L’essentiel
Utilisez un collecteur tournant lorsque l’arbre a une extrémité libre ou peut passer dans un collecteur tournant tubulaire, et lorsque vous avez besoin de nombreuses voies ou d’un signal analogique sans limite de bande passante. Utilisez la télémesure sans fil lorsque l’arbre ne peut pas être démonté ni modifié, ou lorsque rien ne doit le toucher. Le même pont de jauges de déformation mesure le couple dans les deux cas ; seule la manière dont le signal quitte l’arbre change.
L’extrémité de l’arbre est-elle libre ?
Cela détermine le montage. Un collecteur tournant en bout d’arbre exige une extrémité d’arbre libre. Un arbre sans extrémité libre reçoit un collecteur tournant tubulaire, un émetteur à collier ou un collier fendu.
- Extrémité libre, par exemple une poulie, une roue ou un arbre de boîte de vitesses : collecteur tournant en bout d’arbre série S ou série SR. La série S se monte avec deux vis et nécessite 30 à 38 mm de longueur.
- Pas d’extrémité libre, arbre démontable : collecteur tournant tubulaire série B. L’arbre traverse l’alésage, 30 à 81,3 mm, adaptable aux arbres plus petits.
- Pas d’extrémité libre, arbre non démontable : émetteur à collier CIT ou CBT, sanglé sur un arbre de 25 mm ou plus, ou collier fendu TEL-SC, qui se referme sur des arbres de 23 mm et plus.
- Extrémité libre à grande vitesse, sans palier souhaité : télémesure en bout d’arbre modèle T3 ou T8.
- Essieu plein dans un carter : ni un collecteur tournant tubulaire ni un émetteur ne peuvent se monter autour de l’arbre. L’essieu est jaugé à l’intérieur d’un alésage et le signal sort par le moyeu, vers un collecteur tournant ou un ensemble de télémesure sur la roue.
Quelle est la durée de l’essai, et d’où vient l’alimentation ?
Avec un collecteur tournant, l’alimentation atteint le rotor par les contacts, la durée de l’essai ne dépend donc pas d’une batterie. Avec la télémesure, l’émetteur tourne avec l’arbre et nécessite sa propre alimentation : une batterie, qui fixe la durée de l’essai, ou l’induction, qui ne la fixe pas.
- Batterie : aucune bobine à installer, donc encombrement minimal. Le CBT fonctionne 48 h avec un pont de jauges de déformation et 36 h avec deux ; le CBT-mini fonctionne jusqu’à 28 h avec un pont.
- Induction : une bobine fixe alimente l’émetteur sans contact, sans batterie à remplacer. Le CIT et le TEL-SC sont conçus pour les essais de longue durée.
- Sur un arbre de roue, un anneau à induction maintient l’émetteur alimenté pendant que l’arbre se déplace dans la course de la suspension.
- Le T3 et le T8 sont alimentés par induction, avec la bobine primaire à environ 3 à 5 mm de l’émetteur.
Combien de voies ?
Comptez les ponts de jauges de déformation et les thermocouples. Un collecteur tournant est spécifié en voies, et chaque capteur en utilise plusieurs ; un émetteur de télémesure est spécifié en canaux.
- Collecteurs tournants en bout d’arbre : 4 à 10 voies sur la série S, 10, 20 ou 36 sur la série SR, 45 ou 60 sur le SR45A-AXHS et le SR60A-AXHS.
- Collecteurs tournants tubulaires : 4 à 8 voies sur la série B.
- Télémesure à collier : 1 ou 2 ponts de jauges de déformation sur le CIT et le CBT, 1 sur le CBT-mini.
- Collier fendu : le TEL-SC accepte jusqu’à 3 canaux sur des anneaux de moins de 76 mm, jusqu’à 12 sur les anneaux plus grands, jauge de déformation ou thermocouple.
- Télémesure multicanal : 1 à 8 canaux jauge de déformation ou thermocouple sur le M560, 3 sur le modèle T3, 8 sur le modèle T8.
À quelle vitesse tourne l’arbre ?
La vitesse de l’arbre doit rester inférieure à la vitesse nominale du collecteur tournant, qui sur la série SR diminue à mesure que le nombre de voies augmente. La télémesure en bout d’arbre n’a ni palier ni pièces d’usure.
- Série S : 12 000 tr/min en standard, jusqu’à 20 000 tr/min en option.
- Série SR : 12 000 tr/min pour le SR10M, 4 000 tr/min pour le SR20M, 2 400 tr/min pour le SR36M ; 2 000 tr/min avec joints tournants à contact (W).
- Modèles T3 et T8 : éprouvés à 24 000 tr/min, sans limite haute établie ni maintenance périodique.
- CBT sur un arbre à vitesse plus élevée nécessitant un équilibrage : monter le contrepoids à 180° à l’opposé de l’émetteur.
Quelle bande passante et quel signal vous faut-il ?
Un collecteur tournant transmet le signal analogique lui-même, sans limite de bande passante. La télémesure numérise le signal sur l’arbre et l’envoie par radio avec contrôle d’erreur ; la bande passante est donc celle de l’émetteur.
- Collecteur tournant : des pistes et balais en métaux précieux maintiennent la variation de résistance de contact à 0,1 Ω crête, assez faible pour des jauges de déformation et des thermocouples. Un amplificateur sur le rotor élève le signal à une tension haut niveau avant les pistes, pour de faibles niveaux de déformation, des vitesses élevées, des vibrations ou des perturbations électromagnétiques.
- CBT : échantillonnage 3 kHz par voie, 12 bits, sortie analogique ± 10 V. CBT-mini : 7 kHz, 14 bits.
- Modèle T3 : jusqu’à 7 kHz par voie. Modèle T8 : bande passante du continu à 1 kHz, 16 bits.
- M560 : 16 bits, toutes les voies échantillonnées simultanément, du continu à 1,5 kHz, sortie analogique ± 10 V par voie.
- Un collecteur tournant peut aussi embarquer un codeur pour la vitesse et l’angle de l’arbre : 60 imp./tr sur les SR/E60 et les versions série B /E60, 512 imp./tr en quadrature sur le SR/PE512, 256 à 512 imp./tr sur le SR/ERT.
Quel environnement, et quel budget ?
Les deux solutions existent en versions étanches pour un usage routier et hors route. Côté coût, Michigan Scientific indique le collecteur tournant comme la solution la moins onéreuse par rapport à la plupart des systèmes sans contact.
- Collecteurs tournants étanches : les versions étanches de la série B supportent l’eau, la boue, la neige et la poussière sur un arbre de transmission ; la série SR accepte des joints W ou B.
- Boîtiers de télémesure : le CBT, le CBT-mini et le CIT sont IP67 ; le M560 est protégé contre les vibrations, les fortes accélérations et les contaminants.
- Température : −40 à 121 °C pour la série S et la série SR, −40 à 125 °C pour le M560 et le modèle T8, −40 à 85 °C pour le CIT. Les batteries limitent le CBT à −20 à 50 °C et le CBT-mini à −40 à 60 °C.
- Portée radio sur la liaison 2,4 GHz : 1 à 2 m pour le CBT, 3 à 4 m pour le CBT-mini et le CIT avec la télémesure M540, 1 à 3 m pour le modèle T3.
- Groupes motopropulseurs électriques et hybrides : la télémesure est utilisée sur les arbres d’entrée et de sortie de boîte de vitesses, et le T8 lit des thermocouples type K sur les rotors de moteurs électriques.
À retenir
- Extrémité d’arbre libre : collecteur tournant série S ou série SR. Grande vitesse sur une extrémité d’arbre sans palier : modèle T3 ou T8.
- Pas d’extrémité libre : collecteur tournant tubulaire série B si l’arbre peut être démonté, CIT, CBT ou TEL-SC dans le cas contraire.
- Essai court ou pas de place pour une bobine : batterie (CBT, CBT-mini). Essai long : induction (CIT, TEL-SC).
- Nombreuses voies ou signal analogique sans limite de bande passante : collecteur tournant. Jusqu’à 8 voies sans contact : M560 ou modèle T8.