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.
Formule
Comment ça marche
Ce calculateur calcule la tension de sortie du LVDT (transformateur différentiel variable linéaire) à partir du déplacement, ce qui est essentiel pour les ingénieurs en métrologie de précision, les concepteurs d'actionneurs aérospatiaux et les développeurs de machines CNC. Un LVDT est un capteur électromécanique qui convertit une position linéaire en tension alternative avec une résolution pratiquement infinie. Il se compose d'un enroulement primaire et de deux enroulements secondaires sur un moule cylindrique avec un noyau ferromagnétique mobile. L'excitation en courant alternatif (1 à 10 kHz généralement) 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. Le déplacement du noyau entraîne un déséquilibre de tension proportionnel à la position : Vout = S Vex (x/FS), où S est la sensibilité en mV/V par mm (généralement 1 à 5 mV/V/mm), Vex est l'amplitude d'excitation, x est le déplacement et FS est le course complète. Conformément à la norme MIL-PRF-24042 (spécification de performance : transducteurs, différentiel variable linéaire, spécification générale pour) et à la norme SAE ARP4187 (Pratique recommandée pour l'aérospatiale pour les transformateurs différentiels variables linéaires), les LVDT de précision atteignent une linéarité de +/- 0,1 % sur +/- 80 % de la course et une résolution infinie (limitée uniquement par le conditionnement du signal). La traçabilité de l'étalonnage LVDT est conforme à la norme NIST SP 811 (Guide NIST du SI) et à la norme IEEE 1451.4 (norme IEEE pour une interface de transducteur intelligente pour capteurs et actionneurs — protocoles de communication en mode mixte et formats de fiches techniques électroniques des transducteurs). Le coefficient de température est généralement de +/- 0,02 % /C selon les fabricants Honeywell, Macro Sensors et TE Connectivity.
Exemple Résolu
Problème : Concevoir le conditionnement du signal pour un capteur macro GHSA-750-500 LVDT (course +/- 12,7 mm, sensibilité 2,5 mV/V/mm) dans un système de rétroaction hydraulique à servovalve. L'excitation est de 3 Vrms à 5 kHz, cible une sortie de 10 V à pleine course.
Solution :
- Sensibilité à pleine course : 2,5 mV/V/mm * 12,7 mm = 31,75 mV/V à pleine course
- Sortie pleine course : Vout_FS = 31,75 mV/V * 3 V = 95,25 mV rms
- Gain du démodulateur + amplificateur requis : G = 10 V/0,09525 V = 105 V/V
- Utiliser le conditionneur de signal LVDT AD598 (excitation + démod + sortie DC dans un circuit intégré)
- Réglage de gain AD598 : Rg = 62,5 k/(G/10 - 1) = 62,5 k/9,5 = 6,58 kOhm
- Bande passante : réglée par les capuchons de filtre AD598, utilisez 10 Hz pour la stabilité des servos (réponse de 100 ms)
- Résolution : le bruit AD598 est de 15 uV rms -> 15 uV/(95,25 mV/12,7 mm) = 2 um
- Erreur de linéarité : +/- 0,1 % * 12,7 mm = +/- 12,7 um
Conseils Pratiques
- ✓Utilisez des circuits intégrés de conditionnement de signal LVDT dédiés (AD598, AD698, LDC1614) pour fournir l'excitation, la démodulation sensible à la phase et le filtrage dans un seul boîtier ; l'AD598 fonctionne à partir d'une seule alimentation 9-36 V conformément à la fiche technique d'Analog Devices
- ✓Adaptez la fréquence d'excitation à la spécification LVDT : les fréquences les plus basses (100 Hz-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 la mesure dynamique de la position ; la valeur optimale est généralement de 2 à 5 kHz
- ✓Assurez-vous que le noyau est guidé mécaniquement pour se déplacer axialement uniquement ; le mouvement latéral ou l'inclinaison introduisent une non-linéarité et peuvent entraîner une usure prématurée des roulements de guidage ; le jeu radial doit être inférieur à 50 µm conformément à la norme MIL-PRF-24042
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 des transformateurs ne fonctionne qu'avec des champs magnétiques variant dans le temps ; le courant continu ne produit aucune sortie selon la théorie de base des transformateurs
- ✗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 (AD598, AD698) la convertit en courant continu bipolaire proportionnel au déplacement signé
- ✗Dépassement de la plage de course linéaire : au-delà de +/- 80 % de la course nominale, la sortie devient de plus en plus non linéaire (écart de 2 à 5 %) ; utilisez un LVDT avec une course 25 % plus longue que celle requise conformément au guide d'application Macro Sensors
Foire Aux Questions
Calculateurs associés
Sensor
Précision Capteur
Calcule la précision totale du système de capteur par méthodes RSS et pire cas à partir des erreurs d'offset, gain, non-linéarité, résolution et dérive thermique.
Sensor
Capteur Capacitif
Calcule la capacité entre la plaque du capteur et la cible, et la sensibilité (pF/mm) pour la conception de capteur de proximité capacitif.
Sensor
Capteur à effet Hall
Calculez la tension Hall, le coefficient Hall et la sensibilité des capteurs à effet Hall. Utile pour la mesure du champ magnétique, la détection du courant et la détection de position.
Sensor
Thermistance NTC
Calculez la température à partir de la résistance de la thermistance NTC à l'aide de l'équation bêta de Steinhart-Hart. Utile pour les thermistances PT100/PT1000 et les thermistances NTC génériques.