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La mesure de la force et les instruments utilisés
La force est une unité de mesure utilisée dans de nombreux domaines, notamment dans la science et l’industrie. Il existe plusieurs instruments permettant de mesurer la force, tels que la balance, le dynamomètre et le capteur de pression et de force. La fabrication des capteurs de force utilise différentes technologies, ce qui nécessite une adaptation en fonction de l’application.
Qu’est-ce qu’un capteur de force ?
La mesure de la force est essentielle dans divers domaines pour contrôler les opérations et les processus. Le capteur de force est un instrument qui permet de convertir l’état d’une grandeur physique observée en un signal électrique mesurable. Il se mesure en Newton (N) et son instrument de mesure est le dynamomètre. Les capteurs de force sont disponibles en différents matériaux tels que l’aluminium, l’acier allié et l’acier inoxydable.
Le capteur de couple, similaire au dynamomètre, est utilisé pour mesurer un couple de force. Il est principalement utilisé pour la mesure d’un couple pur et l’étalonnage ou la vérification d’une clé dynamométrique.
Le fonctionnement d’un capteur de force
Différentes technologies peuvent être utilisées pour concevoir un capteur de force. Les principales sont les capteurs à couche mince, les jauges de contraintes et les capteurs piézoélectriques. Les capteurs piézoélectriques sont recommandés pour les espaces restreints et les plages de mesure larges, ainsi que pour les conditions extrêmes de température ou de surcharge.
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Peu importe la technologie utilisée, le principe de mesure reste généralement le même. Les capteurs de force sont composés d’un corps d’épreuve et d’extensomètres ou de jauges de contrainte. Les jauges de contrainte, constituées d’une grille de fil métallique fin, sont collées au capteur de force. Elles sont reliées entre elles dans un montage appelé pont de Wheatstone.
Les jauges de contrainte s’allongent ou se raccourcissent en fonction des déformations de la surface du capteur de force, ce qui entraîne une variation de la résistance électrique. Cette variation est convertie en un signal électrique proportionnel à la puissance grâce au pont de Wheatstone.
Les différents types de capteurs de force
Il existe différents types de capteurs de force en fonction de leur construction, tels que les capteurs à traction, les capteurs à point d’appui unique, les capteurs en compression, les capteurs en flexion ou cisaillement, les capteurs à réservoir/à anneau de torsion, les capteurs en compression ou oscillants.
Le choix du type de capteur de force dépend de l’intensité et du type de force à mesurer, ainsi que des exigences de portée et des autres critères tels que la résolution, la précision, les dimensions, le type de signal de sortie, les matériaux et le niveau de protection.
Les applications des capteurs de force
Les capteurs de force sont couramment utilisés dans les balances pour les applications de pesage. Ils sont présents dans les machines de conditionnement, les rayons boucherie des supermarchés, les caisses et les ponts-bascules. Ils peuvent également être intégrés dans des caddies de supermarché et utilisés pour fabriquer des balances simples de petite et moyenne capacité.
Les capteurs de force en flexion ou cisaillement sont utilisés dans l’industrie pharmaceutique, la construction industrielle, la fabrication de matériaux de construction, l’industrie alimentaire et des biens de consommation. Les capteurs en cisaillement sont utilisés dans l’industrie automobile, notamment pour le pesage embarqué sur véhicule, et dans les balances multicapteur.
Les capteurs à traction conviennent au pesage de réservoirs, de charges suspendues et autres applications industrielles. Les capteurs oscillants ou en compression sont utilisés pour le pesage de cuves, de silos, de ponts-bascules pour véhicules, etc.
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