L’essentiel
Un collecteur tournant transmet des signaux entre une partie en rotation et le monde fixe par un contact piste-balais. Son rotor tourne avec la pièce et porte les fils du capteur ; son stator transmet les signaux au système d’acquisition. Un collecteur tournant en bout d’arbre se monte sur l’extrémité libre d’un arbre ; un modèle tubulaire s’enfile sur un arbre qui n’en possède pas.
À quoi sert un collecteur tournant ?
Il transmet des signaux et de l’énergie entre parties fixes et parties en rotation, sur plusieurs voies à la fois. Le signal analogique traverse les contacts sans limitation de bande passante.
- Mesures typiques : température, déformation d’arbre de transmission, couple, contrainte, vibration, accélération.
Bout d’arbre ou tubulaire ?
C’est l’arbre qui décide. Un collecteur tournant en bout d’arbre nécessite une extrémité d’arbre libre ; un modèle tubulaire s’enfile sur l’arbre.
- Bout d’arbre : à l’extrémité d’un arbre en rotation, pour les roues, boîtes de vitesses, moteurs et compresseurs. 4 à 60 voies ; la série S et le SR10 vont jusqu’à 12 000 tr/min.
- Tubulaire : l’arbre traverse l’alésage, 30 à 81,3 mm sur la série B, principalement pour les mesures sur arbres de transmission automobiles. 4 à 8 voies.
- Des collecteurs tournants sur mesure sont conçus lorsque ni l’un ni l’autre ne convient.
Quels capteurs y connecter ?
Les thermocouples et les jauges de déformation sont les plus courants. Les collecteurs tournants transmettent aussi des signaux numériques : lors d’un essai Michigan Scientific, du Gigabit Ethernet est passé à travers un SR36M tournant à 900 tr/min.
- Thermocouples : fixés sur des pièces en rotation telles que des disques de frein ou des roues et acheminés vers un collecteur tournant à l’extérieur de la roue. Maintenez l’ensemble à température uniforme, ou amplifiez sur le rotor, afin qu’un gradient de température entre les pistes n’entre pas dans la mesure.
- Jauges de déformation : câblées en pont complet de Wheatstone avec les quatre bras côté tournant, afin que les pistes restent à l’extérieur du pont et n’en modifient pas l’équilibre. Le bruit de crête des pistes reste alors inférieur à 0,1 % du signal de données.
Quand un amplificateur est-il nécessaire ?
Quand le signal est faible ou l’environnement bruyant. Un amplificateur côté tournant convertit le signal du capteur en tension de haut niveau avant qu’il ne traverse les pistes, ce qui réduit les erreurs dues aux gradients de température à travers le collecteur tournant et aux interférences.
- Environnements électriquement bruyants
- Niveaux de déformation faibles
- Vitesses élevées
- Vibrations
Qu’est-ce qui en fait un collecteur tournant d’instrumentation ?
Les pistes et les balais sont en métaux précieux. Cela maintient la variation de résistance de contact suffisamment basse pour les signaux d’instrumentation de faible niveau tels que les ponts de jauges de déformation et les thermocouples : 0,1 Ω en crête sur les série S et série SR. Les versions étanches, comme celles de la série B, résistent à l’eau, à la boue, à la neige et à la poussière.
À retenir
- Une extrémité d’arbre libre : bout d’arbre. Aucune extrémité libre : tubulaire.
- Pont complet de jauges de déformation sur le rotor : les pistes restent à l’extérieur du pont. Les thermocouples nécessitent une température uniforme ou un amplificateur sur le rotor.
- Amplifiez sur le rotor quand le signal est faible ou l’environnement bruyant.