LVDT pour les essais en laboratoire : précision, course et conditionneur

Guide technique · GUEMISA

Principe de fonctionnement

Le capteur comporte un enroulement primaire et deux enroulements secondaires montés en opposition. Un oscillateur alimente l'enroulement primaire en courant alternatif ; dans le cas d'un capteur passif série Schreiber, par exemple, la fréquence d'excitation est de 10 kHz. À l'intérieur du capteur, un noyau en alliage ferromagnétique (Ni-Fe) fixé à une tige est mobile.

• Avec le noyau au centre, les tensions des deux enroulements secondaires s'annulent et la sortie est nulle ;
• Lorsque le noyau est déplacé, une tension augmente et l'autre diminue ; la différence est proportionnelle au déplacement ;
• Le sens du mouvement est indiqué par la phase du signal par rapport à l'excitation.

Étant donné que le signal est continu dans l'espace, la résolution du capteur lui-même est théoriquement infinie ; en pratique, elle est limitée par le bruit provenant de l'électronique et de l'acquisition.

LVDT amplifié vs. LVDT passif avec conditionneur

La différence ne réside pas dans le principe de mesure, mais dans l'emplacement des circuits électroniques d'excitation et de démodulation.

Lors de tests avec de longs câbles ou en présence de perturbations électriques provenant de moteurs et d'entraînements, l'amplification du courant de sortie est généralement plus pratique. Dans les petits échantillons ou les enceintes climatiques, le capteur passif peut être placé à l'intérieur et le conditionneur à l'extérieur.

Carrière et linéarité

Comment choisir une carrière

Choisissez la course standard immédiatement supérieure au déplacement maximal prévu, en tenant compte des positions de réglage. Une course trop importante réduit la sensibilité et, par conséquent, le signal utile pour les faibles déformations ; une course trop faible pousse le capteur aux limites, ce qui dégrade la linéarité. Les fiches techniques indiquent la course électrique (la portion sur laquelle la linéarité est garantie) et la course mécanique (le déplacement physique total) : par exemple, 10 mm et 12 mm pour le FTI 10.

Comment lire la linéarité

Elle est exprimée en pourcentage de la pleine échelle. Un capteur LVDT de 20 mm avec une précision de ±0,25 % présente une erreur de ±0,05 mm, soit ±50 µm ; le même pourcentage appliqué à un capteur de 5 mm donne une erreur de ±12,5 µm. La répétabilité est généralement bien inférieure à l'erreur de linéarité : le FTI 10 affiche une répétabilité typique inférieure à 2 µm, et la sonde Schreiber SM224 une répétabilité maximale de 0,15 µm. Pour les tests comparatifs de mesures, la répétabilité est plus importante que la linéarité absolue.

Résolution

La résolution n'est pas limitée par le capteur, mais par le conditionneur, le convertisseur analogique-numérique et le bruit. Les conditionneurs de la série Schreiber SM12 affichent une dérive thermique inférieure à 0,005 %/°C et une fréquence de coupure de 800 Hz, données à prendre en compte selon la vitesse de test.

Retour à ressort ou noyau libre

La force de contact influe sur la mesure si la pièce est tendre ou mince. Selon les données de GUEMISA, la sonde Schreiber SM224 applique une force d'environ 0,7 N au centre de sa course, la sonde Novotechnik FTI 10 LVDT avec retour automatique nécessite 4 N (IP50) et 10 N (IP67), tandis que la sonde Novotechnik F200 requiert moins de 2 N.

Sondes et embouts de mesure

La pointe est la partie qui entre en contact avec l'échantillon et détermine le résultat. Les sondes Schreiber SM22 et SM224 possèdent un filetage M2,5 à leur extrémité ; la sonde F200 est fournie avec une pointe filetée en carbure et un contre-écrou, permettant sa fixation à l'objet par friction. La pointe en carbure réduit l'usure sur les surfaces abrasives. Un soufflet protège la tige de la poussière et des projections (la SM224 est certifiée IP65 avec le soufflet). Il est à noter que la force du ressort et le poids de la tige limitent la vitesse de déplacement de la sonde sur la surface sans perte de contact.

Comparaison de produits

Quels produits GUEMISA sont les plus adaptés ?

Documentation et cas connexes

• LVDT : Définition et fonctionnement (PDF)
• Catalogue des capteurs Schreiber Messtechnik LVDT (PDF)
• Toutes les informations techniques concernant GUEMISA

Foire aux questions

Quelle est la différence entre un LVDT amplifié et un LVDT passif ?

Le capteur amplifié intègre l'électronique d'excitation et de démodulation et délivre un courant de 4 à 20 mA ou une tension normalisée. Le capteur passif délivre un signal alternatif et nécessite un conditionneur de signal externe.

Quelle est la précision d'un LVDT ?

Cela dépend du modèle. Dans les fiches techniques de GUEMISA, la linéarité varie de ±0,1 % pour les modèles F200 et FTI 10 à moins de 0,5 % pour les passifs standard, et se réfère toujours à l'échelle complète de la carrière.

Puis-je utiliser un capteur LVDT passif avec un automate programmable ?

Oui, mais il faut un conditionneur entre les deux qui convertit le signal alternatif en 4…20 mA ou 0…10 V, comme les modules Schreiber SM12.

Quand dois-je choisir le noyau libre et quand dois-je choisir la sonde ?

Le noyau libre est utilisé lorsque la tige peut être fixée à la pièce et qu'aucune force de contact n'est requise. La sonde à ressort est utilisée pour les mesures sans fixation de la tige, moyennant une force de contact comprise entre 0,7 N et 10 N selon le modèle.

Un écran LVDT subit-il une usure ?

Le noyau n'entre pas en contact avec les bobines, la mesure n'entraîne donc pas d'usure interne. Dans les sondes, l'usure se concentre à l'extrémité et dans le guide-tige.