LVDT – Transformateur différentiel linéaire variable

LVDT – Transformateur différentiel linéaire variable

Aujourd’hui, on va explorer en détail le fonctionnement et les applications du LVDT, un capteur essentiel en mesure de déplacement précis.

Principe de fonctionnement du LVDT

Le LVDT (Linear Variable Differential Transformer) est un capteur de position linéaire sans contact qui transforme un déplacement mécanique en un signal électrique proportionnel. Il repose sur un transformateur différentiel comportant une bobine primaire alimentée en courant alternatif et deux bobines secondaires disposées symétriquement.

Lorsque le noyau ferromagnétique mobile, lié à l’objet à mesurer, se déplace dans le corps du transformateur, il modifie la répartition du flux magnétique entre les bobines secondaires, générant ainsi un signal différentiel proportionnel à la position.

Structure et composants

• Bobine primaire : alimentée en tension alternative pour créer un champ magnétique variable.
• Bobines secondaires : deux bobines identiques, disposées de part et d’autre du primaire, connectées en opposition.
• Noyau mobile : généralement en fer doux, il déplace le flux magnétique entre les bobines secondaires.
• Boîtier : protège le dispositif, souvent robuste pour usage industriel.

Caractéristiques électriques et signaux

Le LVDT produit un signal alternatif différentiel dont l’amplitude et la phase dépendent de la position du noyau :

1. Position centrale : les tensions induites dans les deux bobines secondaires sont égales et opposées, ce qui annule la sortie.
2. Déplacement dans un sens : une des bobines secondaires génère une tension plus forte, avec une phase définie.
3. Déplacement dans l’autre sens : la tension de l’autre bobine devient dominante, avec une phase inversée.

Ce système permet de déterminer à la fois la direction et l’amplitude du déplacement avec une grande précision.

Avantages et limites du LVDT

• Avantages :
  • Haute précision et résolution.
  • Sans contact mécanique, donc sans usure.
  • Résistance aux environnements difficiles (poussière, huile, vibrations).
  • Large plage de mesure possible (quelques millimètres à plusieurs dizaines de centimètres).
  • Sortie analogique simple à traiter.
• Limites :
  • Alimentation en courant alternatif nécessaire.
  • Sensible aux champs électromagnétiques parasites si non blindé.
  • Prix relativement élevé comparé à d’autres capteurs.

Applications typiques

Le LVDT est utilisé dans de nombreuses industries où la mesure précise de déplacement ou de position est cruciale :

• Automobile : mesure du déplacement de suspension, vérification de composants.
• Aéronautique : positionnement des gouvernes, contrôle des surfaces mobiles.
• Automatisation industrielle : contrôle dimensionnel, actionneurs linéaires.
• Instrumentation scientifique : bancs d’essai, calibrations de précision.

Exemple d’utilisation

Dans une machine-outil, un LVDT peut mesurer la position exacte de l’outil par rapport à la pièce à usiner, assurant ainsi un usinage précis et répétable. Le signal de sortie est alors traité par un automate programmable pour ajuster en temps réel les déplacements.

Tableau récapitulatif des caractéristiques

Maintenant que vous comprenez le rôle et le fonctionnement du LVDT, pourquoi ne pas découvrir comment fonctionnent les capteurs à effet Hall, eux aussi très utilisés en électronique industrielle ?