Capteurs LVDT
Les LVDT (transformateur différentiel variable linéaire) sont des capteurs électromécaniques couramment utilisés pour convertir le déplacement linéaire d'un objet auquel ils sont mécaniquement couplés en un signal électrique correspondant. Proposés avec différentes options de boîtiers, les LVDT possèdent une durée de vie extrêmement longue dans les environnements difficiles et dans les applications critiques. Ces capteurs sont dotés d'un couplage magnétique inductif sans frottement et sans contact garantissant une durée de vie extrêmement longue et une résolution pratiquement infinie. Il existe diverses options de boîtiers en stock et sur mesure qui sont disponibles afin de répondre aux besoins des applications les plus exigeantes.
Caractéristiques des LVDT
Fonctionnement sans frottement
L’une des caractéristiques les plus importantes d’un LVDT est son fonctionnement sans frottement. Dans des conditions normales d’utilisation, il n’y a pas de contact mécanique entre le noyau et la bobine du LVDT, il n’y a donc pas de frottement, d’entraînement ou d’autres sources de friction. Cette caractéristique est particulièrement utile pour les essais de matériaux, les mesures de déplacement par vibration et les systèmes de mesure dimensionnelle à haute résolution.
Résolution infinie
Étant donné qu’un LVDT fonctionne selon les principes du couplage électromagnétique dans une structure sans frottement, il peut mesurer des changements infiniment petits de la position du noyau. Cette capacité de résolution infinie n’est limitée que par le bruit du conditionneur de signal LVDT et la résolution de l’écran de sortie. Ces mêmes facteurs confèrent au LVDT une répétabilité exceptionnelle.
Durée de vie mécanique illimitée
Comme il n’y a normalement aucun contact entre le noyau du LVDT et la structure de la bobine, aucune pièce ne peut frotter ou s’user. En d’autres termes, un LVDT dispose d’une durée de vie mécanique illimitée. Ce facteur est particulièrement important dans les applications nécessitant une grande fiabilité, telles que les avions, les satellites et les véhicules spatiaux, ainsi que les installations nucléaires. Il est également extrêmement intéressant pour de nombreux systèmes de contrôle des processus industriels et d’automatisation des usines.
Résistance aux dommages causés par les dépassements de course
L’alésage interne de la plupart des LVDT est ouvert aux deux extrémités. En cas de dépassement de course imprévu, le noyau peut passer complètement à travers l’ensemble de la bobine du capteur sans causer de dommages. La capacité du LVDT à résister à une surcharge d’entrée de position en fait un capteur approprié pour des applications telles que les extensomètres qui sont fixés aux échantillons de test de traction dans les machines d’essais statiques de matériaux.
Répétabilité du point neutre
L’emplacement du point neutre intrinsèque d’un LVDT est extrêmement stable et facilement répétable, même sur une très large plage de températures de fonctionnement. Le LVDT est donc un excellent capteur de position neutre pour les systèmes de contrôle en boucle fermée et les instruments d’équilibrage à servocommande de haute performance.
Sensibilité sur un seul axe
Un LVDT réagit au mouvement du noyau le long de l’axe de la bobine, mais est généralement insensible au mouvement transversal du noyau ou à sa position radiale. Ainsi, un LVDT peut généralement fonctionner sans effet indésirable dans les applications impliquant des éléments mobiles désalignés ou flottants, et dans les cas où le noyau ne se déplace pas avec précision en ligne droite.
Bobine et noyau séparables
Étant donné que la seule interaction entre le noyau et la bobine d’un LVDT est le couplage magnétique, il est possible d’isoler la bobine du noyau en insérant un tube non magnétique entre le noyau et l’alésage. De cette manière, un fluide sous pression peut être contenu dans le tube, dans lequel le noyau est libre de se mouvoir, tandis que l’ensemble de la bobine n’est pas sous pression. Cette fonction est souvent présente dans les LVDT utilisés pour le retour de position de la bobine dans les vannes proportionnelles et/ou les servovannes hydrauliques.
Réponse dynamique rapide
L’absence de frottement lors d’un fonctionnement ordinaire permet à un LVDT de réagir très rapidement aux changements de position du noyau. La réponse dynamique d’un capteur LVDT lui-même n’est limitée que par les effets d’inertie de la faible masse du noyau. Le plus souvent, la réponse d’un système de détection LVDT est déterminée par les caractéristiques du conditionneur de signal.
Sortie absolue
Un LVDT est un dispositif avec une sortie absolue, par opposition à un dispositif avec une sortie incrémentielle. Cela signifie qu’en cas de perte de puissance, les données de position envoyées par le LVDT ne seront pas perdues. Lorsque le système de mesure est redémarré, la valeur de sortie du LVDT sera la même qu’avant la panne de courant.
Résistant à l’environnement
Les matériaux et les techniques de construction utilisés dans l’assemblage d’un LVDT permettent d’obtenir un capteur robuste et durable, résistant à diverses conditions environnementales. Le collage des enroulements est suivi d’un enrobage en époxy dans le boîtier, ce qui permet d’obtenir une résistance supérieure à l’humidité, ainsi qu’une capacité à supporter des chocs importants et des niveaux de vibration élevés sur tous les axes. Le blindage magnétique interne à haute perméabilité réduit les effets des champs des courants alternatifs externes. Le boîtier et le noyau sont fabriqués dans des matériaux résistants à la corrosion, le boîtier assurant en outre une protection magnétique supplémentaire. Lorsque le capteur doit être exposé à des vapeurs ou à des liquides inflammables ou corrosifs, ou fonctionner dans un fluide sous pression, le boîtier et l'ensemble bobiné peuvent être rendus hermétiques au moyen de différents procédés de soudage. Les LVDT standard peuvent fonctionner sur une large plage de températures. Si nécessaire, ils peuvent également être conçus pour fonctionner à des températures cryogéniques ou, grâce à l'utilisation de matériaux spécifiques, supporter les températures élevées et les niveaux de rayonnement rencontrés dans de nombreux réacteurs nucléaires.
