[[materiels:accueilmateriels|{{ :iconemaison.jpg?nolink&30|Sommaire Matériels}}]] ===== Capteurs - Force - Phidgets ===== [Mise à jour le 8/2/2020] ==== 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 Phidgets ==== ===2.1 Capteur d'effort à faisceau de cisaillement 780 g CZL616C === {{ :materiels:capteurs:jaugecontrainte.png?nolink&180|780 g CZL616C }} * //Source// : wiki Phidgets. 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. * //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: + * 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 {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //Documentation// * Etalonnage des capteurs * Fiche technique à télécharger * Dimensions ===2.2 Capteur de force 200 kg CZL204E-200 === {{ :materiels:capteurs:force:capteur-de-force-200-kg-czl204e-200-19654.jpg?nolink|}} * //Source// : wiki Phidgets. 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. * //Distributeur// : Gotronic * //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 {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //Documentation// * Etalonnage des capteurs * Fiche technique à télécharger * Dimensions ---- ==== 3. Autres capteurs ==== === 3.1 Capteur de force Grove 101020553 === {{ :materiels:capteurs:force:ar-capteur-de-force-grove-101020553-28518.jpg?nolink&300|}} * //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 * //**Programmation d'une carte Arduino Uno R3**// * //Connexion à un shield// Tinkerkit v2{{ :materiels:capteurs:force:fsr404.jpg?nolink |}} * // Un premier exemple pour tester le capteur // {{ :materiels:capteurs:distance:arduinoico.png?nolink&40|}}


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

// Variables
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
}

{{ :materiels:capteurs:vscode.png?nolink&30|}} Le projet Arduino pour l'IDE **VSCode** de l'exemple ci-dessus est téléchargeable ici ==== 4. Amplificateurs d'instrumentation ==== ===3.1 Amplificateur Phidgets 1046 === {{ :materiels:capteurs:phidgets1046.png?nolink&180|}} * //Source// : wiki 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. * //Distributeur// : Gotronic * //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. {{ :materiels:capteurs:force:sen13879.jpg?nolink&200|}} ===3.2 Amplificateur pour capteur de force HX711 === * // Sources// * Sparkfun * Tutoriel 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. * //Distributeur// : Gotronic * //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 {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * //Schéma// : à télécharger ici * //Connexions//{{ :materiels:capteurs:force:hx711_fritzing.jpg?nolink&800 |}} * //Documentation// {{ :materiels:capteurs:acrobate.gif?nolink&40|}} * Fiche technique HX711 * //**Programmation d'une carte Arduino Uno R3**// * // Bibliothèques à installer dans l'IDE // {{ :materiels:capteurs:force:bibliohx711.png?nolink |}} * //Connexion à un shield// Tinkerkit v2{{ :materiels:capteurs:force:czl204e-200.jpg?nolink |}} * // Un premier exemple : Etalonnage d'un capteur CZL204E-200 // {{ :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;
  }
}

{{ :materiels:capteurs:vscode.png?nolink&40|}} Le projet Arduino pour l'IDE **VSCode** de l'exemple ci-dessus est téléchargeable ici