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materiels:capteurs:force:force [2020/09/04 17:10] – [4. Amplificateurs d'instrumentation] admin | materiels:capteurs:force:force [2022/07/07 10:39] – [3.2 Amplificateur pour capteur de force HX711] phil |
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| ===== Capteurs - Force - Phidgets ===== |
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| [Mise à jour le 8/2/2020] |
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| ==== 1. Généralités ==== |
| {{ :materiels:capteurs:300px-strain_gauge.svg.png?nolink&50|}} |
| Le but des extensomètres à fils résistants ou jauges de déformation (ou, abusivement, **jauges de contrainte**) est de traduire la **déformation d'une pièce** en **variation de résistance électrique** (plus les extensomètres s'étirent, plus leurs résistances augmentent). Elles consistent en des spires rapprochées et sont généralement fabriquées à partir d'une mince feuille métallique (quelques µm d'épaisseur) et d'un isolant électrique, que l'on traite comme un circuit imprimé (par lithographie et par attaque à l'acide). <html><a href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Jauge_de_d%C3%A9formation" target="_blank">Wikipédia</a></html> |
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| Un **capteur de force** est un tranducteur convertissant une force en un signal électrique mesurable. Bien qu'il existe une variété de capteurs, les capteurs de force à **jauges de déformation** sont les plus utilisés et dominent notamment le secteur de pesage. Les cellules de charge à jauge de déformation fournissent des précisions de **0,03%** à **0,25%** de pleine échelle et sont adaptées à presque toutes les applications industrielles. |
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| * **Principe de la mesure d'une force avec un pont de jauges** |
| {{ :materiels:capteurs:force4.jpg?nolink |}} |
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| ==== 2. Capteurs Phidgets ==== |
| ===2.1 Capteur d'effort à faisceau de cisaillement 780 g CZL616C === |
| {{ :materiels:capteurs:jaugecontrainte.png?nolink&180|780 g CZL616C }} |
| * //Source// : <html><a href="https://www.phidgets.com/docs/Load_Cell_Primer" target="_blank">wiki</a></html> Phidgets. |
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| <callout type="info" icon="true">Capteur à jauge de contrainte permettant de mesurer une force jusqu'à 780 g dans une seule direction. Le capteur se raccorde directement sur la carte Phidgets 1046.</callout> |
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| * //Distributeur// : <html><a href="https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-force-780-g-czl616c-17598.htm" target="_blank">Gotronic</a></html> |
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| * //Caractéristiques// |
| * Alimentation: 5 Vcc (3 à 10 Vcc) |
| * Plage de mesure: 0 à 780 g |
| * Sortie: 800 µV/V |
| * Erreur maxi: ±100 µV/V |
| * Brochage: |
| * Rouge: + 5Vcc |
| * Noir: GND |
| * Vert: + |
| * lanc: - |
| * Hystérésis: 390 mg maxi |
| * Non-linéarité: 390 mg maxi |
| * Erreur de répétabilité: ±390 mg maxi |
| * Effet de la température sur le zéro: 39 mg/°C |
| * Température de fonctionnement: -10 à +40 °C |
| * Dimensions: 45 x 10 x 6 mm |
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| {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} |
| * //Documentation// |
| * <html><a href="https://www.phidgets.com/docs/Calibrating_Analog_Sensors" target="_blank">Etalonnage des capteurs</a></html> |
| * <html><a href="https://www.gotronic.fr/pj-458.pdf" target="_blank">Fiche technique à télécharger</a></html> |
| * <html><a href="https://www.gotronic.fr/pj2-3132-0-mechanical-1852.pdf" target="_blank">Dimensions</a></html> |
| ===2.2 Capteur de force 200 kg CZL204E-200 === |
| {{ :materiels:capteurs:force:capteur-de-force-200-kg-czl204e-200-19654.jpg?nolink|}} |
| * //Source// : <html><a href="https://www.phidgets.com/docs/Load_Cell_Primer" target="_blank">wiki</a></html> Phidgets. |
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| <callout type="info" icon="true">Capteur à jauge de contrainte permettant de mesurer une force jusqu'à 200 kg dans une seule direction. Le capteur se raccorde directement sur la carte Phidgets 1046.</callout> |
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| * //Distributeur// : <html><a href="https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-force-200-kg-czl204e-200-19654.htm" target="_blank">Gotronic</a></html> |
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| * //Caractéristiques// |
| * Alimentation: 5 Vcc (via la carte 1046) |
| * Plage de mesure: 0 à 200 kg |
| * Surcharge maxi: 240 kg |
| * Brochage: |
| * Rouge: + 5Vcc |
| * Noir: GND |
| * Vert: + |
| * Blanc: - |
| * Longueur du câble: 3 mètres |
| * Fixation: M3 |
| * Température de fonctionnement: -10 à +40 °C |
| * Dimensions: Ø25 x 11 mm |
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| {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} |
| * //Documentation// |
| * <html><a href="https://www.phidgets.com/docs/Calibrating_Analog_Sensors" target="_blank">Etalonnage des capteurs</a></html> |
| * <html><a href="https://www.gotronic.fr/pj-906.pdf" target="_blank">Fiche technique à télécharger</a></html> |
| * <html><a href="https://www.gotronic.fr/pj2-3137-0-mechanical-1858.pdf" target="_blank">Dimensions</a></html> |
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| ==== 3. Autres capteurs ==== |
| === 3.1 Capteur de force Grove 101020553 === |
| {{ :materiels:capteurs:force:ar-capteur-de-force-grove-101020553-28518.jpg?nolink&300|}} |
| * //Source// : <html><a href="http://wiki.seeedstudio.com/Grove-Round_Force_Sensor_FSR402/" target="_blank">Wiki</a></html> seeed studio. |
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| <callout type="info" icon="true">Module capteur de force compatible Grove basé sur un **FSR402** permettant la mesure d'une pression de **0,2 à 20 N**. Ce capteur communique avec un microcontrôleur type Arduino via une liaison analogique.</callout> |
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| * //Distributeur// : <html><a href="https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-force-grove-101020553-28518.htm" target="_blank">Gotronic</a></html> |
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| * //Caractéristiques// |
| * Alimentation: 3,3 et 5 Vcc |
| * Sortie: analogique (0 à 650) |
| * Interface: compatible Grove |
| * Dimensions: 20 x 20 x 13 mm |
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| {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} |
| * //Documentation// |
| * Fiche technique <html><a href="https://github.com/SeeedDocument/Grove-Round_Force_Sensor_FSR402/raw/master/res/FSR402.pdf" target="_blank">FSR402</a></html> |
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| * //**Programmation d'une carte Arduino Uno R3**// |
| * //Connexion à un shield// <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/pdf/TinkerkitV2.pdf" target="_blank">Tinkerkit v2</a></html>{{ :materiels:capteurs:force:fsr404.jpg?nolink |}} |
| * // Un premier exemple pour tester le capteur // |
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| {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}} |
| <code cpp *.cpp> |
| // Constantes |
| const int captforce = A0; // Le module est connecté à la broche A0 de la carte (IO du connecteur Tinkerkit) |
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| // Variables |
| int Nforce; // Valeur délivrée par le CAN |
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| void setup(){ |
| Serial.begin(9600); // Initialisation du moniteur série |
| } |
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| void loop(){ |
| Nforce = analogRead(captforce); // Lit la valeur du CAN |
| Serial.println(Nforce); // et l'affiche dans le moniteur série |
| // A compléter pour déterminer la force exercée sur le capteur |
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| delay(1000); // Attente s entre deux valeurs |
| } |
| </code> |
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| {{ :materiels:capteurs:vscode.png?nolink&30|}} |
| <callout type="tip" icon="true">Le projet Arduino pour l'IDE **VSCode** de l'exemple ci-dessus est téléchargeable <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/code/Arduino/ARD_Uno_FSR402.zip">ici</a></html></callout> |
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| ==== 4. Amplificateurs d'instrumentation ==== |
| ===3.1 Amplificateur Phidgets 1046 === |
| {{ :materiels:capteurs:phidgets1046.png?nolink&180|}} |
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| * //Source// : <html><a href="https://www.phidgets.com/?tier=3&catid=98&pcid=78&prodid=1027" target="_blank">wiki</a></html> |
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| <callout type="info" icon="true">Interface Phidgets 1046_0B avec pont de Wheatstone permettant de raccorder jusqu'à 4 capteurs de force non amplifiés tels que capteurs à jauge de compression, accéléromètres, baromètres, etc. Livrée avec un boîtier noir et un cordon USB de raccordement. Cette carte est compatible notamment avec les capteurs de force CZL616C, CZL635-5, CZL635-20 et CZL635-50.</callout> |
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| * //Distributeur// : <html><a href="https://www.gotronic.fr/art-interface-1046-0b-pour-4-capteurs-de-force-27918.htm" target="_blank">Gotronic</a></html> |
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| * //Caractéristiques// |
| * Alimentation: 5 Vcc (via le port mini-USB) |
| * Consommation: 500 mA |
| * Courant disponible pour les capteurs: 465 mA maxi |
| * Taux de rafraîchissement: de 8 ms à 1000 ms |
| * Réglage du gain: 1, 8, 16, 32, 64, 128 |
| * Température de service: 0 à 70 °C |
| * Dimensions: 53 x 44 x 21 mm. |
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| {{ :materiels:capteurs:force:sen13879.jpg?nolink&200|}} |
| ===3.2 Amplificateur pour capteur de force HX711 === |
| * // Sources// |
| * <html><a href="https://www.sparkfun.com/products/13879" target="_blank">Sparkfun</a></html> |
| * <html><a href="https://learn.sparkfun.com/tutorials/load-cell-amplifier-hx711-breakout-hookup-guide" target="_blank">Tutoriel</a></html> |
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| <callout type="info" icon="true">Module amplificateur pour capteurs de force à pont de Wheatstone basé sur un convertisseur analogique-numérique **HX711**. Il permet la lecture des modifications de résistance des capteurs de force, ce qui vous procurera des mesures précises après calibration. Le HX711 utilise une interface 2 fils pour l'utilisation avec tout type de carte à microcontrôleur disposant d'entrées/sorties digitales.</callout> |
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| * //Distributeur// : <html><a href="https://www.gotronic.fr/art-amplificateur-pour-capteur-de-force-sen-13879-25334.htm" target="_blank">Gotronic</a></html> |
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| * //Caractéristiques// |
| * Alimentation: 2,7 à 5 Vcc |
| * Consommation: < 1,5 mA |
| * Fréquence: 10 ou 80 mesures/sec |
| * T° de service: -40 à +85 °C |
| * Dimensions: 31 x 23 x 15 mm |
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| {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} |
| * //Schéma// : à télécharger <html><a href="https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/SparkFun_HX711_Load_Cell_v11.pdf" target="_blank">ici</a></html> |
| * //Connexions//{{ :materiels:capteurs:force:hx711_fritzing.jpg?nolink&800 |}} |
| * //Documentation// {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} |
| * Fiche technique <html><a href="https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf" target="_blank">HX711</a></html> |
| * //**Programmation d'une carte Arduino Uno R3**// |
| * // Bibliothèques à installer dans l'IDE // {{ :materiels:capteurs:force:bibliohx711.png?nolink&650 |}} |
| * //Connexion à un shield// <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/pdf/TinkerkitV2.pdf" target="_blank">Tinkerkit v2</a></html>{{ :materiels:capteurs:force:czl204e-200.jpg?nolink |}} |
| * // Un premier exemple : Etalonnage d'un capteur CZL204E-200 // |
| {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}} |
| <code cpp *.cpp> |
| /* |
| Arduino pin 5 -> HX711 CLK |
| pin 3 -> HX711 DOUT |
| 5V -> VCC |
| GND -> GND |
| */ |
| #include "HX711.h" |
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| #define LOADCELL_DOUT_PIN 3 |
| #define LOADCELL_SCK_PIN 5 |
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| HX711 scale; |
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| float calibration_factor = -14000; //-7050 worked for my 440lb max scale setup |
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| void setup() { |
| Serial.begin(9600); |
| Serial.println("Etalonnage du HX711"); |
| Serial.println("Retirer le poids de la balance"); |
| Serial.println("Au début des lectures, placer un poids connu sur la balance"); |
| Serial.println("Entrer + ou a dans la console pour augmenter le facteur d'étalonnage"); |
| Serial.println("Entrer - ou z dans la console pour diminuer le facteur d'étalonnage"); |
| |
| scale.begin(LOADCELL_DOUT_PIN, LOADCELL_SCK_PIN); |
| scale.set_scale(); |
| scale.tare(); // Echelle à 0 |
| |
| long zero_factor = scale.read_average(); // Lecture de référence |
| Serial.print("Zero factor: "); |
| Serial.println(zero_factor); |
| } |
| |
| void loop() { |
| |
| scale.set_scale(calibration_factor); // Ajuster à ce facteur d'étalonnage |
| |
| Serial.print("Lecture: "); |
| Serial.print(scale.get_units(), 1); |
| Serial.print(" kg"); // Unités SI |
| Serial.print(" facteur_étalonnage: "); |
| Serial.print(calibration_factor); |
| Serial.println(); |
| |
| if(Serial.available()) |
| { |
| char temp = Serial.read(); |
| if(temp == '+' || temp == 'a') |
| calibration_factor += 10; |
| else if(temp == '-' || temp == 'z') |
| calibration_factor -= 10; |
| } |
| } |
| </code> |
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| {{ :materiels:capteurs:vscode.png?nolink&30|}} |
| <callout type="tip" icon="true">Le projet Arduino pour l'IDE **VSCode** de l'exemple ci-dessus est téléchargeable <html><a href="https://webge.fr/doc/wikis/code/Arduino/ARD_Uno_CZL204E200_Etalonnage.zip">ici</a></html></callout> |