Table des matières

Sommaire Matériels

Capteurs - Force - Phidgets

[Mise à jour le 8/2/2020]

1. Généralités

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.

2. Capteurs Phidgets

2.1 Capteur d'effort à faisceau de cisaillement 780 g CZL616C

780 g CZL616C

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.

2.2 Capteur de force 200 kg CZL204E-200

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.

3. Autres capteurs

3.1 Capteur de force Grove 101020553

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.

*.cpp
// 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
}

Le projet Arduino pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable ici

4. Amplificateurs d'instrumentation

3.1 Amplificateur Phidgets 1046

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.

3.2 Amplificateur pour capteur de force HX711

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.

*.cpp
/*
 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;
  }
}

Le projet Arduino pour l'IDE VSCode de l'exemple ci-dessus est téléchargeable ici