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L'influence de la température sur les LVDT
Découvrez comment les variations de température peuvent influencer les performances et le choix des capteurs de position LVDT.
Les capteurs de position LVDT sont reconnus depuis de nombreuses années comme une solution fiable pour le retour de position linéaire dans des applications de laboratoire, industrielles, militaires et aérospatiales. Ils permettent de mesurer avec précision des déplacements linéaires allant de quelques millimètres jusqu'à environ un demi-mètre, tout en fonctionnant sur une large plage de températures. Bien que la stabilité de la sortie des capteurs de position linéaires LVDT soit adaptée à de nombreuses applications, elle n’est pas à l’abri des variations de température. Les effets de température peuvent être importants dans certaines applications spécifiques telles que les avions, les équipements sous-marins et les turbomachines.
Signaux de sortie des LVDT CA et CC
La température de fonctionnement maximale des capteurs de position LVDT alimentés en courant alternatif est de l'ordre de 150 °C, car leur électronique de conditionnement peut être déportée. À l'inverse, les LVDT alimentés en courant continu, dont l'électronique est intégrée au boîtier du capteur, sont limités par les caractéristiques des matériaux constituant le module de conditionnement du signal. Les LVDT alimentés en courant continu peuvent fonctionner jusqu'à -40 °C, à condition que la température reste pratiquement constante.
Types de matériaux
L'effet des variations de température sur les propriétés magnétiques du matériau constituant le noyau d'un LVDT est faible et n'a qu'une influence négligeable sur le fonctionnement du transformateur dans sa plage normale de températures. Pour compenser les effets de la dilatation thermique des matériaux qui les composent, les LVDT sont conçus pour se dilater symétriquement à partir de leur centre vers leurs deux extrémités. Les nouvelles techniques de fabrication et l'utilisation de matériaux spécifiques permettent également aux LVDT de fonctionner dans des environnements particulièrement contraignants, notamment soumis à des températures très basses ou très élevées.
Les LVDT sur mesure peuvent être conçus pour fonctionner à des températures continues allant jusqu’à 200 °C. Les températures nominales élevées sont obtenues en utilisant des matériaux de construction spéciaux pour les capteurs de position linéaires et des soudures à point de fusion élevé.
Température ambiante
Les variations de température ambiante ont un effet prévisible sur le fonctionnement d’un LVDT fonctionnant en courant alternatif et continu. L'électronique de conditionnement permet de compenser les variations du courant primaire sur les LVDT alimentés en courant alternatif. En revanche, cette solution n'est généralement pas applicable aux LVDT alimentés en courant continu, en raison des contraintes d'encombrement.
Dilatation mécanique et propriétés électriques
Les variations de température peuvent affecter le signal de sortie d’un LVDT de plusieurs manières différentes, notamment par une dilatation mécanique et des changements dans les propriétés électriques du capteur. La dilatation mécanique provoque un déplacement relatif entre le noyau et les enroulements du LVDT. Il en résulte un faux signal de déplacement du noyau, qui se traduit par une erreur de décalage du zéro.
La température peut également modifier les propriétés électriques du LVDT en faisant varier le courant d'excitation du primaire ou les propriétés magnétiques du matériau du noyau. Cela produit un changement de facteur d’échelle ou une erreur de décalage.
Stabilisation du courant primaire
Une source d'excitation à courant constant constitue une solution simple, mais pas toujours applicable, pour limiter les effets de la température. Lorsqu'une telle source n'est pas disponible, il est possible de stabiliser partiellement le courant primaire en insérant une résistance externe de forte valeur en série avec l'enroulement primaire.
Variation de résistance induite par la température
Une hausse de la température du transformateur entraîne une augmentation de la résistance du fil de cuivre utilisé pour réaliser les enroulements des bobines primaires et secondaires. La conséquence la plus directe de cette augmentation de la résistance est une augmentation de l’impédance primaire.
