The essential
Un transducteur convertit une grandeur physique en un signal électrique qui lui est proportionnel. Dans un capteur de force, la force déforme le corps, et des jauges de déformation câblées en pont de Wheatstone voient leur résistance varier avec cette déformation. Le signal du pont est conditionné et amplifié avant d’arriver au système d’acquisition de données. Un capteur de force à un axe mesure une direction ; un capteur de force à trois axes mesure trois forces perpendiculaires ; un capteur de force à six axes ajoute les trois moments.
Qu’est-ce qu’un transducteur ?
Un dispositif qui convertit une forme d’énergie en un signal lisible. La sortie est électrique et proportionnelle à la grandeur mesurée : force, couple, position, accélération ou température.
- Les transducteurs actifs ne nécessitent pas de source d’alimentation : un thermocouple en est un.
- Les transducteurs passifs nécessitent une source d’alimentation externe ; leur sortie est une variation de résistance, de capacité ou d’un autre paramètre électrique. Un capteur de force à jauges de déformation ou un couplemètre en est un.
Comment un capteur de force mesure-t-il une force ?
La force déforme le corps du capteur de force. Des jauges de déformation dans un pont de Wheatstone voient leur résistance varier avec cette déformation. Le pont nécessite une alimentation du pont ; sa sortie passe par un conditionnement du signal et une amplification, et ressort sous forme de tension pour le système d’acquisition de données.
Trois axes ou six ?
Trois axes si l’essai n’a besoin que des forces ; six s’il a aussi besoin des moments.
- Trois axes : Fx, Fy et Fz, chacun sur un pont complet à quatre branches, dans un même corps. La série TR3D va de 1,1 kN par axe (TR3D-B-250) à 444 kN (TR3D-D-100K).
- Six axes : les trois forces et le moment autour de chaque axe, sur six ponts. TR6D-C : 71, 89 et 178 kN avec 1,4, 4,5 et 9,5 kN·m. TR6D-F, profil bas : 12,5, 22 et 45 kN avec 370 N·m, 1,1 et 3,4 kN·m.
- Chaque capteur de force à six axes est livré avec un rapport d’étalonnage ISO/IEC 17025 qui inclut sa matrice de crosstalk.
Où utilise-t-on les capteurs de force six axes ?
Partout où des efforts et des moments agissent ensemble et doivent être séparés.
- Biomécanique et orthopédie : simulations d’articulations, membres prothétiques.
- Robotique : systèmes de préhension et assemblage de produits.
- Automobile : essais de crash, de freinage et en virage.
- Souffleries : portance, traînée et effort latéral, avec les moments de lacet, de roulis et de tangage.
Peut-on les utiliser sur le terrain ?
Oui. Les corps des TR3D, TR6D-C et TR6D-F sont étanches aux intempéries et compensés en température, utilisables de −40 à 149 °C, pour l’acquisition de données sur le terrain comme pour les essais en laboratoire. Lorsqu’aucun modèle du catalogue ne convient, le capteur de force est conçu sur mesure, ou c’est la pièce elle-même qui est équipée de jauges de déformation.
À retenir
- Un capteur de force à jauges de déformation est un transducteur passif : il a besoin d’une alimentation du pont et d’un amplificateur.
- Trois axes donnent les efforts ; six axes ajoutent les moments.
- Aucun modèle du catalogue ne convient : la pièce elle-même peut devenir le transducteur.