapport au montage en demi-pont, le LVDT présente l'avantage que les bobines LVDT sont enroulées de manière à ce que les variations de longueur mécaniques des bobines, provoquées par les changements de température, se compensent largement.
Si le noyau de fer doux est exactement centré entre les bobines secondaires, la tension de sortie est de 0 V, car les champs magnétiques dans les bobines secondaires s'annulent . Si le noyau de fer doux est déplacé axialement, la tension induite change en fonction de la direction : elle augmente constamment dans une bobine secondaire et, en même temps, la tension diminue constamment dans l'autre bobine secondaire.
État 1 : déplacez le noyau de fer doux vers la droite, de sorte qu'il s'agisse d'un couplage inégal et que la tension augmente. (1)
État 2 : si le noyau de fer doux se trouve au milieu des deux bobines secondaires, la tension de sortie est de 0 V (2), car les champs magnétiques dans les deux bobines secondaires s'annulent mutuellement.
État 3 : déplacez le noyau de fer doux vers la gauche pour qu'il s'agisse d'un couplage inégal et que la tension augmente également. (3)
Conformément au circuit, le signal de sortie résulte de la différence entre ces deux tensions. Cela signifie que lorsque le noyau est déplacé, le signal de sortie diminue / augmente selon la direction jusqu'à la position centrale et qu'il augmente / diminue à nouveau lorsque le noyau continue à se déplacer avec une rotation de phase de 180°.
Avantages des capteurs LVDT
- Petites courses de mesure très facilement réalisables
- Sans usure et sans entretien
- Principe de mesure absolu - pas d'offset
- Très bien adapté aux mouvements oscillants
- Adapté aux très hautes températures
- Largement insensible aux changements de température grâce à la technique LVDT
- Versions étanches à la pression pour une pression atmosphérique élevée
- Adapté aux vitesses de réglage élevées
- Résistant à la CEM si le choix des matériaux est approprié
Signal, amplificateur, protocole
Un LVDT est un transformateur différentiel qui est alimenté par une tension alternative (AC) et qui génère également une tension alternative (AC) comme signal de sortie.
Afin d'obtenir un signal de sortie utilisable de manière polyvalente, les capteurs de déplacement inductifs sont proposés avec une électronique de traitement adaptée, comme par exemple le IMA2LVDT, ou avec une électronique d'amplification de mesure intégrée. Cette dernière se compose d'un oscillateur pour générer la tension d'excitation, d'un démodulateur et d'une image différentielle, ainsi que d'un amplificateur de sortie avec filtre. Grâce aux différentes plages de tension de sortie réalisables, les capteurs de déplacement s'adaptent facilement aux dispositifs de mesure, de commande et de régulation les plus divers.
Le rapport des tensions est évalué de manière différentielle par l'électronique et généralement converti en un signal de sortie normalisé (0...10 V, 4...20 mA, etc.). Dans la plage de mesure spécifiée, les capteurs LVDT présentent une très bonne linéarité.
Tension d'alimentation - tension de sortie : pour les systèmes inductifs avec module d'amplification externe, une tension d'entrée de 10 VRMS entre 500 Hz - 5 kHz est nécessaire. Les types de DC-DC sont la plupart du temps fixés à ±15 volts ou 24 VDC.
Mais si, par exemple, un capteur de déplacement potentiométrique dispose d'une alimentation en tension continue et d'une électronique de traitement pour les signaux de mesure en tension continue, il est possible d'équiper un capteur de déplacement inductif d'une électronique DC qui génère la tension alternative en interne dans le capteur (oscillateur) et reconvertit le signal de mesure en une tension continue (démodulateur), comme le montre schématiquement le schéma 2. Ainsi, le capteur de déplacement DG est simplement alimenté en tension continue de ±15V ou 24V et fournit à la sortie 0..5 V / ±5 V / 0..10 V / ±10 V / 0..20 mA / 4..20 mA comme valeur de mesure.
Le certificat de mesure établi avec toutes les données importantes sur la tolérance de linéarité, la sensibilité, etc. est fourni.
Les capteurs linéaires inductifs sont des systèmes robustes de mesure absolue avec une résolution allant jusqu'à 20 µm. Ils conviennent aux applications avec de petites courses et surtout aux applications dans lesquelles des mouvements oscillants avec une dynamique élevée ou des accélérations importantes doivent être détectés. Il est également possible de réaliser des applications qui nécessitent des versions étanches à la pression jusqu'à 30 bars.
Nos capteurs linéaires LVDT détectent des courses de mesure mécaniques de 1,3 mm à 940 mm. De plus, la durée de vie du capteur est illimitée, car la saisie des valeurs de mesure s'effectue sans contact. Pour une multitude d'applications, des variantes sont disponibles sous forme de sondes avec retour par ressort, avec noyau détaché ou avec rotules pour compenser le décalage latéral.
Et malgré la richesse des variantes, certaines applications exigeantes nécessitent une adaptation des capteurs. MEGATRON est votre partenaire pour ce processus d'adaptation. Pour la réalisation de tâches de mesure spécifiques, nous mettons à votre disposition notre longue expérience et notre vaste savoir-faire en matière d'applications pour un design-in optimal ; et ce, même à partir d'un nombre de pièces relativement faible.