Le capteur de position est un type d'appareil utilisé pour surveiller et mesurer un changement dans la position d'un objet dans un appareil/une machine ou dans un certain voisinage et se transforme en signaux appropriés pour la transmission, le traitement ou le contrôle. Il existe différents types de capteurs de position disponibles où le capteur de déplacement est un type spécifique de capteur de position. Généralement, les capteurs normaux détectent l'existence de l'objet tandis que les capteurs de déplacement détectent simplement le déplacement une fois qu'un objet se déplace d'un endroit à un autre. Ainsi, la quantité de détection de déplacement vous permet simplement de déterminer l'épaisseur et la hauteur de l'objet. Cet article donne un aperçu d'un capteur de déplacement – travailler avec des applications.
Qu'est-ce qu'un capteur de déplacement ?
Un transducteur de déplacement est un dispositif électromécanique utilisé pour convertir le mouvement d'un objet en signaux électrostatiques, électromagnétiques ou magnétoélectriques qui sont lus et interprétés en données. Il existe une large gamme de capteurs de déplacement tels que linéaires et rotatifs. Ces transducteurs sont également utiles pour mesurer la distance physique entre le capteur et une cible. La plupart des transducteurs de déplacement mesurent les déplacements statiques et dynamiques, ils sont donc fréquemment utilisés pour mesurer la vibration d'un objet. Les déplacements mesurés vont de micro pouces à quelques pieds.
Le principe de fonctionnement du capteur de déplacement est basé sur le principe de mesure inductive extrêmement fiable. Ces transducteurs sont robustes, très faciles à utiliser et peuvent atteindre une haute précision. Les capteurs de déplacement donnent des résultats de mesure fiables dans différents domaines de la production, de la recherche et du développement.
Schéma du circuit du transducteur de déplacement
Le transducteur de déplacement utilisé dans le circuit ci-dessous est un transducteur inductif. Ce circuit est utilisé pour mesurer le déplacement avec un transducteur inductif.
Dans le circuit ci-dessus, le transformateur comprend un enroulement primaire et deux enroulements secondaires. Les extrémités des deux enroulements secondaires sont connectées ensemble, nous pouvons donc déclarer que ces deux enroulements sont simplement connectés en opposition série.
La tension 'VP' est appliquée à l'enroulement primaire du transformateur, laissez la tension développée à travers chaque enroulement secondaire être 𝑉𝑆1 & 𝑉𝑆2. Ainsi, la tension de sortie « V0 » est reçue sur les premiers points des enroulements secondaires. Ainsi, la tension de sortie peut être écrite comme V0 = VS1 - VS2. Le transformateur utilisé dans le circuit ci-dessus est le transformateur différentiel car il génère une tension o/p, qui est la dissemblance entre VS1 et VS2.
Si le noyau est positionné au point central, les tensions induites aux bornes des deux enroulements S1 et S2 sont équivalentes. Ainsi, la tension de sortie V0=0. Dans cette condition, on dit qu'il n'y a pas de déplacement.
Si le noyau est déplacé au-dessus de la position centrale, la force électromotrice générée dans la bobine S1 est plus, c'est-à-dire V1> V2.
De la même manière, si le noyau est déplacé en dessous de la position centrale, la force électromotrice générée dans la bobine S2 est plus, c'est-à-dire V2> V1.
Donc dans ces deux cas, on a deux déplacements vers le haut & vers le bas. Dans ces deux cas, l'amplitude de la tension de sortie 'V0' sera proportionnelle à la position du noyau par rapport au centre.
Ainsi, si nous voulons mesurer le déplacement du corps, nous devons connecter le corps au noyau central. Par conséquent, une fois que le corps se déplace en ligne droite, le point médian du noyau change, de sorte que la tension o/p comme « V0 » varie également en conséquence. Dans cette condition, nous pouvons obtenir le déplacement en mesurant simplement la tension o/p. Ainsi, la phase et l'amplitude de la tension de sortie signifient le déplacement et la direction du corps en conséquence.
Étalonnage du capteur de déplacement
Généralement, l'étalonnage du transducteur est une exigence essentielle pour maintenir la précision, la répétabilité et la fiabilité des résultats obtenus à partir d'un système de mesure. Ces transducteurs sont courants dans les applications académiques et industrielles. Ainsi, les calibrer est généralement une procédure qui prend du temps, cependant, en utilisant un appareil de calibrage, c'est très facile en tournant un bouton et en appuyant sur un bouton.
Le système d'étalonnage du capteur de déplacement est une solution complète pour calibrer ces capteurs avec des déplacements allant jusqu'à 50,8 mm avec une résolution de 13 microns. Il est utilisé avec n'importe quel système, bien qu'il soit fourni avec un logiciel personnalisé pour permettre un étalonnage rapide et facile une fois utilisé avec les systèmes NI.
Types de transducteurs de déplacement
Il existe différents types de transducteurs de déplacement disponibles, également connus sous le nom de capteurs de déplacement comme un potentiomètre, une jauge de contrainte, capacitif et LVDT. Donc, chaque type est discuté ci-dessous.
Transducteur résistif
Un transducteur résistif est également appelé transducteur à résistance variable car il fonctionne sur le principe de la transduction à résistance variable. Ce transducteur est l'un des transducteurs de déplacement les plus fréquemment utilisés, utilisé pour mesurer différentes quantités physiques telles que la pression, le déplacement, la force, la température et les vibrations et les convertit en un signal électrique.
Transducteur capacitif
Un transducteur capacitif est un transducteur passif qui fonctionne en utilisant une alimentation externe. Ce transducteur est principalement utilisé pour mesurer la pression, le déplacement, le mouvement, la force, la vitesse et d'autres paramètres. Ce transducteur fonctionne sur le principe de la capacité variable, de sorte que la capacité de ce transducteur change pour de nombreuses raisons telles que la constante diélectrique, le chevauchement des plaques et le changement à distance entre les plaques. Il s'agit d'un type passif où des charges égales et opposées sont générées sur les plaques en raison de la tension appliquée à travers la plaque du condensateur qui est séparée par le matériau diélectrique.
Transformateur différentiel variable linéaire
Le LVDT ou transformateur différentiel variable linéaire est un type de transducteur de déplacement. Ce transducteur comprend trois bobines espacées symétriquement où la bobine primaire est la bobine centrale et les deux bobines restantes sont des bobines secondaires. Ceux-ci sont principalement connectés en série et positionnés de manière égale par rapport à la bobine principale. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur - LVDT .
Transducteur inductif
Un transducteur inductif est un type de transducteur de déplacement qui fonctionne sur le principe de la transduction ou de l'induction électromagnétique. Pour mesurer les grandeurs physiques nécessaires telles que la force, le déplacement, la vitesse, la pression, l'accélération, le couple, on fait varier la mutuelle ou l'auto-inductance. Le meilleur exemple de ce transducteur est le LVDT. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur transducteurs inductifs .
Jauge de contrainte
Un capteur de déplacement à jauge de contrainte est utilisé pour modifier des quantités physiques telles que la pression, le déplacement ou la charge en contrainte mécanique, et cette contrainte mécanique est transformée en o/p électrique avec des jauges de contrainte montées sur le corps élastique. Un capteur de déplacement à jauge de contrainte est principalement utilisé pour mesurer le déplacement dans la plage de 0 à 10 mm. Ce transducteur a une longueur de corps courte par rapport au LVDT et est exempt d'effets électromagnétiques. Ces transducteurs à jauge de contrainte ont des performances très stables et fiables. Veuillez vous référer à ce lien pour en savoir plus sur le jauge de contrainte .
Avantages et inconvénients
Les avantages du capteur de déplacement sont discutés ci-dessous.
- Les capteurs de déplacement ont une excellente linéarité.
- Ils ont une précision extrêmement élevée.
- Ils ont une résolution exceptionnelle allant jusqu'à 0,01 µm.
- Ceux-ci sont tolérants aux champs magnétiques élevés, aux environnements radioactifs et aux larges plages de température.
- Ils ont une conception solide et une excellente stabilité.
- Ces transducteurs peuvent être montés dans n'importe quelle direction.
- La consommation électrique des LVDT est faible.
- Ceux-ci sont très sensibles et très faciles à aligner et à entretenir.
- Ces transducteurs ont une faible perte d'hystérésis.
- La plage de mesure est plus élevée.
- Ce transducteur est un appareil sans friction.
Inconvénients du capteur de déplacement sont discutés ci-dessous.
- Le capteur de déplacement a besoin d'un déplacement très élevé pour produire une haute tension.
- Il a besoin d'un blindage car il est très sensible au champ magnétique.
- Les performances du transducteur peuvent être affectées par les vibrations ainsi que par les changements de température.
- Il a besoin d'un démodulateur externe pour obtenir une sortie CC.
- La réponse dynamique de ce transducteur est limitée.
Applications
Les applications des transducteurs de déplacement comprennent les suivantes.
- Les transducteurs de déplacement sont utilisés pour mesurer le mouvement relatif entre la pointe du capteur et l'arbre rotatif.
- Il est utilisé dans les machines rigides où des vibrations extrêmement faibles de l'arbre au carter de la machine sont transmises.
- Ceux-ci sont utilisés dans le secteur industriel et même dans le secteur public comme l'automatisation des machines, l'aérospatiale et l'aviation, les turbines de puissance, l'hydraulique, etc.
- Les LVDT sont utilisés pour mesurer des déplacements allant de mm à cm.
- Ceux-ci sont utilisés dans les machines CNC pour la mesure du déplacement.
- Ceux-ci sont utilisés pour l'épaisseur et la mesure des tôles laminées.
- Ceux-ci sont utilisés dans les canaux pour la mesure de tension.
- Les transducteurs de déplacement RVDT sont utilisés dans les systèmes de commande de vol.
- Les types de potentiomètres sont utilisés pour mesurer la force, l'accélération et la pression.
Il s'agit donc d'un aperçu d'un déplacement transducteur - travail avec des candidatures. Si un corps passe d'une position à une autre sur une ligne droite, la longueur entre ces deux positions est appelée déplacement. Le déplacement est une grandeur physique comme la vitesse, la température, la force, etc.
Ainsi, un transducteur de déplacement est utilisé pour convertir les vibrations/mouvements mécaniques, en particulier les mouvements rectilignes, en signaux électriques, en courant électrique variable ou en tension. Des exemples de transducteurs de déplacement sont ; déplacement et déformations de flexion mesurant les mesures du déplacement normal, mesurant les fissures dans le béton et la courbure de la poutre. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'un transducteur ?
