The essential
Lorsque plusieurs capteurs de force se partagent un effort, leurs ponts peuvent être câblés en parallèle pour lire l’effort total sur une seule voie. Les ponts en parallèle délivrent la moyenne de leurs signaux, et non la somme, si bien que deux capteurs de force donnent la moitié de la sensibilité d’un seul. Leur sortie de shunt est également divisée par deux : régler le gain de l’amplificateur sur la valeur d’étalonnage par shunt d’un seul capteur de force compense exactement. La condition est que les capteurs de force aient la même sensibilité. Dans le cas contraire, une valeur d’étalonnage moyennée donne une erreur qui dépend de la façon dont l’effort est réparti.
Quand les capteurs sont-ils mis en parallèle ?
Lorsqu’il faut plus d’un capteur de force à travers une interface pour mesurer l’effort qui la traverse. Mécaniquement, les capteurs de force sont en parallèle et se partagent l’effort ; électriquement, leurs ponts de Wheatstone sont câblés ensemble. La note suppose des ponts entièrement actifs et une alimentation du pont à tension constante.
Que devient l’étalonnage par shunt ?
Il est environ divisé par deux avec deux capteurs de force, et il vaut environ 1/i de la valeur d’un seul avec i capteurs de force. Avec les ponts en parallèle, la résistance de shunt agit sur des branches de R/2 au lieu de R ; comme la résistance de shunt est bien plus grande que R, la sortie de shunt diminue dans le même rapport.
Que devient la sensibilité ?
Elle chute de 50 % avec deux capteurs de force. La sortie mise en parallèle est proportionnelle à (ΔR1 + ΔR2)/2R, la moyenne des deux ponts, alors que deux voies séparées donneraient le total en s’additionnant. Doubler le gain de l’amplificateur compense. Comme la sortie de shunt est elle aussi divisée par deux, réglez le gain sur la valeur d’étalonnage par shunt que l’on utiliserait pour un seul capteur de force.
Que se passe-t-il si l’effort n’est pas également réparti ?
Si les capteurs de force ont la même sensibilité, le système en parallèle donne toujours la somme correcte, quelle que soit la répartition de l’effort.
- Condition nécessaire et suffisante : même sensibilité, c’est-à-dire des équivalents d’étalonnage par shunt identiques, et l’équivalent d’étalonnage par shunt d’un capteur de force utilisé pour le système.
- Si l’on étalonne plutôt en mV/V : faire la moyenne des valeurs en mV/V, puis diviser par le nombre de capteurs de force.
Quelle erreur avec des sensibilités inégales ?
Une erreur qui dépend de la différence de sensibilité et de la manière dont l’effort est réparti. Lorsque des sensibilités identiques ne sont pas disponibles, choisir des capteurs de force dont les équivalents d’étalonnage par shunt sont presque égaux et utiliser leur moyenne. L’erreur est nulle lorsque les efforts sont dans le même rapport que les équivalents d’étalonnage par shunt.
- Équivalents d’étalonnage par shunt de 100 kΩ valant 680 et 720 lb, effort réparti également : erreur de 0,08 %. Un capteur de force prenant deux fois l’effort de l’autre : +1,04 % ou −0,87 %.
- Équivalents de 600 et 300 lb, effort réparti également : erreur de 12,5 %. Avec une répartition de l’effort 2:1 : 0 % lorsque le capteur de force de 600 lb porte la plus grande part, 25 % lorsqu’il porte la plus petite.
La note technique
La note d’origine contient les schémas de circuit, la démonstration et la formule d’erreur pour deux et trois capteurs.
À retenir
- Mettre en parallèle uniquement des capteurs de même sensibilité.
- Régler le gain sur la valeur de shunt d’un seul capteur.
- Sensibilités presque égales : en faire la moyenne et prévoir une erreur de l’ordre de 1 %.