L’essentiel
Un capteur convertit une grandeur physique en un signal électrique qui lui est proportionnel. Dans un capteur de force, la force déforme le corps, et des jauges de déformation câblées en pont de Wheatstone voient leur résistance varier avec cette déformation. Le signal du pont est conditionné et amplifié avant d’arriver au système d’acquisition de données. Un capteur de force uniaxial mesure une direction ; un capteur de force triaxial mesure trois forces perpendiculaires ; un capteur de force six axes ajoute les trois moments.
Qu’est-ce qu’un capteur ?
Un dispositif qui convertit une forme d’énergie en signal lisible. La sortie est électrique et proportionnelle à la grandeur mesurée : force, couple, position, accélération ou température.
- Les capteurs actifs ne nécessitent pas de source d’alimentation : un thermocouple en est un.
- Les capteurs passifs nécessitent une source d’alimentation externe ; leur sortie est une variation de résistance, de capacité ou d’un autre paramètre électrique. Un capteur de force à jauges de déformation ou un couplemètre en est un.
Comment un capteur de force mesure-t-il une force ?
La force déforme le corps du capteur de force. Des jauges de déformation montées en pont de Wheatstone voient leur résistance varier avec cette déformation. Le pont a besoin d’une alimentation ; sa sortie passe par le conditionnement du signal et l’amplification et ressort sous forme de tension pour le système d’acquisition de données.
Trois axes ou six ?
Trois axes si l’essai ne nécessite que les forces ; six s’il nécessite aussi les moments.
- Trois axes : Fx, Fy et Fz, chacun sur un pont complet, dans un même corps. La série TR3D va de 1,1 kN par axe (TR3D-B-250) à 444 kN (TR3D-D-100K).
- Six axes : les trois forces et le moment autour de chaque axe, sur six ponts. TR6D-C : 71, 89 et 178 kN avec 1,4, 4,5 et 9,5 kN·m. TR6D-F, faible hauteur : 22 et 45 kN avec 1,1 et 3,4 kN·m.
- Chaque capteur six axes est livré avec un rapport d’étalonnage ISO/IEC 17025 qui inclut sa matrice de diaphonie.
Où les capteurs de force six axes sont-ils utilisés ?
Partout où des forces et des moments agissent ensemble et doivent être séparés.
- Biomécanique et orthopédie : simulations d’articulations, membres prothétiques.
- Robotique : systèmes de préhension et assemblage de produits.
- Automobile : essais de crash, de freinage et en virage.
- Souffleries : portance, traînée et force latérale, avec moments de lacet, de roulis et de tangage.
Peuvent-ils être utilisés sur le terrain ?
Oui. Les corps des TR3D, TR6D-C et TR6D-F sont étanches et compensés en température, utilisables de −40 à 149 °C, pour l’acquisition de données sur le terrain comme pour les essais en laboratoire. Lorsqu’aucun modèle du catalogue ne convient, le capteur de force est réalisé sur mesure ou la pièce elle-même est équipée de jauges de déformation.
À retenir
- Un capteur de force à jauges de déformation est un capteur passif : il a besoin d’une alimentation et d’un amplificateur.
- Trois axes donnent les forces ; six axes ajoutent les moments.
- Aucun modèle du catalogue ne convient : la pièce elle-même peut devenir le capteur.