Bien choisir un capteur de force

Capteurs de force de la marque Eilersen Electric Digital Systems A/S

Il existe plusieurs types de capteurs de force qui diffèrent par leur construction, le choix entre ces types de construction se fera en fonction du type et de l’intensité de la force que l’on aura besoin de mesurer.

En effet, la force à mesurer peut s’appliquer sur le capteur de différentes manières :
– en compression
– en traction
– en traction et en compression
– en flexion
– en torsion
– en cisaillement

Chaque type de construction des capteurs de force correspond à un type et à une plage d’intensité de la force (voir tableau plus loin).
Les différents types de construction qui seront détaillés dans la suite du guide sont :
– type poutre pour un travail en flexion
– type canister pour relever des contraintes en compression
– type bouton (capteur en compression de taille réduite)
– en S pour mesurer des efforts en traction et en compression
– en ligne pour mesurer des efforts en traction et en compression entre deux éléments reliés par le capteur
– type pancake pour effectuer des mesures en traction ou en compression avec un capteur de faible hauteur
– en anneau pour mesurer par exemple un effort de serrage ou un effort de tension de bande
– type bloc pour mesurer des efforts en compression.

Il faudra ensuite déterminer la technologie du capteur : piézoélectrique pour mesurer rapidement de faibles efforts, ou à jauge de contrainte pour mesurer des forces pouvant aller jusqu’à plusieurs tonnes.

Une fois que le type et la technologie du capteur seront définis, le choix parmi les différents modèles pourra se faire en fonction des spécifications techniques :
-étendue de mesure du capteur exprimée en force ou en portée (poids)
-précision, résolution
-type de signal de sortie
-matériaux, niveau de protection
-dimensions

Capteur de force type bouton de la marque

Pour choisir la configuration de votre capteur de force, vous devez définir comment il va pouvoir être monté et quel type d’effort il devra mesurer :

Type bouton : de forme cylindrique avec un cylindre central de plus petit diamètre sur lequel on applique une force en compression. Les capteurs bouton sont notamment utilisés pour les applications générales de test et mesure, ainsi que pour la surveillance et le contrôle de machines telles que les machines d’emballage, les machines d’assemblage, les équipements de test de fin de ligne, ou dans les équipements médicaux. Selon les modèles, les capteurs de force de type bouton peuvent mesurer de 0,5 à 50 000 daN.

Capteur de force type pancake de la marque SENSY

Type pancake : de forme cylindrique et de faible hauteur (d’où le nom pancake), ces capteurs peuvent être utilisés en compression et en traction. L’alésage central est taraudé pour faciliter la liaison avec l’élément à contrôler. Ces capteurs sont généralement utilisés dans des environnements industriels difficiles ou dans des laboratoires pour des mesures statiques ou dynamiques. Selon les modèles, les capteurs de force pancake peuvent mesurer de 25 à 500 000 daN. Leur forme les rend moins sensibles que les autres types de capteurs aux efforts parasites (force transversale ou couple par exemple).

Capteur de force en aneau de la marque GEFRAN

Type anneau (rondelle de force) : ce capteur de forme cylindrique présente un trou central entouré d’un anneau qui permet de mesurer un effort en compression. L’effort doit être appliqué de façon uniforme sur l’anneau central pour obtenir des résultats précis. Ces capteurs sont généralement utilisés pour mesurer des efforts de serrage. Selon les modèles, les capteurs de force en anneau peuvent mesurer de 20 à 20 000 daN.

Capteur de force canister de la marque Mettler Toledo

Canette/canister : ce capteur de forme cylindrique allongée permet de mesurer de fortes charges en compression. Par rapport aux capteurs de force de type bouton, les capteurs canister sont plutôt utilisés dans l’industrie pour mesurer de fortes charges. Selon les modèles, les capteurs de force canister peuvent mesurer de 1 000 à 150 000 daN.

Capteur de force type poutre de la marque OMEGA

Poutre : ces capteurs, généralement de forme rectangulaire, servent à mesurer des efforts en flexion ou en cisaillement. Ce type de capteur est très sensible aux efforts parasites (force transversale ou couple par exemple) et nécessite un alignement très précis pour obtenir des mesures exactes.

Capteur de force en S de la marque HBM

En S : son nom vient de sa forme qui permet d’effectuer des mesures en compression et en traction. De par leur construction, ces capteurs sont moins sensibles aux efforts parasites que les capteurs de type poutre.

Capteur de force en ligne de la marque SENSY S.A.

En ligne : ce capteur équipé de deux filetages alignés permet de mesurer les efforts en tension ou en tension/compression.

Les jauges de contrainte sont des grilles conductrices dont la résistance change lorsqu’elles sont étirées ou comprimées, ce qui permet de mesurer l’effort appliqué sur la jauge, que ce soit en traction ou en compression. Les jauges de contrainte sont particulièrement adaptées aux opérations de surveillance de longue durée.

Les capteurs piézoélectriques intègrent une électrode placée entre deux disques de cristal piézoélectrique qui produit une charge lorsqu’elle est comprimée. Vous devez privilégier un capteur de force piézoélectrique lorsqu’il doit être placé dans un espace confiné ou qu’il doit être utilisé sur une large plage de mesures ou dans des conditions extrêmes de température ou de surcharge.

Dans tous les cas, il est important de vous référer à la fiche technique des capteurs, en sachant que les capteurs piézoélectriques représentent le meilleur choix pour mesurer rapidement de faibles forces, tandis que les capteurs à jauge de contrainte sont nettement supérieurs lorsqu’il s’agit de mesurer des forces importantes.