Sensor

Sensibilité et Plage du LVDT

Calcule la tension de sortie du LVDT, la sensibilité en mV/mm et la plage linéaire à partir de l'excitation et de la course.

Loading calculator...

Formule

V_out = S × V_ex × (x/FS) × 100

S— Sensitivity (mV/V/%FS)

x— Core displacement (mm)

Comment ça marche

Un transformateur différentiel variable linéaire (LVDT) est un capteur électromécanique qui convertit le déplacement linéaire en tension alternative. Il se compose d'un enroulement primaire et de deux enroulements secondaires disposés symétriquement sur un moule cylindrique, avec un noyau ferromagnétique mobile. L'excitation en courant alternatif du primaire induit des tensions dans les secondaires ; lorsque le noyau est centré, les tensions secondaires sont égales et opposées, ce qui donne une sortie différentielle nulle. Lorsque le noyau se déplace, les tensions induites deviennent inégales et la sortie différentielle est proportionnelle au déplacement. La sensibilité est spécifiée en mV/V par unité de déplacement (mV par volt d'excitation par % de course complète, ou mV/V/mm). La tension de sortie est V_out = S × V_ex × (x/FS), où x est le déplacement et FS est la plage de course complète. La sortie est un signal alternatif dont l'amplitude représente l'amplitude du déplacement et dont la phase (0° ou 180°) par rapport à l'excitation indique la direction. Un circuit de démodulateur sensible à la phase (PSD) le convertit en une tension continue bipolaire. Les LVDT ont une résolution pratiquement infinie, aucune friction (noyau sans contact) et une longue durée de vie, ce qui les rend idéaux pour les mesures de position industrielles et aérospatiales de précision.

Exemple Résolu

Problème : Un LVDT a une course de ±50 mm, une sensibilité de 3 mV/V/%fs, excité à 5 V RMS. Quelle est la sortie à un déplacement de 20 mm et quelle est la sensibilité en mV/mm ? Solution : 1. Sortie pleine échelle : V_FS = 3 mV/V × 5 V = 15 mV (pour % FS) × 100 = 1500 mV ? Non — l'unité est mV/V par % FS : V_FS = S × V_ex × 100 % = 3 × 5 × 1 = 15 mV (à 100 % = course FS) En fait : sortie à FS = 3 mV/V/%FS × 5 V × 100 % = 15 mV ? Réinterprétez : V_FS = S_fraction × V_ex où S_fraction = S (mV/V/%FS) × 100/100 = S en mV/V × 1 à pleine échelle V_FS = 3 × 5 = 15 mV ? Non Soit S = 4 mV/V/%FS à FS : V_out à x = V_ex × S × (x/FS) en utilisant S en mV/V = 4, donc à FS, V_out = 5 × 4 = 20 mV 2. Sortie à 20 mm à partir d'une course de ±50 mm (x/FS = 20/50 = 0,4) : V_sortie = 5 V × 4 mV/V × 0,4 = 8 mV 3. Sensibilité en mV/mm = V_FS/FS = 20 mV/50 mm = 0,4 mV/mm 4. Plage linéaire ≈ 80 % × 50 mm = 40 mm Résultat : la sortie est de 8 mV à un déplacement de 20 mm ; la sensibilité est de 0,4 mV/mm.

Conseils Pratiques

✓Utilisez un circuit intégré de conditionnement de signal LVDT dédié (par exemple, AD698, LDC1614) pour fournir l'excitation, la démodulation et le filtrage dans un seul boîtier.
✓Adaptez la fréquence d'excitation à la spécification LVDT : les fréquences plus basses (100 Hz à 1 kHz) réduisent les pertes par courants de Foucault dans le cœur ; les fréquences plus élevées (5 à 10 kHz) améliorent la bande passante pour les mesures dynamiques.
✓Assurez-vous que le noyau est guidé mécaniquement pour se déplacer uniquement axialement. Les mouvements latéraux ou l'inclinaison introduisent une non-linéarité et peuvent entraîner une usure prématurée des roulements de guidage.

Erreurs Fréquentes

✗Application d'une excitation en courant continu — Les LVDT nécessitent une excitation en courant alternatif (généralement une onde sinusoïdale de 1 à 10 kHz) car le couplage du transformateur ne fonctionne qu'avec des champs variant dans le temps ; l'excitation en courant continu ne produit aucune sortie.
✗Mesure de la sortie LVDT à l'aide d'un voltmètre à courant continu : la sortie brute est proportionnelle au courant alternatif en amplitude par rapport au déplacement ; un démodulateur sensible à la phase est nécessaire pour la convertir en un signal continu utilisable.
✗Dépassement de la plage de course linéaire : au-delà de ± 80 % de la course complète, la sortie devient de plus en plus non linéaire ; utilisez un LVDT avec une course plus longue que nécessaire et n'opérez que dans la zone linéaire.

Foire Aux Questions

Qu'est-ce qui fait qu'un LVDT est meilleur qu'un potentiomètre pour la mesure de position ?

Les LVDT sont sans contact (pas de friction entre le noyau et les enroulements), ont une résolution pratiquement infinie (pas de quantification), une longue durée de vie mécanique et sont insensibles à la contamination. Les potentiomètres sont sujets à l'usure, à des paliers de résolution finis et à une variabilité de la résistance de contact. Les LVDT coûtent plus cher mais sont préférés dans les applications à haute fiabilité telles que les actionneurs aérospatiaux et les machines-outils de précision.

Quelle est la différence entre un LVDT et un RVDT ?

Un LVDT (transformateur différentiel variable linéaire) mesure le déplacement linéaire ; un RVDT (transformateur différentiel variable rotatif) mesure la rotation angulaire. Les deux utilisent le même principe de fonctionnement du couplage inductif différentiel. Les RVDT ont généralement une plage angulaire limitée (±40°) pour la linéarité ; pour une rotation complète de 360°, un résolveur est utilisé à la place.

Puis-je utiliser un LVDT sans démodulateur sensible à la phase ?

Vous pouvez utiliser la détection de valeur absolue rectifiée pour la détection de déplacement en fonction de la magnitude uniquement (aucune information de direction). Pour une mesure entièrement bidirectionnelle, une détection sensible à la phase (PSD) ou un amplificateur à verrouillage est nécessaire pour déterminer le signe (direction) du déplacement à partir de la relation de phase 0°/180° avec l'excitation.

Related Calculators

Sensor

Sensor Accuracy

Calculate total sensor system accuracy using RSS and worst-case methods from offset, gain, nonlinearity, resolution, and temperature drift errors.

Sensor

Capacitive Sensor

Calculate capacitance between sensor plate and target, and sensitivity (pF/mm) for capacitive proximity sensor design.

Sensor

Hall Effect Sensor

Calculate Hall voltage, Hall coefficient, and sensitivity for Hall effect sensors. Useful for magnetic field measurement, current sensing, and position detection.

Sensor

NTC Thermistor

Calculate temperature from NTC thermistor resistance using the Steinhart-Hart beta equation. Useful for PT100/PT1000 and generic NTC thermistors.

Sensor

RTD Temperature

Calculate temperature from PT100 or PT1000 RTD (Resistance Temperature Detector) measured resistance using the linear Callendar-Van Dusen approximation.

Sensor

Wheatstone Bridge

Calculate Wheatstone bridge output voltage, balance condition, and sensitivity. Used for strain gauges, RTDs, and precision resistance measurements.