Qu’est-ce qu’un capteur de pesage et comment fonctionne-t-il ?
Voyons à quoi ressemble un capteur de pesage et comment il mesure la force-poids.
Les capteurs de pesage extensométriques sont utilisés pour mesurer la force-poids. Ils sont généralement adoptés dans les systèmes de pesage ou pour mesurer la force de compression et de traction.
La lecture de la force appliquée sur le capteur de pesage est obtenue par la détection d’une déformation mécanique que le capteur convertit en un signal électrique en mV, proportionnel à la déformation elle-même.
Comment fonctionne exactement un capteur de pesage ?
À quoi ressemble-t-il ?
Pour comprendre le fonctionnement d’un capteur de pesage, il faut d’abord se pencher sur ses éléments.
Le capteur de pesage se compose de deux parties : le corps mécanique et le circuit électrique.
Le corps est ce qui supporte le poids ou la force exercée sur le capteur.
Il est généralement fabriqué en acier ou en aluminium de haute qualité, des matériaux robustes mais aussi élastiques, capables de se déformer légèrement sous l’effet d’une charge et de revenir à leur position initiale en répondant à la contrainte.
Ce sont donc des matériaux qui garantissent la fiabilité mécanique et la répartition uniforme de la déformation.
Cette caractéristique mécanique est appelée résilience : plus elle est élevée, plus le matériau est capable d’absorber l’énergie et de se déformer sans subir de déformation permanente.
Le corps du capteur de pesage abrite les jauges de contrainte, des conducteurs électriques constitués de fils métalliques de Constantan très fins, disposés en grille ou en zigzag étroit et appliqués sur une pellicule de matériau isolant.
Les jauges de contrainte sont solidement collées dans la zone de déformation maximale du corps du capteur et sont connectées entre elles dans un circuit à pont de Wheatstone.
La combinaison du boîtier mécanique et des jauges de contrainte constitue un capteur de pesage.
→ Lire également Comment est fabriqué un capteur de pesage ? pour découvrir en détail son processus de construction.
Comment ça marche ?
Lorsque l’on applique une force sur le capteur de pesage, celui-ci fléchit légèrement : le métal se déforme et reprend sa forme initiale une fois la charge retirée.
Les jauges de contrainte, totalement intégrées au corps du capteur, se déforment en même temps que sa surface, en s’étirant ou en se contractant.
Ces légères variations dimensionnelles, exprimées en millièmes de millimètre (micromètres ou microns), entraînent une modification de la résistance électrique des conducteurs qui composent les jauges de contrainte : lorsqu’un conducteur est étiré, sa résistance augmente ; lorsqu’il est comprimé, sa résistance diminue.
Exemple de pont de Wheatstone complet sur capteur de pesage à flexion.
La variation de résistance est mesurée et convertie en un signal proportionnel exprimé en mV, par la connexion des jauges de contrainte en pont de Wheatstone.
Dans le cas d’un capteur de pesage analogique, le signal mV du capteur de pesage est traité par un transmetteur ou un indicateur de poids externe, qui le convertit en signal numérique et l’affiche sous la forme d’une valeur de poids.
Dans le cas d’un capteur de pesage numérique, cette conversion s’effectue directement dans le capteur lui-même.
Enfin, la valeur pondérale peut être transmise à un PC ou un API via une sortie analogique ou un bus de terrain.
Différents types de capteurs de pesage
Les capteurs de pesage, dont nous avons vu brièvement la constitution et le fonctionnement de base, sont des capteurs extrêmement polyvalents. Ils offrent en effet des performances précises dans de nombreuses applications et sont essentiels dans de nombreux secteurs :
- l’automatisation industrielle et l’automobile
- les industries chimiques, pharmaceutiques, l’élevage et l’industrie alimentaire ;
- la construction, les systèmes de levage, l’emballage, le textile et le papier ;
- le transport et la manutention ;
- le commerce (balances pour la vente au poids).
En fonction de l’application spécifique, les capteurs de pesage sont conçus avec des formes, des dimensions et des caractéristiques très différentes.
→ Lire également Les principaux types de capteurs de pesage
→ Lire également Comment choisir un capteur de pesage? Guide des caractéristiques techniques
→ Lire également Comment choisir un capteur de pesage ? Les facteurs à évaluer
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