L’essentiel
Lorsque plusieurs capteurs partagent une charge, leurs ponts peuvent être câblés en parallèle pour lire le total sur une seule voie. Les ponts en parallèle délivrent la moyenne de leurs signaux, et non la somme ; deux capteurs donnent donc la moitié de la sensibilité d’un seul. Leur sortie de shunt est également divisée par deux : régler le gain de l’amplificateur sur la valeur d’étalonnage par shunt d’un capteur seul compense exactement. La condition est que les capteurs aient la même sensibilité. Si ce n’est pas le cas, une valeur d’étalonnage moyenne introduit une erreur qui dépend de la répartition de la charge.
Quand les capteurs sont-ils montés en parallèle ?
Lorsque plusieurs capteurs sont nécessaires au travers d’une interface pour mesurer la charge qui la traverse. Les capteurs sont en parallèle mécaniquement — ils partagent la force — et électriquement — leurs ponts de Wheatstone sont câblés ensemble. La note suppose des ponts complets actifs et une alimentation en tension constante.
Que devient l’étalonnage par shunt ?
Il est environ divisé par deux avec deux capteurs, et vaut environ 1/i de la valeur unitaire avec i capteurs. Avec les ponts en parallèle, la résistance de shunt agit sur des branches de R/2 au lieu de R ; comme la résistance de shunt est très supérieure à R, la sortie de shunt diminue dans le même rapport.
Que devient la sensibilité ?
Elle baisse de 50 % avec deux capteurs. La sortie en parallèle est proportionnelle à (ΔR1 + ΔR2)/2R, la moyenne des deux ponts, alors que deux voies séparées additionneraient la totalité. Doubler le gain de l’amplificateur compense. Comme la sortie de shunt est elle aussi divisée par deux, réglez le gain sur la valeur d’étalonnage par shunt que vous utiliseriez pour un capteur seul.
Que se passe-t-il si la charge n’est pas répartie également ?
Si les capteurs ont la même sensibilité, le système en parallèle donne toujours la somme correcte, quelle que soit la répartition de la charge.
- Condition nécessaire et suffisante : même sensibilité, c’est-à-dire des équivalents d’étalonnage par shunt identiques, et utilisation de l’équivalent d’étalonnage par shunt d’un capteur pour le système.
- En cas d’étalonnage en mV/V : faire la moyenne des valeurs en mV/V, puis diviser par le nombre de capteurs.
Quelle erreur avec des sensibilités inégales ?
Une erreur qui dépend de la différence de sensibilité et de la répartition de la charge. Lorsque des sensibilités égales ne sont pas disponibles, choisir des capteurs aux équivalents d’étalonnage par shunt proches et utiliser leur moyenne. L’erreur est nulle lorsque les charges sont dans le même rapport que les équivalents d’étalonnage par shunt.
- Équivalents d’étalonnage par shunt de 100 kΩ de 680 et 720 lb, charge répartie également : erreur de 0,08 %. Un capteur prenant deux fois la charge de l’autre : +1,04 % ou −0,87 %.
- Équivalents de 600 et 300 lb, charge répartie également : 12,5 % d’erreur. Avec une répartition 2:1 : 0 % quand le capteur de force de 600 lb porte la part la plus grande, 25 % quand il porte la plus petite.
La note technique
La note originale contient les schémas de câblage, la démonstration et la formule d’erreur pour deux et trois capteurs.
À retenir
- Ne montez en parallèle que des capteurs de même sensibilité.
- Réglez le gain sur la valeur de shunt d’un seul capteur.
- Sensibilités presque identiques : faites-en la moyenne et attendez-vous à une erreur de l’ordre de 1 %.