Utilisation d'une jauge de déformation
Principe
Une jauge de déformation permet de mesurer la déformation d'une pièce. La déformation est traduite en variation de résistance électrique. Une jauge est constituée de spires rapprochées métallique collées sur un isolant électrique.
Pour la plupart des pièces, la déformation est directement proportionnelle à la force appliquée, ce qui permet de mesurer une force à partir de la mesure de la déformation.
Mise en oeuvre
La jauge doit être collée sur le support étudié par une colle de type époxy avec durcisseur (exemple : colle Sader métal).
Les variations de résistances étant trop faibles pour être mesurées à l'aide d'un ohmmètre, il est nécessaire de monter la jauge sur un des deux ponts de Wheastone disponibles sur la DMSBox (reliés à un montage amplificateur chacun).
A l'aide d'un ohmmètre, mesurer la résistance de la jauge et prendre 3 résistances de même valeur.
Placer sur la DMSBox, la jauge à l'emplacement prévu sur le montage en pont de Wheastone puis les 3 résistances dans les borniers à visser restant.
Dans le bornier de l'amplificateur correspondant au pont de Wheastone choisi (1 ou 2), mettre en place une résistance de 1 kOhm pour commencer (amplification de 800 environ.
Allumer la DMSBox. A l'aide d'un voltmètre, mis sur le calibre le plus faible (mV), relever la tension aux bornes In+ et In- du montage amplificateur (on mesure alors la tension entre les points correspondants sur le schéma. Utiliser le potentiomètre en le tournant avec précaution pour que la tension soit de 0V lorsque la jauge n'est pas sollicitée.
Pour finir, mettre le voltmètre (calibre 1V) entre une masse quelconque (0V) et la sortie (A0 ou A1) de l'amplificateur puis déformer la jauge et observer la tension varier. Diminuer si nécessaire la résistance Rg mise en place au niveau de l'amplificateur pour obtenir une tension qui varie entre 0 et 5V. en fonction des déformations maximales obtenues. La valeur 2,5 V correspond à la référence (pas de sollicitation).
Attention :
Il faut faire attention à ne pas choisir une résistance Rg trop petite car sinon la tension dépassera les 5 V, ce qui peut endommager la carte Arduino.
Définition de l'interface correspondante
Dans le logiciel client, après avoir renseigné un nom d'application et choisi si nécessaire des images pour les menus accueil et analyse, ajouter une grandeur et sélectionner Analogique puis le pin1 égal à 0 ou à 1 en fonction du montage amplificateur choisi.
Renseigner un nom de label (jauge) et un nom d'affichage quelconque (exemple : Effort en N).
Le réglage du gain et de l'offset peut se faire automatiquement. Sachant que sans déformation, la tension est de 2,5 V et le convertisseur analogique numérique renvoie une valeur entre 0 et 1023, on prendra un offset de -512.
Pour le gain, il est nécessaire d'étalonner le signal en exerçant un effort connu et en connaissant l'effort que l'on souhaite mesurer. Laisser 1 pour l'instant. Générer l'application (la DMSBox doit être reliée au réseau) puis réaliser une acquisition. Relever la valeur numérique obtenue pour la sollicitation connue. Le gain sera alors égal à valeur_connue / valeur_numérique_obtenue. Si on obtient par exemple 100 pour un effort connu de 10 N, le gain sera de 10/100=0.1 N/pts
Revenir dans le menu de définition de l'interface et renseigner le gain calculé puis sauvegarder et générer l'interface. Le logiciel est prêt pour une mesure propre. Le fichier sauvegardé peut être utilisé sur d'autres postes qui souhaitent faire une mesure sur ce capteur distant.