Un capteur de pesée est un dispositif de mesure. Lorsqu'il est soumis à une force externe, il génère un signal électrique à sa borne de sortie. Les capteurs de pesée de type jauge de contrainte sont l'un des types les plus courants, utilisés pour mesurer le poids. Cet article présentera le principe de fonctionnement et les spécifications des capteurs de pesée.

Qu'est-ce qu'un capteur de pesée ?

Un capteur de pesée est un type de transducteur de force. Un capteur est un dispositif qui convertit une forme d'énergie en un signal électrique lisible. Plus précisément, un capteur de pesée convertit la force en une tension qui peut être lue par un équipement électronique. Le capteur de pesée le plus couramment utilisé dans la vie quotidienne est le type jauge de contrainte — il existe dans presque tous les appareils de mesure du poids.

Comment fonctionne un capteur de pesée ?

À l'intérieur d'un capteur de pesée, il y a un matériau résistif extrêmement fin fixé à un substrat flexible. Lorsqu'une force externe agit sur le corps du capteur, le substrat flexible se déforme — forçant le matériau résistif à se déformer avec lui. Lorsque les dimensions de la bande résistive changent, sa valeur de résistance change également.

Cependant, le changement de résistance est extrêmement faible par rapport à la résistance totale d'origine du matériau — généralement de l'ordre de 1:100. Cela rend la mesure directe de la valeur de résistance absolue très difficile.

Pour résoudre ce problème, le matériau résistif sur le substrat flexible est disposé en une configuration de circuit appelée pont de Wheatstone (du nom de son vulgarisateur, Sir Charles Wheatstone). Ce pont est un arrangement de résistances en forme de losange, avec une résistance de chaque côté (comme le montre le schéma ci-dessous).

Comment fonctionne le pont de Wheatstone

Une tension d'excitation est appliquée sur une paire de diagonales du pont en forme de losange, et le signal de tension de sortie est lu sur l'autre paire de diagonales :

Lorsqu'aucune force externe n'est appliquée : Toutes les résistances ont la même valeur. Chaque « bras » du pont agit comme un diviseur de tension, de sorte que la tension de sortie de chaque bras est égale — ce qui donne une sortie de 0 V (puisque les points de sortie sont à mi-chemin entre les diviseurs).
Lorsqu'une force externe est appliquée : La valeur d'une résistance change, modifiant la tension sur son bras. Cela crée une petite différence de tension aux bornes de sortie.

Comment utiliser un capteur de pesée

La tension de sortie du capteur est extrêmement faible et provient d'une source à haute impédance (le diviseur de résistance). Pour lire cette tension avec précision, un conditionnement du signal est requis :

Le circuit a besoin d'une haute impédance d'entrée (pour éviter les effets de charge sur le diviseur).
Il a besoin d'un réjection de mode commun élevée (puisque la tension absolue de chaque bras est la moitié de la tension d'excitation).
Il a besoin d'un gain différentiel élevé (pour amplifier la petite différence de tension).

Cela se fait généralement avec un amplificateur d'instrumentation (par exemple, AD620 avec un gain de 100) : 1 mV de tension d'entrée devient 100 mV de sortie. Par exemple, si la sortie pleine gamme du pont est de ±25 mV, l'amplificateur sort ±2,5 V.

Capteurs de pesée à signaux numériques

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