[[materiels:accueilmateriels|{{ :iconemaison.jpg?nolink&30|Sommaire Matériels}}]] ===== Capteurs - Force - Phidgets ===== [Mise à jour le 25/6/2024] \\ ==== 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). Wikipédia 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. * **Principe de la mesure d'une force avec un pont de jauges** {{ :materiels:capteurs:force4.jpg?nolink |}} ---- ==== 2. Capteurs de force ==== === 2.1 Capteur 780 g === {{ :materiels:capteurs:jaugecontrainte.png?nolink&180|780g Phidgets CZL616C }} == 2.1.1 Présentation == * //**Source**// : wiki Phidgets "Guide des jauges de contrainte". Capteur à jauges de contrainte **Phidgets CZL616C** permettant de mesurer une force jusqu'à **780g** dans une seule direction. Le capteur se raccorde directement sur la carte Phidgets 1046. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**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: + * Blanc: - {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Etalonnage des capteurs * Datasheet (pdf à télécharger) * Dimensions (pdf à télécharger) \\ === 2.2 Capteur 20kg === {{ :materiels:capteurs:jaugecontrainte.png?nolink&180|20kg CZL635-20 }} == 2.2.1 Présentation == * //**Source**// : wiki Phidgets "Guide des jauges de contrainte". Capteur à jauge de contrainte **Phidgets CZL635-20** permettant de mesurer une force jusqu'à **20kg** dans une seule direction. Le capteur se raccorde directement sur la carte Phidgets 1046. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**Caractéristiques**// * Alimentation: 5 Vcc (3 à 10 Vcc) * Plage de mesure: 0 à 20kg * Sortie: **1mV/V** * Erreur maxi: ±150 µV/V * Brochage: * Rouge: + 5Vcc * Noir: GND * Vert: + * Blanc: - {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Etalonnage des capteurs * Datasheet à télécharger * Dimensions \\ === 2.3 Capteur 200 kg === {{ :materiels:capteurs:force:capteur-de-force-200-kg-czl204e-200-19654.jpg?nolink|200 kg CZL204E-200}} == 2.3.1 Présentation == * //**Source**// : wiki Phidgets "Guide des jauges de contrainte". Capteur à jauges de contrainte **Phidgets CZL204E-200** permettant de mesurer une force jusqu'à **200 kg** dans une seule direction. Le capteur se raccorde directement sur la carte Phidgets 1046. * //Distributeur// : Gotronic * //Caractéristiques// * Alimentation: 5 Vcc (via la carte 1046) * Plage de mesure: 0 à 200 kg * signal de sortie: 1 mV/V * Surcharge maxi: 240 kg * Brochage: * Rouge: + 5Vcc * Noir: GND * Vert: + * Blanc: - * Longueur du câble: 3 mètres {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Etalonnage des capteurs * Fiche technique à télécharger * Dimensions ---- === 2.4 Capteur Grove 101020553 === {{ :materiels:capteurs:force:ar-capteur-de-force-grove-101020553-28518.jpg?nolink&300|}} == 2.4.1 Présentation == * //**Source**// : Wiki seeed studio. 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. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**Caractéristiques**// * Alimentation: 3,3 et 5 Vcc * Sortie: analogique (0 à 650) * Interface: compatible Grove * Dimensions: 20 x 20 x 13 mm {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Fiche technique FSR402 \\ {{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} == 2.4.2 Exemples de code == * [[#tab-fsr402duino_1|Arduino UNO]] * [[#tab-fsr402pico_1|Rpi Pico (µPython)]] * //Connexion à un shield// Tinkerkit v2{{ :materiels:capteurs:force:fsr404.jpg?nolink |}} * //**Exemple** pour tester le capteur// {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}}


const int captforce = A0; // Le module est connecté à la broche A0 de la carte (IO du connecteur Tinkerkit)

int Nforce; // Valeur délivrée par le CAN

void setup(){
  Serial.begin(9600);       // Initialisation du moniteur série
}

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

  delay(1000);                         // Attente s entre deux valeurs
}

A venir \\ ==== 3. Amplificateurs d'instrumentation ==== ===3.1 Module Phidgets 1046_1 === {{ :materiels:capteurs:phidgets1046.png?nolink&180|Module Phidgets 1046_1}} * //**Source**// : wiki Phidgets Interface Phidgets 1046_1 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. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**Caractéristiques**// * Alimentation: 5 Vcc (via le port mini-USB) * Consommation: 15 mA * Courant disponible pour les capteurs: 465 mA maxi * TTaux de rafraîchissement : de 1 à 60000 ms * Réglage du gain: 1, 8, 16, 32, 64, 128 * Température de service: -40 à 80 °C * Dimensions: 53 x 44 x 21 mm. {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Fiche technique PhidgetBridge 4-Input * Dimensions \\ {{ :materiels:capteurs:force:sen13879.jpg?nolink&200|}} ===3.2 HX711 === == 3.2.1 Présentation == * //**Sources**// * Site Sparkfun * Tutoriel Sparkfun Module amplificateur pour capteurs de force à pont de Wheatstone basé sur un convertisseur analogique-numérique **HX711** 24 bits. Ce circuit est directement interfaçable avec 2 ponts de jauge. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**Caractéristiques**// * Alimentation: 2,7 à 5 Vcc * Consommation: < 1,5 mA * Fréquence: 10 ou 80 mesures/sec * Gain : 32 (canal B),64 ou 128 (canal A ) * T° de service: -40 à +85 °C * Dimensions: 31 x 23 x 15 mm {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Schéma**// : à télécharger ici * //**Connexions**// à une carte Arduino{{ :materiels:capteurs:force:hx711_fritzing.jpg?nolink&800 |}} {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Datasheet du circuit HX711 \\ == 3.2.2 Bibliothèques == * [[#tab-hx711duino_1|Arduino UNO]] * [[#tab-hx711pico_1|Rpi Pico (µPython)]] * //A partir du gestionnaire de bibliothèques de l'**IDE Arduino**, installer :// {{ :materiels:capteurs:force:libhx711dfrobot.png?nolink |}} A venir \\ {{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} == 3.2.3 Exemples de code == * [[#tab-hx711duino_2|Arduino UNO]] * [[#tab-hx711pico_2|Rpi Pico (µPython)]] {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}} * //**Exemple 1** de l'IDE Arduino pour tester le capteur// \\ Dans l'IDE Arduino, sélectionner : Fichier → Exemples → DFRobot_HX711 -> **readWeight** * //**Exemple 2** : Etalonnage d'un capteur CZL204E-200 // * //Connexion à un shield// Tinkerkit v2{{ :materiels:capteurs:force:czl204e-200.jpg?nolink |}} {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}}


/*
 Arduino pin 5 -> HX711 CLK
         pin 3 -> HX711 DOUT
 5V -> VCC
 GND -> GND
*/
#include "HX711.h"

#define LOADCELL_DOUT_PIN  3
#define LOADCELL_SCK_PIN  5

HX711 scale;

float calibration_factor = -14000; //-7050 worked for my 440lb max scale setup

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;
  }
}

A venir \\ === 3.3 Nuvoton NAU7802 pour capteur de force (I2C) === {{ :materiels:capteurs:force:module_i2c_pour_capteur_de_force_sen-15242.jpg?nolink| Module NAU7802}} == 3.3.1 Présentation == * //**Sources**// \\ - Guide d'utilisation Sparkfun. \\ - L'Internet des abeilles : ajouter des capteurs pour surveiller la santé des ruches Module basé sur un circuit **NAU7802** prévu pour connecter facilement un **capteur de force (4 fils)** en I2C à un microcontrôleur compatible Arduino. * //**Distributeur**// : Gotronic * //**Caractéristiques**// * Alimentation : 3,3 Vcc * Interface I2C (**SLA=0x2A**) * sur connectique Qwiic ou pastilles à souder * Dimensions : 36 x 26 x 16 mm * //**Schéma-blocs**// {{ :materiels:capteurs:force:block_diagram_nau7802.png?nolink |}} * //**Application typique**// {{ :materiels:capteurs:force:apptypiquenau7802.png?nolink |}} {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //**Documentation**// * Datasheet du circuit à télécharger ici * Schéma {{ :materiels:capteurs:environnement:iconechronogrammes.png?nolink&50|}} * //**Chronogrammes**// * Relevé des signaux du bus I2C . A télécharger ici. \\ == 3.3.2 Bibliothèques == * [[#tab-nau7802duino_1|Arduino UNO]] * [[#tab-nau7802pico_1|Rpi Pico (µPython)]] * //A partir du gestionnaire de bibliothèques de l'**IDE Arduino**, installer :// {{ :materiels:capteurs:force:libsparkfunnau7802.png?nolink |}} A venir \\ {{ :materiels:capteurs:environnement:code.png?nolink|}} == 3.3.3 Exemples de code == * [[#tab-nau7802duino_2|Arduino UNO]] * [[#tab-nau7802pico_2|Rpi Pico (µPython)]] * //**Ressources**// * Guide d'utilisation Sparkfun. {{ :materiels:capteurs:intensite:doc.gif?nolink|}} * //**Fiche guide**// pour l'étude d'une chaîne d'information comprenant un module **NAU7802** [Télécharger] * //**Connexion**// à une Base Shield V2 montée sur une Arduino Uno \\ A venir {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}} * //**Exemple** de l'IDE Arduino pour tester le capteur// \\ Dans l'IDE Arduino, sélectionner : Fichier → Exemples SparkFun Qwiic Scale NAU7802 Arduino Library -> **Example1_BasicReadings** A venir