Transformateur différentiel à variation linéaire LVDT

Définition de LVDT

Le terme LVDT signifie Transformateur Différentiel Linéaire à Variation. C'est le transducteur inductif le plus largement utilisé qui convertit le mouvement linéaire en signal électrique.

La sortie sur les secondaires de ce transformateur est différentielle, d'où son nom. C'est un transducteur inductif très précis par rapport aux autres transducteurs inductifs.

Construction de LVDT

Caractéristiques principales de la construction

• Le transformateur comprend une bobine primaire P et deux bobines secondaires S1 et S2 enroulées sur un former cylindrique (qui est creux et contient le noyau).

• Les deux bobines secondaires ont un nombre égal de spires et sont placées de chaque côté de la bobine primaire.

• La bobine primaire est connectée à une source AC qui produit un flux dans l'entrefer et des tensions sont induites dans les bobines secondaires.

• Un noyau en fer doux mobile est placé à l'intérieur du former et le déplacement à mesurer est connecté au noyau en fer.

• Le noyau en fer est généralement de haute perméabilité, ce qui aide à réduire les harmoniques et augmente la sensibilité du LVDT.

• Le LVDT est placé à l'intérieur d'un boîtier en acier inoxydable pour fournir un blindage électrostatique et électromagnétique.

• Les deux bobines secondaires sont connectées de telle sorte que la sortie résultante est la différence entre les tensions des deux bobines.

Principe de fonctionnement et mode de fonctionnement

Comme la bobine primaire est connectée à une source AC, un courant alternatif et des tensions sont produits dans les secondaires du LVDT. La sortie dans le secondaire S1 est e1 et dans le secondaire S2 est e2. Ainsi, la sortie différentielle est,

Cette équation explique le principe de fonctionnement du LVDT.

Trois cas se présentent selon l'emplacement du noyau, qui expliquent le fonctionnement du LVDT, comme suit,

• CAS I Lorsque le noyau est à la position nulle (pour aucun déplacement)
  Lorsque le noyau est à la position nulle, le flux reliant les deux bobines secondaires est égal, donc l'efm induite est égale dans les deux bobines. Pour aucun déplacement, la valeur de la sortie eout est nulle car e1 et e2 sont égaux. Cela montre qu'aucun déplacement n'a eu lieu.

• CAS II Lorsque le noyau est déplacé vers le haut de la position nulle (pour un déplacement vers le haut du point de référence)
  Dans ce cas, le flux reliant la bobine secondaire S1 est plus important que le flux reliant S2. En conséquence, e1 sera plus grand que e2. En conséquence, la tension de sortie eout est positive.

• CAS III Lorsque le noyau est déplacé vers le bas de la position nulle (pour un déplacement vers le bas du point de référence). Dans ce cas, la magnitude de e2 sera plus grande que celle de e1. En conséquence, la sortie eout sera négative et indiquera le déplacement vers le bas du point de référence.

Tension de sortie VS Déplacement du noyau Une courbe linéaire montre que la tension de sortie varie linéairement avec le déplacement du noyau.

Quelques points importants concernant la magnitude et le signe de la tension induite dans le LVDT

• Le changement de tension, soit négatif soit positif, est proportionnel au déplacement du noyau et indique la quantité de mouvement linéaire.

• En notant l'augmentation ou la diminution de la tension de sortie, on peut déterminer la direction du mouvement.

• La tension de sortie d'un LVDT est une fonction linéaire du déplacement du noyau.

Avantages du LVDT

• Gamme élevée – Les LVDT ont une très large gamme pour la mesure du déplacement. Ils peuvent être utilisés pour mesurer des déplacements allant de 1,25 mm à 250 mm.

• Aucune perte par frottement – Comme le noyau se déplace à l'intérieur d'un former creux, il n'y a pas de perte de déplacement d'entrée due au frottement, ce qui rend le LVDT très précis.

• Haute entrée et haute sensibilité – La sortie du LVDT est si élevée qu'elle ne nécessite aucune amplification. Le transducteur possède une sensibilité élevée, typiquement d'environ 40 V/mm.

• Faible hystérésis – Les LVDT présentent une faible hystérésis, ce qui assure une excellente reproductibilité dans toutes les conditions.

• Faible consommation d'énergie – La puissance est d'environ 1 W, ce qui est très faible par rapport à d'autres transducteurs.

• Conversion directe en signaux électriques – Ils convertissent le déplacement linéaire en tension électrique, qui est facile à traiter.

Inconvénients du LVDT

• Le LVDT est sensible aux champs magnétiques parasites, il nécessite donc toujours un montage pour le protéger de ces champs.

• Le LVDT est affecté par les vibrations et la température.

Il est conclu qu'ils sont avantageux par rapport à tout autre transducteur inductif.

Applications du LVDT

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