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Conception et réalisation de capteurs de force, capteurs de couple , électronique de conditionnement
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Axes dynamométriques sur mesure

 
Il existe 2 catégories d'axes dynamométriques au sens mécanique :
-axe dynamométrique à charge centrale (photo à gauche)
-axe dynamométrique à charge excentrée ou en porte à faux (photo à droite)
 
Axe dynamometrique a charge centrale
Axe dynamometrique a charge excentree

Axe dynamométrique à charge centrale

Axe dynamométrique à charge excentrée

 
CAPTRONIC conçoit et réalise des axes dynamométriques sur mesure destinés à la mesure de force dont le vecteur résultant est perpendiculaire à l'axe théorique du capteur.
Une étude de faisabilité est réalisée avant la définition du capteur de force en réalisant une note de calcul et/ou validation par une simulation par éléments finis.
Pour réaliser un axe dynamométrique à partir de la phase de conception jusqu'à l'étalonnage, le type de chargement et la force résultante sont importants pour la définition du produit proposé.
En effet, s'il est facile de caractériser la direction et le sens de la force de gravité qui s'exerce sur le capteur lors d'une opération de levage de charge, il est beaucoup plus difficile voire impossible d'identifier l'effort global résultant  lorsque l'axe est intégré à une chaine de transfert d'efforts avec biellettes.
Ainsi une analyse de la chaine de transfert d'effort doit être réalisé.
 
Ci-dessous la représentation d'un axe dynamométrique à chargement centrale, pour nous permettre de réaliser une premièer étude de faisabilité il faut renseigner le tableau ci-dessous :
 
 

Précision demandée en % par rapport à l'étendue de mesure ?
Exemple : 1.00% sur la plage de mesure de 0-100KN
 
Etendue de mesure avec les limites de notre offre de 100daN à 1500KN.
 
Les axes dynamométriques ont tous une direction de sensibilité maximale, il faut que cette position soit repérée et être aligné sur la direction de ce repère pour être dans les conditions identiques à l’étalonnage.
 
Pour respecter les éléments techniques qui viennent d’être évoqué ci-dessus, il faut prévoir sur la pièce destinée à recevoir l’axe dynamométrique un positionnement angulaire. 
 

La connectique de l'axe dynamométrique : type de connexion et orientation de la sortie par rapport au capteur

La connectique doit être choisie dès le début du projet puisqu'elle permet de compléter  la définition de l'axe dynamométrique.
Parmi les choix qui sont proposés :
-sortie câble avec presse étoupe
-connecteur (embase) monté sur capteur
-traversée de cloison ou utilisation de flexible hydraulique, ce sont les solutions préconisées lorsque l'axe dynamométrique  est intégré dans un environnement avec pression de fluide élevée. 
 

Mesure du signal de sortie de l'axe dynamométrique : sortie filaire

 
En général, on intègre dès que l’espace disponible le permet,  le conditionneur dans le capteur .Cependant dans le cas de capteurs de petites dimensions  on est obligé de déporter ce conditionneur dans un boitier séparé.
 
-  non conditionné ; signal de sortie « brut » en mV: sensibilité symétrique ±2mV/V ou asymetrique 0-2mV/V
-  conditionnement et sortie tension symétrique : 0V±10V ou 5V±5V .
-  conditionnement et sortie tension asymetrique : 0-10V ou 0-5V .
-  conditionnement et sortie courant symétrique : 12mA±8mA .
-  conditionnement et sortie courant symétrique : 4-20mA .
-  conditionnement et sortie USB pour transfert sur PC
-  conditionnement et sortie numérique : RS-232C,  RS-485 ,MODBUS…
 

Enregistrement de mesures de force avec module d'enregistrement de données embarqué ou data-logger

Ce module ,intégré au capteur ou déporté à quelques centimètres (selon les dimensions du capteur)  permet d'avoir un système autonome pour effectuer des enregistrements de données sur évènement ou sur une période temporelle ciblée.
 
Dans le cas de surveillance en levage, on privilégie les déclenchements d'enregistrement sur évènement en fonction du niveau de signal (programmation de seuil) lors de la mesure de la force.
 
Alimentation de l'ensemble : capteur de force et module alimentés par batterie.
 

Mesure de force avec transmission du signal sans fil (wireless)

Les systèmes de transferts de données à 2,4GHz composés d'un émetteur et récepteur pour mesurer un phénomène physique tels que : mesure de force, mesure de couple, mesure de déformation avec jauges de contraintes, mesure de pression permettent d'avoir une bande passante élevée et des fréquences d'échantillonnage pouvant atteindre 20kHz.
Ainsi, on peut mesurer des phénomènes furtifs tels que les chocs ou les mouvements alternés à haute fréquence.
En fonction du protocole de transmission choisi (Bluetooth 4.1, Bluetooth Low Energy, 2,4GHz protocole industrie) et du firmware des composants qui composent le transmetteur on aura une consommation