L’essentiel
Le bruit du collecteur tournant dans un circuit de jauges provient de légères variations de la résistance de contact des pistes. Avec les quatre bras du pont du côté tournant, les pistes sont à l’extérieur du pont et ne peuvent pas affecter son équilibre : le bruit de crête des pistes reste inférieur à 0,1 % du signal de données avec n’importe quel collecteur tournant Michigan Scientific. Les circuits qui laissent un ou deux bras du côté tournant placent des pistes à l’intérieur du pont et ne sont pas recommandés. Le circuit en chevron utilise moins de pistes mais introduit une diaphonie entre les sorties.
Pourquoi la configuration importe-t-elle ?
Parce qu’elle détermine si des pistes se trouvent à l’intérieur du pont. Une piste en série avec une jauge agit sur la sortie exactement comme une variation de la résistance de la jauge. Les ponts de jauges de déformation sont des ponts complets (quatre bras actifs), demi-ponts (deux) ou quarts de pont (un) ; à travers un collecteur tournant, ce qui compte est le nombre de bras du côté tournant.
Pourquoi placer les quatre bras du côté tournant ?
Parce que les pistes sont alors à l’extérieur du pont et ne peuvent pas changer son équilibre. Cette configuration fonctionne avec la plupart des amplificateurs de jauges de déformation, et les réseaux conventionnels d’équilibrage et d’étalonnage peuvent être utilisés.
- Bruit de crête des pistes inférieur à 0,1 % du signal de données.
- Avec des ponts de 120 Ω : 1 pont sur un S4, 4 sur un SR10M, 9 sur un SR20M, 16 sur un SR36M.
- Avec des ponts de 350 Ω : 1, 4, 9 et 17 ponts sur les mêmes modèles.
- Les pistes d’alimentation sont mises en parallèle pour rester dans la limite de courant des pistes : 2 pistes jusqu’au SR20M, 4 sur un SR36M avec des ponts de 120 Ω.
- Pour une seule jauge active, la note donne un circuit en quart de pont avec les bras de complément du côté tournant, pour un bruit des pistes et une dérive en température minimes.
Quel est le coût d’un bras du côté tournant ?
Un bruit des pistes élevé : les pistes sont en série avec la jauge, donc toute variation de la résistance des pistes modifie la sortie comme une variation de la résistance de la jauge. Son seul avantage est de fournir beaucoup de données avec peu de pistes. Non recommandé.
- À n’utiliser que lorsque de grands signaux de déformation sont attendus et qu’un bruit plutôt élevé est acceptable.
- Mettre en parallèle la piste commune avec toute piste disponible pour réduire le bruit ; avec beaucoup de jauges, la mise en parallèle est obligatoire pour limiter le courant des pistes.
- Le rapport signal sur bruit des pistes ne dépend pas de la tension d’alimentation ; une résistance et un facteur de jauge plus élevés l’améliorent.
Quel est le coût de deux bras du côté tournant ?
Les pistes d’alimentation communes sont à l’intérieur des ponts, donc toute variation de la résistance des pistes change l’équilibre des ponts. Le bruit est quelque peu inférieur à celui d’un seul bras, mais le circuit est bien plus sensible au bruit des pistes que quatre bras ou le circuit en chevron. Il n’est utilisé que parce qu’il convient à la plupart des amplificateurs. Non recommandé.
- Les pistes du signal de données ne sont pas critiques : l’impédance d’entrée élevée de l’instrumentation maintient un courant négligeable à travers elles.
- Mettre en parallèle toute piste disponible avec les pistes d’alimentation, même lorsque le courant est dans les limites.
Quel compromis offre le circuit en chevron ?
Moins de pistes, au prix d’une diaphonie. Les ponts partagent leurs bras de complément, si bien que les quatre bras restent du côté tournant et le bruit de crête des pistes est à nouveau inférieur à 0,1 %. Mais le courant de signal de chaque pont traverse les bras partagés et décale la référence de signal commune : chaque sortie recueille une partie de toutes les autres, et ces contributions s’additionnent algébriquement.
- La diaphonie dépend de N, la résistance d’entrée de l’instrumentation divisée par la résistance de jauge : 4,6 % à N = 10, 0,5 % à 100, 0,05 % à 1 000, 0,005 % à 10 000.
- Exemple : des jauges de 120 Ω sur une entrée de 12 000 Ω donnent 0,5 % de diaphonie sur chacune des autres sorties.
- Capacité à 10 V avec des jauges de 120 Ω : 1 pont sur un S4, 5 sur un SR10M, 13 sur un SR20M, 25 sur un SR36M.
- Pour vérifier la diaphonie : débrancher un instrument de lecture ; les autres signaux ne doivent pas changer. Des sorties échantillonnées l’une après l’autre n’interagissent pas.
Combien de voies avec des amplificateurs tournants ?
Des pistes de service pour les lignes d’alimentation et de commande, puis une piste par voie amplifiée. Les amplificateurs de jauges de déformation utilisent cinq lignes : +15 V, −15 V, commun d’alimentation, commande d’étalonnage et commun de signal. Les amplificateurs pour thermocouples n’ont pas de commande d’étalonnage et en utilisent quatre.
- Ensemble 10 pistes : 5 voies de jauges de déformation, ou 6 voies thermocouples.
- Ensemble 20 pistes : 15 voies de jauges de déformation, ou 17 voies thermocouples.
- Ensemble 36 pistes : 27 à 31 voies de jauges de déformation selon la résistance du pont et l’alimentation, ou 32 voies thermocouples ; les lignes ±15 V occupent alors deux ou trois pistes chacune, et plus d’une unité de commande d’amplificateur est nécessaire.
- Les tableaux de la note 103 supposent 1 A par connexion de voie. Vérifiez le courant par voie sur la fiche technique de votre collecteur tournant : 500 mA sur la série S et sur les SR10 et SR20, 250 mA sur le SR36 et les SR45A/SR60A-AXHS.
Les notes techniques
Les notes d’origine comportent les schémas de câblage et les tableaux complets.
À retenir
- Pont complet côté tournant : bruit de crête des pistes inférieur à 0,1 %.
- Quart de pont et demi-pont complétés à travers les pistes : déconseillés.
- Le circuit en chevron économise des pistes ; vérifiez la diaphonie par rapport à votre impédance d’entrée.
- Avec des amplificateurs tournants, comptez cinq pistes de service, puis une piste par voie.