Article de référence | Réf : R401 v1

Capteurs de force et de poids
Capteurs - Principes de constitution

Auteur(s) : Yves PARMANTIER, Frédéric KRATZ

Relu et validé le 15 mars 2022

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RÉSUMÉ

Cet article répertorie les principes de constitution des capteurs de grandeurs physiques ou mécaniques. Seuls sont présentés les dispositifs les plus couramment utilisés, pour n’en citer que quelques-uns : capteurs de couple, de force et de poids, de pression, détecteurs de proximité, capteurs de déplacement, de température, de gaz. Cette liste n’est donc pas limitative. Est évoquée pour finir la nouvelle génération de capteurs, notamment les capteurs intelligents qui intègrent un organe de calcul interne, un système de conditionnement du signal et une interface de communication, ainsi que les capteurs chimiques.

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Auteur(s)

  • Yves PARMANTIER : Ingénieur de recherche - Animateur du pôle Capteurs – Automatismes, université d'Orléans

  • Frédéric KRATZ : Professeur des universités - Institut Prisme, ENSIB (École nationale supérieure d'ingénieurs de Bourges) - Responsable de l'équipe - projet MCDS (modélisation, commande et diagnostic des systèmes)

INTRODUCTION

Dans cet article, qui fait suite à [R 400], sont répertoriés les principes de constitution des capteurs de grandeurs physiques ou mécaniques. Cet article est la nouvelle édition de l'article Capteurs rédigé par Jacques Toux, auquel sont empruntés certains extraits.

Dans tous les paragraphes qui suivent, les schémas ne sont pas limitatifs, ils représentent seulement les dispositifs les plus couramment utilisés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r401


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1. Capteurs de force et de poids

Les différents principes mis en œuvre sont les suivants :

  • capteur extensométrique à jauges de contrainte (figure 1), ce sont les plus courants (dans ces schémas, J désigne les jauges de contrainte) ;

  • détection capacitive (figure 2a) ;

  • capteur de force à mutuelle inductance (figure 2b). Dans ce cas, la déformation de la membrane M est mesurée au moyen d'un transformateur symétrique double ; une armature mobile solidaire de l'organe dynamométrique est utilisée pour faire varier symétriquement les entrefers annulaires e d'un circuit magnétique portant deux bobines primaires et deux bobines secondaires B ;

  • capteur de force piézoélectrique (figure 2c) : la force F est transmise par l'intermédiaire d'une bille de centrage et d'un piston à deux rondelles de quartz Q montées en opposition (addition des charges). Le piston est guidé par une membrane M, découpée au centre, qui assure en même temps la tension initiale ;

  • capteur de force potentiométrique (figure 2d) : l'organe élastique est constitué par un ressort hélicoïdal R taillé dans un tube ; la déformation du ressort est transformée en variation de résistance au moyen d'un potentiomètre P dont le curseur, rappelé à l'aide du ressort R, est solidaire d'une des plaques d'attaque. La poussée axiale F est obtenue généralement en interposant une bille placée au centre de la plaque.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ASCH (G.) -   Les capteurs en instrumentation industrielle.  -  6e édition, Dunod (2006).

  • (2) - ASCH (G.) -   Acquisition de données. Du capteur à l'ordinateur.  -  Dunod, 2e édition (2003).

  • (3) - GROUT (M.) -   Instrumentation industrielle : spécification et installation des capteurs et des vannes de régulation.  -  Dunod (2002).

  • (4) - AVRIL (J.) et coll -   Encyclopédie d'analyse des contraintes.  -  Vishay Micromesures. Et sur le web : documents à télécharger sur le site Vishay (1984). http://www.vishay.com/

  • (5) - Capteurs français -   Textes des conférences.  -  La Documentation française (1979, 1981, 1984, 1986, 1989).

  • (6) - PLACKO (D.) -   De la physique du capteur au signal électrique : mesure et instrumentation.  -  Hermès...

1 À lire également dans nos bases

###

Base Mesures. Généralités

COURTIER (J.-C.) - GIACOMO (P.) - Vocabulaire de la mesure. - [R 113] (2003).

FESTINGER (J.-C.) - Capteurs à fibres optiques. Présentation. - [R 412] (2007).

Base Mesures mécaniques et dimensionnelles

LE GOËR (J.-L.) - AVRIL (J.) - Capteurs à jauges extensométriques. - [R 1 860] (1992).

AUDAIRE (J.-L.) - Détecteurs de rayonnements optiques. - [R 6 450] (2000).

GAMAC - Mesure de force et de couple – Capteurs de force (partie 1). - [R 1 820] (2008).

GAMAC - Mesure de force et de couple – Couplemètres (partie 2). - [R 1 821] (2008).

Base Mesures physiques

BONNIER (G.) - DEVIN (E.) - Couples thermoélectriques – Caractéristiques et mesure de température. - [R 2 590] (1997).

Base Électronique

SAVELLI (M.) - GASQUET (D.) - ORSAL (B.) - Physique des dispositifs électroniques. - [E1 100] (1996).

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