FR2622695A1 - Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives - Google Patents

Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives Download PDF

Info

Publication number
FR2622695A1
FR2622695A1 FR8714916A FR8714916A FR2622695A1 FR 2622695 A1 FR2622695 A1 FR 2622695A1 FR 8714916 A FR8714916 A FR 8714916A FR 8714916 A FR8714916 A FR 8714916A FR 2622695 A1 FR2622695 A1 FR 2622695A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
sensor
signal
sep
measured
gauges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8714916A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2622695B1 (fr
Inventor
Jean Cherbuy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electro Resistance
Original Assignee
Electro Resistance
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electro Resistance filed Critical Electro Resistance
Priority to FR8714916A priority Critical patent/FR2622695B1/fr
Publication of FR2622695A1 publication Critical patent/FR2622695A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2622695B1 publication Critical patent/FR2622695B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2268Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Le capteur à ajuster comprend une poutre élastique 1 dont une des extrémités est destinée à être soumise à la contrainte, force P ou couple de flexion PX ou couple de torsion PZ, que l'on veut mesurer. Cette poutre porte des jauges résistives reliées entre elles en formant un pont de mesure qui délivre un signal électrique fonction de la contrainte, force ou couple, à mesurer. Le procédé d'ajustage comprend les étapes suivantes : A) par une caractérisation initiale du capteur, on mesure expérimentalement les signaux parasites, B) on calcule le signal électrique, délivré par le capteur, en fonction de l'angle entre la direction longitudinale des jauges résistives et la direction longitudinale de la poutre 1, C) on calcule les modifications de ce signal provoquées par l'adjonction, aux jauges résistives initiales, de jauges résistives de réglage, D) on annule les signaux parasites en donnant aux jauges de réglage adjointes aux jauges initiales, des valeurs qui ont pour effet de modifier leurs angles initiaux de façon telle que : Mod signal parasite 1 = - signal parasite 1 mesuré; Mod signal parasite 2 = - signal parasite 2 mesuré.

Description

La présente invention concerne un procédé pour ajuster des capteurs de force ou de couple à jauges résistives.
L'invention vise également des capteurs de force ou de couple à jauges résistives ajustés au moyen du procédé précité.
On connait des capteurs de force ou de couple comprenant une poutre élastique en métal, dont l'une des extrêmités est destinée à être encastrée à un support fixe (d'une façon qui empêche tout mouvement de translation ou de rotation de la poutre par rapport au support fixe) et l'autre, libre, est soumise à la force ou au couple à mesurer. Cette force ou couple peut être appliquée soit directement à l'extrêmité libre de la poutre, soit à une pièce intermédiaire liée à l'extrêmité libre de la poutre qui est opposée au support fixe.
La poutre porte des jauges résistives reliées électriquement entre-elles en formant un pont de mesure délivrant un signal électrique qui est fonction de la force ou du couple à mesurer.
Or, il est courant que la poutre soit soumise non seulement à l'effort -force ou couple- à mesurer, mais aussi en même-temps à des efforts parasites, c'est à dire autres que celui à mesurer.
I1 convient donc de rendre la mesure recherchée insensible à l'égard des efforts parasites précités, de façon que le signal délivré ne soit fonction que de l'effort à mesurer, c'est à dire constant, quels que soient ces- efforts parasites.
Ainsi, par exemple, dans un capteur de force P, cette force suivant son point d'application sur la poutre ou sur la pièce intermédiaire, engendre dans la poutre des couples de torsion PZ et de flexion PX variables qui modifient la valeur du signal électrique délivré par le pont de mesure et faussent ainsi la mesure de cette force ?.
Deux méthodes sont actuellement utilisées pour assurer l'insensibilité de la mesure de la force à l'égard des couples parasites précités :
Dans une première méthode, le plateau intermédiaire repose sur un système de leviers sommant les forces appliquées sur le plateau et transmettant la force résultante en un point déterminé de la poutre.
Dans une seconde méthode, le plateau est fixé directement à un capteur qui n'est plus une poutre simple mais un capteur de forme souvent très complexe, étudiée pour minimiser l'effet des couples ou moments parasites ; le capteur est ajusté en général par des actions mécaniques pour éliminer les effets résiduels des moments parasites.
Dans le procédé décrit dans le brevet français nO 82 20040, on a tenté de résoudre les difficultés précitées en éliminant le signal dû au couple de torsion PZ parasite, engendré lors de l'application de la force sur le plateau, au moyen d'une ou de plusieurs jauges sensibles à la torsion et de résistances addition- nelles convenables, insérées dans le circuit de traitement du signal.
Cependant, ce procédé ne permet pas d'éliminer le signal parasite, dû au couple de flexion PX, lié au déplacement du point d'application de la force P dans une direction parallèle à l'axe de la poutre élastique. Il n'a donc apporté qu'une solution partielle au problème particulier du capteur de force P.
Le but de la présente invention est de créer un procédé permettant d'ajuster des capteurs de force ou de couple à jauges résistives de façon que le signal électrique de mesure soit proportionnel à celle des contraintes, force P ou couple PX ou couple PZ, que l'on veut mesurer et insensible aux autres contraintes qui peuvent s'exercer en même temps sur l'extrémité libre de la poutre, notamment du fait de l'imperfection du mode d'application de la contrainte à mesurer, ce procédé étant de mise en oeuvre simple et aisément automatisable.
Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé par les étapes suivantes a) - Par une caractérisation initiale du capteur, on mesure expérir.
mentalement les signaux parasites qu'il engendre sous l'effet
des deux contraintes autres que celle à mesurer et on mesure
ainsi ses sensibilités à ces deux contraintes.
b) - On calcule le signal électrique délivré par le capteur, en
fonction de l'angle Oi entre la direction- longitudinale
des jauges résistives R1, R2, R3, R4 et la direction longitu
dinale de la poutre.
c) - On calcule les modifications de ce signal, provoquées par
l'adjonction, aux jauges résistives initiales Ri, de jauges
résistives de réglage R'i et R"i, chacune d'elles étant placée
en série avec la jauge initiale correspondante et orientée
selon un angle 8'i 8"i différent de 8i.
d) - On annule les signaux parasites en donnant aux jauges de réglage
adjointes aux jauges initiales, des valeurs R'iO'i, R"iO"i, qui
ont pour effet de modifier leurs angles 8i initiaux, de façon
telle que
Mod. signal parasite 1 = - signal parasite 1 mesuré
Mod. signal parasite 2 = - signal parasite 2 mesuré
La demanderesse a établi en effet qu'il est possible de calculer les erreurs relatives du capteur, dues aux efforts parasites, en fonction de l'angle e formé entre les jauges résistives et la poutre élastique.
De ce fait, il est possible d'annuler ces erreurs en apportant à une ou plusieurs jauges résistives des modifications ayant pour effet de modifier l'angle e précité.
Le procédé conforme à l'invention permet ainsi d'obtenir en une seule séquence d'opérations, en agissant uniquement sur l'angle e formé par une ou plusieurs jauges résistives, un capteur de force ou de couple délivrant un signal rigoureusement proportionnel à l'effort à mesurer et ce, quels que soient les efforts parasites et notamment ceux dus au déplacement du point d'application de l'effort à mesurer relativement à la poutre.
Etant donné que le procédé agit sur le seul paramètre e des jauges résistives, ce procédé peut être aisément automatisable.
Selon un autre aspect de l'invention, le capteur de force ou de couple à jauges résistives conforme à l'invention, ce capteur
comprenant une poutre élastique dont l'une des extrêmités est
destinée à être encastrée à un support fixe et l'autre soumise à
l'effort à mesurer, cette poutre portant des jauges résistives
reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure,
délivrant un signal électrique qui est fonction de l'effort
appliqué sur ladite extrêmité de la poutre, ce capteur étant ajusté
de telle sorte que le signal soit. proportionnel à l'effort à mesurer
et insensible aux autres efforts, et notamment à ceux engendrés par
les déplacements du point d'application de l'effort à mesurer, est
caractérisé en ce que l'angle e formé entre une ou plusieurs
des jauges résistives et la direction longitudinale de la poutre
est calculé et réalisé de façon à annuler les effets des efforts
parasites.
D'autres particularités et avantages de l'invention
apparaîtront encore dans la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés comme explications du principe du procédé, et à titre d'exemples non limitatifs - La figure 1 est une vue en perspective d'un capteur avec poutre
encastrée de section rectangulaire constante - La figure 2 est un schéma du pont de mesure formé par les jauges
résistives du capteur - Lafigure 3 est un graphique représentant la réponse électrique
d'une jauge simple soumise à des déformations imposées - La figure 4 est un graphique représentant la réponse électrique
d'une jauge composite soumise à des déformations imposées - La figure 5 est la représentation d'une jauge composité particulière - La figure 6 est un graphique représentant la réponse électrique
de la jauge composite particulière de la figure 5 - Les figures 7a/7b, 8a/8b, 9a/9b,10a/lOb, lla/llb représentent
la disposition des jauges avant (a) et après (b) réglage, dans
certains capteurs particuliers.
On va tout d'abord décrire le principe qui est à la base du procédé selon l'invention.
Sur la figure 1, on a représenté une poutre élastique (1), encastrée à un support fixe (2). A titre d'exemple, cette poutre a une section rectangulaire constante.
L'extrêmité de cette poutre (1), opposée au support (2), est soumise à des efforts : force transversale P, couple de flexion
PX, couple de torsion PZ.
Sur cette poutre 1 sont placées quatre jauges résistives
R1, R2, R3, R4, reliées électriquement entre-elles suivant un pont de mesure (figure 2) alimenté par une tension d'alimentation A et délivrant un signal de sortie V5.
L'expérience montre que le rapport du signal de sortie à la tension d'alimentation d'un tel capteur est de la forme us pP + qPX + tPZ + # (zéro)
: Les coefficients-p, q et t sont les sensibilités du capteur aux efforts respectifs P, PX et PZ.
A (zéro) est un terme constant définissant le déséquilibre du pont de mesure en l'absence de tout effort appliqué à la poutre (1).
Théoriquement, si on applique à la poutre (1) un seul effort (P ou
PX ou PZ) à mesurer, on devrait recueillir le seul signal correspondant. Mais en pratique, on recueille aussi des signaux parasites.
Ces signaux parasites proviennent de nombreuses causes regroupables sous les rubriques principales suivantes :
- Imperfection du mode d'application de l'effort à mesurer.
Par exemple, Si le point d'application de la force P à
mesurer n'est pas exactement dans l'axe de la poutre, mais
décalé avec Z non nul, cette force engendre un couple de
torsion parasite PZ.
- Hétérogénéité métallurgique dans la poutre ou dans les jauges
R1 ... R..
- Erreurs de position des jauges
- Résistances parasites dans le pont de mesure.
- Dimensions finies de la poutre.
La multiplicité des causes d'erreur rend donc très aléatoire
l'obtention directe d'un capteur parfait, c'est à dire dans lequel
le signal ntest fonction que du seul effort à mesurer.
On va maintenant montrer comment il est possible d'ajuster un tel
capteur de façon que le signal soit fonction du seul effort à mesurer.
1/. VARIATION DE LA RESISTANCE D'UNE JAUGE SOUMISE A DES CONTRAINTES
Soit une résistance mince de longueur L, de largeur e, d'épaisseur. e, liée par sa surface L.l à un substrat déformable, telle qu'une poutre élastique. La variation de cette résistance R, de résistivité m, sous l'effet d'une déformation est #R - #L - $#l - #e
R = L t e w
Par ailleurs, la variation de résistivité dw est reliée à la variation de volume de la résistance #V/V par la wrelation de
Bridgmann
#/# = c #V/V = c (#l/L + #l/l + #e/e
où c = coefficient de Bridgmann.
d'où
#R/R = (c + 1) #l/l + (c - 1) #l/l + (c - 1) #e/e
La résistance étant mince et liée au substrat, les déformations #l et #l lui sont imposées par la déformation du substrat.
L Z
Ces déformations engendrent, dans la résistance, des contraintes a L et cl . Par contre, la surface extérieure de la résistance est libre de se déplacer, donc a e : Q.
Désignons par ER le module d'élasticité longitudinal (module d'Young) et par UR le coefficient de Poisson du matériau constituant la résistance
La loi de.Hocke dans la résistance permet d'évaluer be, au moyen des relations suivantes : e
Figure img00070001
Les deux premières relations donnent
Figure img00070002
La troisième:
Figure img00070003

Ainsi
Figure img00070004
Si maintenant la longueur L de la résistance fait un angle 8 avec la direction principale ox de la poutre, dont l'état de déformation plane superficielle est spécifié par ses trois composentes :Ex Ez Yxz, les formules classiques donnent les déformations #l et #l dans la résistance, soit
L Z
Figure img00080001

= #x sin=8 - Yxz sin# cos# + #z cos'8
Par suite
Figure img00080002

d'où finalement
Figure img00080003
Or, entre les déformations planes superficielles de la poutre (1) Ex Ez Exz, existe la relation : Ez = - Ex où est le coefficient du Poisson du matériau constituant la poutre.
Ecrivons donc ces déformations :
x
z EXZ y
On a alors
Figure img00090001

qu'on écrit plus simplement
Figure img00090002

avec
Figure img00090003

ou
Figure img00090004
J est le coefficient de jauge longitudinal, habituellement
considéré une extensométrie.
3 est égal à 2 quand le coefficient de Bridgmann c = #w/w / #V/V est
égal à 1, ce qui est approximativement le cas pour beaucoup
d'alliages résistants usuels.
De façon encore plus compacte on écrira #R/R = Ke + 5Y
avec S = Sin2
C = Cosse
K = J + (l+ > )(C-l)
D'autres hypothèses pourraient être faites sur l'efficacité avec laquelle le substrat impose ses déformations à la jauge.
L'expression de #R/R représente cependant toujours le fait fondamentel que la résistahce de la jauge varie linéairement en fonction de chacune des déformations qui lui sont imposées E et y , le coefficient de e étant une fonction linéaire de C = Cos2# et le coefficient de y étant proportionnel à S = Sin2#.
Ainsi, la partie de la réponse d'une jauge dépendant de son angle e peut être représentée schématiquement par un vecteur (figure 3) et on peut modifier sa réponse à eet y en modifiant l'angle # 2/. PROPRIETE DES RESISTANCES COMPOSJTES - VARIATION DE #
La variation d'une résistance simple sous plusieurs contraintes a, ss ... est égale à la différentielle totale
#R/R = r = An + BB...
où les sensibilités 1/R 2R/2@ = A, etc ... sont des constantes.
La variation d'une résistance composite série Rc =
R + R' + R" + ... est
Figure img00100001

qu'on écrit : rc = pr + p'r' + p"r" + ...

Figure img00100002
Or, p + p' + p" + ... + R+R'+/Rc d'où p = 1 - p' - p" ...
st #Rc/Rc = rc = R + p' r'-r) + p" (r"-r) +.
(Le même raisonnement peut se faire avec les résistances en parallèle : 1/Rc = 1/R + 1/R1 + 1/R" + ...)
La variation d'une résistance composite soumise à plusieurs contraintes a, 5 ... agissant sur R, a', 8' agissant sur R', ..., devient donc en liant les deux propositions précédentes : r c = Aa + p' (A' a' - A a) + p" (A" a" - A a) + ... (réponse à a) + Bss + p' (B' ss' - B ss) + p" (B" 511 - B ss) + ... (réponse à ss)
Les réponses spécifiques d'une résistance R, soumise à plusieurs contraintes; peuvent ainsi être modifiées simultanément par l'adjonction de résistances séries (ou parallèles) R', R",
Figure img00110001

système linéaire qui a une solution unique (p', p", p"' ...) s'il y a autant de résistances séries que de contraintes et si le déterminant du système est b # O.
Les résistances de correction R', R", ... agissent de deux façons
par désensibilisation de la résistance initiale R
- p' Aa , - p' Bss etc
par adjonction d'une réponse propre
+ p' A' a' , + p' B' ss' etc
Si un facteur de la forme (A' a' - A a) est nul, la résistance additionnelle série de poids p' n'agit pas sur la réponse à la contrainte a; elle modifie cependant la valeur ohmique de la résistance initiale R
Revenons maintenant à la jauge résistive R liée à la poutre qui lui impose ses déformations superficielles :E, - e et y, d'où résulte
n/R = Ke + S#
K (e) est la sensibilité de R à la déformation E
S (e) est la sensibilité de R à la déformation y
Rendre une jauge composite en lui associant deux jauges séries de sensibilités K', K" et S', S", c'est à dire d'orientations e', e" autres que celles de la jauge principale d'orientation e, et de poids p', p" réglables, est un moyen commode de modifier l'orien- tation initiale 8, c'est à dire de faire virtuellement tourner la résistance R.
En effet, en admettant, pour simplifier, que les jauges séries soient très proches de la jauge initiale R, c'est à dire que e' = e" = e et γ' = γ: = γ, la réponse d'une jauge composite est : rc = pr+p'r'+p"r" = (pK+p'K'+p"K")e + (pS+p'5'+p"S")γ
= Je (p+p'+p")+(1+ )e{p#+p'@'+p"C"-(p+p'+p")}
+7gamma;(pS+p'S'+p"S) rc = Je + (1+ )e (pC+p'C'+p"C"-1)+ γ(pS+p'S;'+p"S"), car p+p'+p" = l
Par trigonométrie, on peut montrer que
Figure img00120001
Cette somme de vecteurs est schématisée sur la figure 4.
Ainsi, rc = {J + (1+ ) (FCos - l)} +y FSin et la jauge composite a maintenant un nouvel angle # # 2O, réglable par p' et p"
Exemple avec les angles #=# (C=l,S=O), #=##/4 (C'=O,S'=+1) #"=#/2 (C"=-1, 5"=0) rc = Je + (1+ )e (p-D-p"-l) + γ (O+p') FCos# = p-p"=1-p'2p" ; fSin # = p; et tg # = Fsin#/FCos# = P'/1-p'-2p"
Si par exemple : p' = 0,05 et p" = 0,02, tg # = 0,0549 et # = 3,1450
Sin # = 0,0548 d'o F = p'/Sin# = 0,05/0,0548 = 0,911
Figure img00130001
r c = {J-(l+R)}c + (l+W)c .0,911 Cos (3,140) + y .0,911 Sin (3,140)
La jauge a virtuellement tourné de 3,140 et la partie de
sa réponse dépendant de l'orientation a été atténuée à 0,911 (au
lieu de 1)
La jauge composite est représentée figure 5 et sa réponse
figure 6.
On va utiliser ces propriétés pour régler les capteurs.
3/. CALCUL DES DEFORMATIONS SUPERFICIELLES DE LA POUTRE ET
DU SIGNAL D'UNE JAUGE
Les déformations superficielles d'une poutre (1) encastrée à une extrêmité et soumise à l'autre à une force transversale P, à un moment de flexion PX et à un moment de torsion PZ (voir figure 1) sont au point x, y, z * Sur les faces horizontales (y = +v)
Figure img00130002

où : s = 2dx2v est la section de la poutre
# est un facteur de forme de cette section
g(z) est une fonction symétrique avec g(O)=l g(+d)=O
E est le module d'élasticité (module d'Young)
u est le coefficient de Poisson du matériau constituant
la poutre * Sur les faces verticales (z = +d)
Figure img00130003

où : f(y) est une parabole avec f(O)=l f(+v=û)
Ainsi, la réponse #R/R = r d'une jauge collée sur une face quelconque de la poutre (1), soit r = Ke+Sy , est formée de 3 composants correspondant respectivement aux 3 efforts : la force P et les moments
PX et PZ appliqués à l'extrémité de la poutre.
Figure img00140001
<tb>
sauge <SEP> sur <SEP> face <SEP> horizontale <SEP> Jauge <SEP> sur <SEP> face <SEP> verticale
<tb> <SEP> (y <SEP> = <SEP> +v) <SEP> (z <SEP> = <SEP> +d)
<tb> r(P)= <SEP> Kep <SEP> = <SEP> K <SEP> (sEv2 <SEP> xy) <SEP> P <SEP> r(P)=Kp+Sy=[K53xy+S3(l+I1) <SEP> P <SEP> P
<tb> r(PX)= <SEP> KEPX <SEP> = <SEP> K <SEP> (-; <SEP> y) <SEP> PX <SEP> r(PX) <SEP> = <SEP> KEpX <SEP> = <SEP> K <SEP> ( <SEP> y) <SEP> PX <SEP> 3
<tb> <SEP> 3 <SEP> sEv2 <SEP> y) <SEP> PX
<tb> r(PZ)= <SEP> SYpZ <SEP> = <SEP> r3(1+L) <SEP> yg(z)Z <SEP> r(PZ)=sypz=s[3(l+W) <SEP> 1 <SEP> ~~~~
<tb> <SEP> (Y)] <SEP> PZ
<tb>
Ces réponses peuvent être modifiées par l'adjonction de résistances séries de sensibilités K' S', K" S".
La modification du signal qui en résulte est * Jauge sur face horizontale
Figure img00140002

* Jauge sur face verticale
Figure img00140003
Figure img00150001

4/. RAPPEL SUR LE PONT DE WHEATSTONE
La réponse d'une jauge seule, contenant des informations indiscernables sur les différents efforts appliqués à la poutre (1), on est amené à utiliser au moins 2 résistances et généralement 4 résistances montées en pont de WEATSTONE (figure 2) alimenté par une tension VA Si les 4 jauges ont, comme c'est usuel, la même résistance R, et, en négligeant les termes du second ordre, le signal V5 est
Figure img00150002

0désignera dorénavant l'opérateur du pont, c'est à dire
1/4(t1-t2 + t3 - t4)
Nous allons voir meintenant comment, en jouant sur
les positions physiques (x, y, z, O) des jauges et sur leur position
électrique dans le schéma du pont (figure 2), on obtiendra un signal
dépendant exclusivement de l'un des efforts P, PX ou PZ.
Ce jeu est noté par z (x, y, z, O) 5/. EXPRESSION GENERALE DU SIGNAL D'UN CAPTEUR
SPECIALISATION DES CAPTEURS
En situant l'origine des coordonnées x au milieu du pont de jauges, les coordonnées de position x, y, z des jauges ont toutes les mêmes valeurs absolues x,y,z et ne diffèrent que par leurs signes x, y, z, et en admettant (pour le moment) que les orientations # des jauges soient toutes de même valeur absolue, on peut écrire ces paramètres d'implantation sous la forme xi = x xi etc ... Si = S Si etc
On note que les changements de signe de S ne modifient pas
K = J+(l+ ) (C-1) car Cos(-2e) = Cos(2 #). De même les fonctions f et g, symétriques, ne sont pas affectées par les changements de signes de y ou z.
Quelles que soient les faces sur lesquelles sont collées les jauges, l'expression générale du signal est alors
Figure img00160001
Si les jauges sont sur les faces horizontales (y = + v),
les fonctions f (y) et g (y) ont une valeur nulle et AV = r V: O
et seuls subsistent les termes AH, B et
Par ailleurs, AH et B sont maximaux si K est maximal, c'est à dire,
si C = +1, ce qui entraine S = O et rH = O.
Inversement rH est maximal si S S = = 1 d'où C = O. K = J -(1+ )
est alors minimal.
Un note qu'on peut rendre K nul par : K = J + (1+ ) (C-1) = 0
soit : C = 1 - J/1+ = 1 - 2/1,3 = 0,54 et 8 = 61 (avec J = 2)
alors #5# 5# 0,84 : le signal n'est pas maximal.
Si les jauges sont sur les faces verticales (z = + d), on a g(z) = O, d'où rH = 0. Si, en outre, on les place à y = O, on a aussi AH = B = 0. Alors, le signel est maximal si #5# = l.
On a ainsi défini deux familles de capteurs particuliers, construits comme suit : * Jauges sur les faces horizontales y = + v (AV = @V = O)
avec #5# = 0 : capteur de force P : si # y=0 et #xy=1
capteur de moment PX : si # y = # xy =0 et # y=1
avec #5# = 1 : capteur de moment PZ : si # y = # xy = 0 et * Jauges sur les faces verticales z = + d et y = O (AH = B = rH = )
avec #5# 5# = = 1 : capteur de force P : si z zS=O et
capteur de moment PZ : si z 5=0 et z Sz=l 6/. EXPRESSION GENERALE DE LA MODIFICATION DU SIGNAL PAR DES JAUGES
COMPOSITES
SYSTEME DE REGLAGE
En théorie, les capteurs ainsi construits ne devraient être sensibles qu'au seul effort choisi.Mais l'expérience montre que les signaux des capteurs ainsi construits contiennent néanmoins des petits composants parasites, soit : qPX et tPZ pour un capteur de P, pP et tPZ pour un capteur de PX et pP et qPX pour un capteur de
PZ.
Les paramètres p, q et t seront déterminés expérimentalement par la caractérisation initiale du capteur.
Ces composants parasites vont être annulés en utilisant des jauges composites, contenant deux jauges séries, de sensibilités différentes dont on peut régler les poids p' et p".
Les capteurs décrits précédemment sont construits pour donner le signal utile maximal et il est inutile de chercher à modifier ce signal par une 3ème jauge série. En fait, on enregistrera simplement une petite modification du signal utile.
Les poids p' et p" sont nécessairement positifs et ne permettent pas, par eux-même, de prendre en compte le signe des composants parasites à annuler. On utilisera donc deux (ou quatre) jauges composites présentant des incidences de signes différentes dans la modification des composants du signal.
En donnant aux jauges de réglage des positions et des orien tations (x', y', z' #' 8' ; x", y", z" #") de même valeur absolue de jauge à jauge, en donnant à ces paramètres les mêmes signes que ceux des jauges initiales auxquelles elles s'adjoignent, (x'=x"=x etc ..., S'=S"=S), en utilisant la proposition développée précédemment et en mettant sous le signe # ce qui varie de jauge à jauge, c'est à dire p', p" et les signes, la modification du signal par p' et p" est
Figure img00180001
L'expression Mod (signal) ci-dessus est le système de réglage de
tous les capteurs considérés.
Pour n'importe lequel de ces capteurs, le réglage consistera donc
- à mesurer, au cours de la caractérisation initiale, la valeur
des deux signaux parasites : q,t ou t,q ou p,q
- à annuler ces signaux parasites en donnant à p' et P"
des valeurs telles que :
. Mod (signal parasite 1) =.- (signal parasite 1 mesuré)
Mod (signal parasite 2) = - (signal parasite 2 mesuré)
- il n'en résultera qu'une modification du signal utile (celui
dû à l'effort que le capteur doit mesurer) donnée par le troi
sième terme de l'expression générale de modification du signal.
7/. DISTRIBUTION DES JAUGES
On constate, dans les expressions de Mod (P), Mod (PX) et
Mod (PZ) établies précédemment, que les poids p' et P" résolvant
les systèmes de réglages, sont tous inclus dans des termes de
la forme a a b P' ou 0 a P' etc
(Ces a et b étant des signes x, y, z ou S)
Or, les doubles conditions de spécialisation d'un capteur sur
une grandeur particulière (P, PX ou PZ) sont, elles, de la forme # = b 0 et # e = 1 ; ou # ab = 1 et #e = 0
a et b ne pouvant prendre que deux valeurs : +1 ou -1 Comment réaliser #ab = 1 et #a=0 ? # a = 1/4 (a1-a2 + a3-a4)=) peut être réalisé per 3 distributions de
Figure img00190001
<tb> ai <SEP> a2 <SEP> a3 <SEP> ao
<tb> a <SEP> a <SEP> a <SEP> a <SEP> ap1-ap2+ap3-ap4=atpl-p2+p3-p4)=aO <SEP> P
<tb> a <SEP> -a <SEP> -a <SEP> a <SEP> entralnantOapl <SEP> ap1+ap2-ap3-ap4=a(pl+p2-p3-p4)=a
<tb> a <SEP> a <SEP> -a <SEP> -a <SEP> apl-ap2-ap3+ap4=a(pl-p2-p3+p4)=a <SEP> Gç
<tb> En général #ap=a Ex p, la forme de #x dépendant de celles
des distributions de a choisie pour faire # a = 0.
# ab ab = 1 n'est réalisé que par la seule distribution :
Figure img00190002
<tb> (ab)1 <SEP> (ab) <SEP> (ab) <SEP> (ab)4
<tb> <SEP> (ab) <SEP> -(ab) <SEP> (ab) <SEP> -(ab) <SEP>
<tb> entrainant # ab p = ab #o/4
Ainsi la condition de construction
Figure img00190003
<tb> Im <SEP> a <SEP> = <SEP> O <SEP> entrain <SEP> 10 <SEP> a <SEP> p <SEP> = <SEP> a
<tb> ab <SEP> ab <SEP> = <SEP> 1 <SEP> entratne <SEP> | <SEP> zab <SEP> p <SEP> = <SEP> ab <SEP> An
<tb> <SEP> 4
<tb>
La forme de Ex dépend de la distribution de a adoptée pour faire
a = 0.
Comment réaliser # ab = 0 et # a = 1 ? a a = 1 ne peut être réalisé que par la seule distribution
Figure img00200001
a1 <SEP> a2 <SEP> a3 <SEP> a4
<tb> a <SEP> -a <SEP> a <SEP> -a
<tb> entrainant # ap = 1/4 (ap1-(-a)p2+sp3(-a)p4) = .a#o/4 ab = a flb = 0 O peut être réalisé par les 3 distributions de b
4
satisfaisant # b = O soit
Figure img00200002
<tb> b1 <SEP> b2 <SEP> b3 <SEP> b4
<tb> b <SEP> -b <SEP> b <SEP> -b <SEP>
<tb> b <SEP> -b <SEP> - <SEP> -b <SEP> b
<tb> b <SEP> b <SEP> -b <SEP> -b
<tb> entraînant respectivement
Figure img00200003
<tb> <SEP> 1 <SEP> (abpl-(-a)(-b)p2+abpJ-(-a)(-b)p4)-abpl- <SEP> = <SEP> ab
<tb> <SEP> 4 <SEP> (abp1-(-a)(-b)p2+abp3-(-a)(-b)p4)=-4(p1-p2+p3-p4) <SEP> = <SEP> ab <SEP> p
<tb> abp <SEP> = <SEP> 1 <SEP> (abpi-(-a)(-b)p2+a(-b)p3-(-a)bp4)= <SEP> ab <SEP> (P1-P2-P3+P4)=
<tb> 4 <SEP> 7 <SEP> 4
<tb> <SEP> 1 <SEP> (abpl-(-a)bp2+a(-b)ps-(-a)(-)p4)= <SEP> ab <SEP> (p,+p,-p3-p4)=
<tb> <SEP> 4 <SEP> (abpl-(-a)bp2+a(-b)p3-(-a)(-b)p4)= <SEP> 4 <SEP> ab
<tb>
ou, en généralabp = ab Ex p, la forme de #x dépendant de
la distribution de b choisie pour faire , ab = O, compte tenu de a a = 1.
Ainsi, la condition de construction
Figure img00200004
<tb> a=1 <SEP> Oap <SEP> 1 <SEP> a <SEP> ap <SEP> a
<tb> <SEP> entraîne <SEP> abp <SEP> = <SEP> ab <SEP> 8 <SEP> p
<tb>
La forme de #x dépend de la distribution de b adoptée pour faire # b = O.
Finalement, le fait de spécialiser un capteur pour la mesure d'un effort G (P ou PX ou PZ) par(paramètres intervenant dans la mesure de G) = 1 et # (paramètres n'intervenant pas) = 0, entraîne
une modification du signal G fonction de Z p' et Z p" et une modifi
cation des signaux parasites fonction de 6 p' et #x P" permettant
toujours d'être maître du signe des réglages.
Les O ont la même signification si les paramètres teIs que a et b
sont distribués de la même façon.
De l'ensemble de la description qui précède (Chap. 1 à 7), résulte le procédé de réglage d'un capteur destiné à mesurer une contrainte (P ou PX ou PZ) en le rendant insensible aux deux autres contraintes, par la simple adjonction des jauges de réglage dont les caractéristiques p' e p"e" sont déterminées par des valeurs bien définies, en fonction des caractéristiques de construction du capteur (les x, y, z, 8, ...) et des paramètres mesurés expérimentalement par la caractérisation initiale du capteur (p, q, t). Ces calculs sont automatisables au moyen d'un ordinateur.
8/. APPLICATION DU PROCEDE A CERTAINS CAPTEURS PARTICULIERS
Les formules générales ci-dessus, à savoir * L'expression générale du signal (Ch. 5) * expression générale de la modification du signal provoquée par
l'adjonction de jauges de réglage p'p" (Ch. 6) * La distribution des jauges (Ch. 7) permettent d'appliquer le procédé dans les cas les plus complexes, mais les capteurs les plus usuels,-spécialisés pour la mesure d'un effort particulier (force P, ou couple PX ou couple PZ), sont réalisés avec des dispositions généralement simples.
Les formules, alors, se simplifient.
Voici à titre d'exemples pris parmi bien d'autres possibles, la description de quelques capteurs particuliers et de l'application du procédé à ces capteurs.
A/. Capteurs avec jauges sur les faces horizontales seulement
Pour tous ces capteurs : #y# = #y'# = #y"# = v d'où f(y) = g(y) = O et AV = TV = O et de même
L'expression du signal dans ce cas devient
Figure img00220001
Elle montre qu'on peut construire ainsi * en utilisant les 2 faces horizontales (+v et -v), des capteurs
de P, PX ou PZ * en utilisant une seule face horizontale (+v ou -v) des capteurs
P ou PZ
En effet, avec v = cbnstant, on peut réaliser z xy = 1 ou # = 1.
Mais z f = û, donc on ne peut pas construire sur une seule face, un capteur de PX, avec K constant de jauge à jauge.
L'expression de la modification du signal par l'adjonction de p', p" (Ch. 6, permet d'écrire les équations de réglage pour annuler les signaux parasites
Figure img00220002
Selon l'effort à mesurer (P ou PX ou PZ), le système de réglage consiste en les 2 équations concernant les 2 autres efforts.
Ce système de 2 équations permet de définir les résistances de réglage p', 8' et p", 8" en fonction des 2 paramètres parasites (q,t ou t,p ou p,q) mesurés par la caractérisation initiale du capteur. Pour cela, il suffit de choisir les O' et #" (donc S' et S") tels que le système ait une solution, c'est à dire que son déterminant assoit non nul.
Une fois le réglage fait, la modification du signal utile (celui provoqué par la contrainte à mesurer) qui en résulte est donnée par la 3ème équation.
On a noté précédemment, qu'il n'est pas possible de construire un capteur PX sur une seule face avec K constant de jauge à jauge.

Mais si l'on donne à deux des jauges, un angle # = #/2, s soit C = -1, et aux deux autres, un angle # = O, soit C = +1, S = û pour les quatre jauges et K = J+(1+ ) (C-l) contient maintenant une partie variable de jauge à jauge ; en plaçant cette partie variable sous le signe #, on a
Figure img00230001
I1 est alors possible de construire un capteur de PX sur une seule
face # y = 0 > en faisant # x = # x C = 0 et # y C = 1
Ce capteur est d'ailleurs couramment utilisé comme capteur de force
quand l'effort se réduit à PX avec X constant.
On va maintenant donner des exemples de capteurs construits sur
les faces horizontales.
A1/. Capteur de force P apr flexion :
Ce capteur est caractérisé par =1 et #y =0 et #5# = 0
Il est usuel de choisir :
C t + 1 d'où 8 = O et K = J
et #z# = #z'# = #z"# = 0 d'où g(z) = g(z') = g(z") = 1
Notons : #x# = D #x'# = D' #x"# = D"
On a alors les équations de fonctionnement suivantes
3
Signal utile = sEv J D P
Réglage
Figure img00240001

sous la condition que S' et S" (signes de S' et S") soient constants d'une jauge à l'autre, pour que #x ait une seule et même signification.
Déterminant : A = (K'-J)S" - (K"-J)S'
Modification du signal utile (P) provoqué par le réglage
Mod (P) = 3/sEv 1/4 [(K'D'-JD)#p' + (K"D"-JD) #p" ] p
Par exemple
Pour avoir : #y = 0, choisissons y1 = y4 = v y2 = y3 = -v
(capteur sur 2 faces)
+ Pour avoir : # xy = 1, il faut alors : x1=x2=+D X3 = X4 = -D
Alors # y'p' = 1/4 (p'1+p'z -p'a-p'4), c'est à dire #x = 1/4 (+±-)
On peut régler sur les jauges 1 et 4. Elles ont 8 = O
Prenons 4' = 1.C' = 0 8' = #/4 K' = J - (1+ )
4" = 0 C" = -1 #" = #/2 on a alors K" + J - 2(1+ )
Le système de réglage devient
Figure img00240002
Déterminant Q = + 2
Solution
Figure img00240003
Figure img00240004
Selon les signes de t et de (3t-q), on ajuste les P'iP"i ou les p'4p"4 (positifs évidemment).
Ce capteur est représenté figure 7a (avant réglage) et 7b (après réglage).
A2/. Capteur de couple de flexion PX - Caractérisé par
= 1 et # xy = D et #S# = 0
Choisissons : C = +1 d'où z e = O et K = J
Notons : #x# = D #x'# = D' #x"# = D"
Signal utile = 3/sEv J (-PX)
Réglage
Figure img00250001

sous le condition que %' = x' et 5" = x" pour que #x ait une seule et même signification.
Mod (PX) = 3/sEv 1 [(K'-J)Ep' + (K"-J)#p"] (-PX) Pour avoir : #y = 1, il faut : y1=y3=+v y2=y4-v
(capteur sur deux faces)
Il est usuel de choisir : #xi# = D = ) Pour avoir : # x'y' = #x"y" =0, on prendra :
x'1 = x'2 =+D' x'3 = x'4 = -D'
X"1 = X"2 =+D" X"3 = x"4 = -D" Alors # x'y'p' = 1/4 (p'1+p'2=p'3-p'4) ou #x = 1/4
Si on règle par les jauges 1 et 3, et en choisissant comme pour le capteur précédent
S'# = 1 C' = O 8' = + #/4 d'où K' = J - (1+ )
- 0 0" = -1 #" = #/2 d'où K" = J - 2(1+ ) et de plus 2 = O d'où g(z') = 1
Le système des 2 équations de réglage devient
Figure img00260001
Déterminant :: A = -[J-2)1+ )]D"
Solution
Figure img00260002
Figure img00260003
Ce capteur est représenté figure 8a (avant réglage) et Bb (après
réglage).
A3/. Capteur de couple de torsion PZ
Caractérisé par # y S = 1 et # x y = 0 et # y = 0
Choisissons : #5# = 1 C = D3 = # #/4 d'où K = J-1- #x# = D #x'# = D' #x"# = D"
Signal utile = 3(1+ )/sEv g(z) PZ/3Z où g(z) = 1 si z = 0
Réglage
Figure img00260004
sous la condition que xy = y (soit x = x' = x" = constant) pour
que #x ait une seule et même signification.
Mod (PZ) = 3/sEv PZ/3# 1/4 [{g(z')#S'#-g(z)#S#}#P'+{G(Z")#s"#-G(Z)#4#}#P"]
Pour avoir Or = : O, choisissons y = yz = +v y= y4= -V
(capteur sur deux faces)
Pour avoir ainsi : z Y5=1, cela implique s1=s4=+1 S2=S3=-1 et # xy = 0 implique x1=x2=x3=x4
Alors #y'p' = 1/4 (P'1-P'2-P'3+P'4) #x = 1/4 (±-+)
Choisissons 5' = S" = 0 C' = C" = +1 - = #" = 0
d'où K' = K" = J
Ce système de réglage devient
Figure img00270001
Déterminant : A = (1+ ) (D'-D") J
Solution
Figure img00270002
Figure img00270003
Si on choisit en outre D = D" = O, ce qui est possible, la solution se simplifie.
Ce capteur est représenté figure 9a (avant réglage) et 9b (après réglage).
B/. Capteurs avec jauges sur les faces verticales seulement
Pour tous ces capteurs : #z# = #z'# = #z"# = d d'où g(z) = g(z') = g(z") = O et rH = r'H = rH = O
En outre, on choisit rYI = 0 c'est à dire : on place les jauges à mi-hauteur des faces verticales d'où AH = B = O et f(y) = g(y) = 1
L'expression du signal dans ce cas est :
Signal =
Figure img00270004
Elle montre qu'on peut construire ainsi des capteurs de P et PZ.
L'expression de la modification du signal par l'adjonction de p', p", permet d'écrire les équations de réglage pour annuler les signaux parasites
Figure img00280001
Quelques capteurs de ce type sont décrits ci-après B1/. Capteur de force P par cisaillement
Ce capteur est caractérisé par #S# 1 l et 0 S = 1 et 0 Sz = O
Signal utile = 3 (l+u) P
sE
On procède aux réglages suivants
Figure img00280002

sous la condition que y' = y" = S'z' = S'z' = S"z" pour que Ex ait une seule et meme signification.

Pour avoir #s = 1, S1 = S1 = S3 = +1 52 = 54 = -1
Alors pour avoir # 5z = D choisissons z1 = z4 = +d z2 = z3 = -d
alors #x p = 1/4 (p1-p2-p3+p4)
Réglons par les jauges 1 et 2
Choisissons : S' = S" = O C' = C" = +1 K' = K" = J et, pour simplifier : #y'# = 0
Le système de réglage devient
Figure img00290001

Déterminant : # = J#y"# (NB : il faut donc que #y"# #0)
Solution
Figure img00290002
Figure img00290003
Ce capteur est représenté figure lOa (avant réglage et lOb (après
réglage.
B2/. Capteur de couple de torsion PZ :
Ce capteur est caractérisé par # 5 = 0 et # 5 z = 1 et #5# =
En outre, on place toutes les jauges de réglage dans le même plan #x'# = #x"# =0
Signal utile = 3(1+ )sEd 1/3# PZ
Réglage
Figure img00290004
Réglage
Figure img00290005

sous la condition que y' = y" = S' = S" de jauge à jauge
Pour avoir # 5 = 0 avec #5# = 1, choisissons 51 = 54 = +1 52 = 53 = d'où, pour avoir # 5 z = 1 z1 = z2 = +d z3 = z4 = -d
Alors # 5 p = 1/4 (p1+p2-p3-p4)
Réglons par les jauges 1 et 3
et prenons :S' = S" = O C' = C" = +1 #' = #" = O d'où K' = K" = J
et y' = O
Le système de réglage devient
Figure img00300001
Déterminant : A = - j#y"# (donc il faut lyl f )
Solution
Figure img00300002
Figure img00300003
Ce capteur est représenté figure lla (avant réglage) et llb (après réglage).
C/. Conclusions gén6rales
Tous les systèmes de réglage que l'on vient de décrire sont de la forme
A' #x p' + A" #x p" = A
B' #x p' + B" #x p" = B et toutes les solutions p', p" sont de la forme x) p' = AB" - A"B/A'B"-A"B' = F'/# #x p" = A'B - AB'/A'b"-A"B' = F"/#
où # est le déterminant du système (# = A'B"-A"B')
et avec p p = soit (#)d = # (p1-p2+p3-p4). soit (#1) 0 =
et avec #x p = soit #p @/4 (pi-p2+p3-p4), soit #1 p = 1/4 (p1+p2-p3-p4)
soit #2 p - 1/4 (p1-p2-p3+p4)
Le choix des 2 jauges à rendre réglables, pour maîtriser la compensation du signe de #'/# et F'/# et F"/# dépend de la Forme de #x,
c'est à dire de la distribution des jauges sur le capteur. A et
sont connus par les caractéristiques de construction du capteur et
sa mesure initiale donnant les composants parasites du signal (p,q,t).
La jauge initiale à rendre composite par p' ou p" dépend
du signe de F'/Q ou F"/E et les valeurs à donner à p' et p" sont
p' = F'/# et p" = F"/#
p' et p" sont donc complètement déterminés (si A f O).
On voit qu'il est toujours possible d'implanter les jauges
de réglage de façon à annuler un des éléments du déterminant, sans
annuler celui-ci
Alors, l'un des des poids p' ou p" ne dépend plus que d'une seule
des grandeurs parasites A, B. On peut donc le régler fonctionnellement
jusqu'à disparition de la grandeur parasite unique dont il dépend
ceci modifie l'autre grandeur parasite, qu'on peut ensuite éliminer
fonctionnellement par l'autre poids p" ou p', et cela sans que
ce second réglage ne détruise le premier.
Tous les réglages faits pour annuler les composants parasites du signal, modifient le zéro du pont (signal en l'absence d'effort à l'extrémité de la poutre), puisqu'ils augmentent la valeur ohmique de l'une ou l'autre jauge (ceci permet d'ailleurs de suivre la progression des réglages par la surveillance de l'évolution du zéro). Il reste toujours possible, après élimination des signaux parasites, de rétablir l'équilibre du pont par modification de la valeur R de l'une des jauges principales, soit directement, soit en lui adjoignant une troisième résistance série p" ayant les mêmes sensibilités aux contraintes que la jauge principale dont elle fait partie (K"'=K, S"'=S) et ne modifiant donc pas les réglages antérieurs

Claims (5)

    REVENDICATIONS 1/. Procédé pour ajuster un capteur de force ou de couple à jauges résistives, ce capteur comprenant une poutre élastique (1) dont une des extrêmités est destinée à être encastrée dans un support fixe (2), et l'autre extrêmité, libre, à être soumise à la contrainte, force (P) ou couple de flexion (PX) ou couple de torsion (PZ), que l'on veur mesurer, cette poutre portant des jauges résistives (R1, R2, R3, R4) reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure qui délivre un signal électrique fonction de la contrainte, force ou couple, à mesurer, ce procédé permettant d'ajuster le capteur de façon que le signal électrique soit proportionnel à celle des contraintes, force (P) ou couple (PX) ou couple (PZ), que l'on veut mesurer et insensible aux autres contraintes qui peuvent s'exercer en même temps sur l'extrémité libre de la poutre (1), notamment du fait de l'imperfection du mode d'application de la contrainte à mesurer, ce procédé étant caractérisé par les étapes suivantes A) par une caractérisation initiale du capteur, on mesure expéri mentalement les signaux parasites qu'il engendre sous l'effet des deux contraintes autres que celle à mesurer et on mesure ainsi ses sensibilités à ces deux contraintes parasites, B) on calcule le signal électrique, délivré par le capteur, en fonction de l'angle (8i) entre la direction longitudinale des jauges résistives (R1, R2, R3, R4) et la direction longitudinale de la poutre (1), C) on calcule les modifications de ce signal provoquées par l'adjonction, aux jauges résistives initiales (Ri), de jauges résistives de réglage (R'i, R"i), chacune d'elles entant placée en série avec la jauge initiale correspondante et orientée selon un angle (8'i, "i) différent de (8i), D) on annule les signaux parasites en donnant aux jauges de réglage adjointes aux jauges initiales, des valeurs (R'iO'i, R"iO"i) qui ont pour effet de modifier leurs angles Oi initiaux de façon telle que Mod signal parasite 1 = - signal parasite 1 mesuré Mod signal parasite 2 = - signal parasite 2 mesuré 2/.Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre élastique (1) a une section rectangulaire constante et le calcul du signal électrique et de ses modifications relève les expressions générales suivantes Signal = dans laquelle E est le module d'élasticité (module d'Young) et u est le coefficient de Poisson du matériau constituant la poutre, K = J + (1+W) (Cos28-l), où J est le coefficient de jauge longitudinal, 8 est l'angle entre la direction longitudinale de la résistance de jauge et la direction longitudinale de la poutre, |X| IYI IZI x z z sont les valeurs absolues et les signes des coordonnées des jauges par rapport au centre du pont de jauges pris comme origine des coordonnées, 2v est l'épaisseur de la poutre, 2d est la largeur de la poutre, s est la section de la poutre, ç est-un coefficient de forme de la section de la poutre, f(y) est une fonction parabolique avec f(o) = 1 et f(+v) = O g(z) est une fonction symétrique avec g(o) = 1 et g(+d) = O S = Sin 2 8, Zest l'opérateur de sommation du pont de résistances, a savoir # = 1/4 (+ grandeur afférente à la résistance indice 1 - ... indice 2 + ... indice 3 - ... indice 4), dans laquelle Av = lSlf(y) et de même pour ' et et de même pour ' et PH = #S# #y#g(z)/v Pv = #5# #z#g(y)/d et de même pour et x y z x' y' z' x" y" z" les coordonnées des jauges corres pondantes par rapport au centre du pont de jauge pp' p" les poids relatifs correspondant à chacune des composantes RR' R" d'une jauge composite Rc = R + R' + R", soit pi = Ri/Rci etc. expressions générales au moyen desquelles on effectue les calculs du réglage voulu du capteur, en fonction de ses sensibilités p, q, t, aux efforts (P), (PX), (PZ) qui ont été mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
  1. 3/. Procédé conforme à la revendication 2, appliqué à un capteur
    de force (P) par flexion, pour l'ajuster de façon à rendre
    ce capteur insensible à un couple de flexion (PX) et à
    un couple de torsion (PZ),
    caractérisé en ce que les jauges résistiyes sont placées sur
    la (ou les) face(s) horizontale(s) de la poutre et ont la même
    orientation (s) = O, le signal utileétnt égal à
    Signal (P) = 3/sEv J#x#P
    et le système de réglage utilisé étant de la forme (K' - J) #x p' + (K" - J) #x p" = sEv/3 q
    S' 8 p' + S" 8 P" = sEv/3(1+ ) 3# (-t)
    q et t étant les sensibilités du capteur aux efforts (PX) et
    (PZ), mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
  2. 4/. Procédé conforme à la revendication 2, appliqué à un capteur
    de couple de flexion (PX) pour l'ajuster de façon à rendre
    ce capteur insensible- à une force (P) et à un couple de
    torsion (PZ),
    caractérisé en ce que les jauges résistives sont placées sur
    les faces horizontales de la poutre et ont la même orientation
    (#) = 0, le signal utile estégal à
    Signal (PX) = 3/sEv J (-PX)
    le système de réglage utilisé étant de la forme
    (K'#x'#-J#x#) #x p' + (K"#x"#-Jx#) #x p" = sEv/3 (-p)
    g(z') #S'# #x p' + g(z")#S"# #x p" = sEv/3(1+ ) 3 # (-t)
    p et t étant les sensibilités du capteur aux efforts P et PZ,
    mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
    5/. Procédé conforme à la revendication 2, appliqué à un capteur
    de couple de torsion (PZ), pour l'ajuster de façon à rendre
    ce capteur insensible à une force (P) et un couple de flexion (PX),
    caractérisé en ce que les jauges résistivés sont placées sur
    la (ou les) face(s) longitudinale(s) de la poutre et ont
    la même orientation ### = #/4, le signal utile étant égal à
    Signal (PZ) = 3(1+ )/sEv g(z) PZ/3#
    le système de réglage utilisé étant de la forme {K'#x'#-(J-1- ) #x#} #x p' + { K"#x"#-(J-1- )#x#} #x p" = sEv/3 (-p)
    (K'-J+1+ ) #x pp' + (K"-J+1+ ) #x p" = sEv/3 q
    p et q étant les sensibilités du capteur aux efforts (P) et
    (PX), mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
  3. 6/. Procédé conforme à la revendication 2, appliqué à un capteur
    de force (P) par cisaillement, pour l'ajuster de façon à
    rendre ce capteur insensible à un couple de flexion (PX) et
    à un couple de torsion (PZ),
    caractérisé en ce que les jauges résistives sont placées sur
    la (ou les) face(s) verticale(s) de la poutre, à mi hauteur
    de cette (ces) face(s) et ont la même orientation ### =
    le signal utile étant égal à
    Signal (P) = 3(1+ )/sE P
    le système de réglage utilisé étant de la forme K'#y'# #x p' + K"#y"# #x p" = sEv/3 q
    (#S'#g(y')-1) #x p' + (#s"#(y")-1) #x p" = sEd/3(1+ ) 3# (-t)
    q et t étant les sensibilités du capteur aux efforts (PX) et
    (PZ), mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
  4. 7/. Procédé conforme à la revendication 2, appliqué à un capteur
    de couple de torsion (PZ), pour l'ajuster de façon à le rendre
    insensible à une force (P) et à un couple de flexion (PX),
    caractérisé en ce que les jauges résistives sont placées sur
    la (ou les) face(s) verticale(s) de la poutre, à mi hauteur
    de cette (ces) face(s), et ont la même orientation #8# = #/4
    le signal utile étant égal
    Signal (PZ) = 3/(1+ )/sEd 1/3# PZ
    ie système de réglage utilisé étant de la forme (#'#f(y')-1) #x p" + (#S"#f(y"-1) #x p" = sE/3(1+ ) (-p)
    K'#y' #x p' + K"#y" #x p" = sEv/3 q
    p et q étant les sensibilités du capteur aux efforts (P) et
    (PX), mesurées par la caractérisation initiale du capteur.
  5. 8/. Capteur de force ou de couple comprenant une poutre élastique
    (1), caractérisé en ce qu'il est ajusté au moyen d'un procédé
    conforme à l'une des revendications 1 à 7.
FR8714916A 1987-10-28 1987-10-28 Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives Expired - Fee Related FR2622695B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8714916A FR2622695B1 (fr) 1987-10-28 1987-10-28 Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8714916A FR2622695B1 (fr) 1987-10-28 1987-10-28 Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2622695A1 true FR2622695A1 (fr) 1989-05-05
FR2622695B1 FR2622695B1 (fr) 1990-09-07

Family

ID=9356253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8714916A Expired - Fee Related FR2622695B1 (fr) 1987-10-28 1987-10-28 Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2622695B1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997000427A1 (fr) * 1995-06-16 1997-01-03 Weigh-Tronix, Inc. Balance sensible a la charge et cellule de pesage a deux capteurs destinee a etre utilisee avec ladite balance
EP1252488A1 (fr) * 1999-11-17 2002-10-30 Sieco, Inc. Modules capteurs de force a compensation du couple

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0067664A2 (fr) * 1981-06-12 1982-12-22 Reliance Electric Company Capteur compensé pour la mesure de la pression
EP0153121A2 (fr) * 1984-02-13 1985-08-28 Mettler-Toledo, Inc. Cellule dynamométrique compensée
EP0200587A1 (fr) * 1985-04-09 1986-11-05 Sfernice Societe Francaise De L'electro-Resistance Procédé pour ajuster un capteur de force à jauges résistives et capteur de force ajuste ainsi obtenu

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0067664A2 (fr) * 1981-06-12 1982-12-22 Reliance Electric Company Capteur compensé pour la mesure de la pression
EP0153121A2 (fr) * 1984-02-13 1985-08-28 Mettler-Toledo, Inc. Cellule dynamométrique compensée
EP0200587A1 (fr) * 1985-04-09 1986-11-05 Sfernice Societe Francaise De L'electro-Resistance Procédé pour ajuster un capteur de force à jauges résistives et capteur de force ajuste ainsi obtenu

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997000427A1 (fr) * 1995-06-16 1997-01-03 Weigh-Tronix, Inc. Balance sensible a la charge et cellule de pesage a deux capteurs destinee a etre utilisee avec ladite balance
EP1252488A1 (fr) * 1999-11-17 2002-10-30 Sieco, Inc. Modules capteurs de force a compensation du couple
EP1252488A4 (fr) * 1999-11-17 2003-08-06 Sieco Inc Modules capteurs de force a compensation du couple

Also Published As

Publication number Publication date
FR2622695B1 (fr) 1990-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1056985B1 (fr) Capteur d&#39;extensiometrie destine a mesurer des deformations a calage mecanique de premiere pose et calibrage automatique en fonction de ce calage
EP2008965B1 (fr) Dispositif résonant à détection piézorésistive réalisé en technologies de surface
EP0059295B1 (fr) Cellule de mesure d&#39;une force à effet radial
EP0373040B1 (fr) Transducteur force-fréquence à poutres vibrantes et accéléromètre pendulaire en comportant application
EP2607907B1 (fr) Dispositif micro/nano capteur inertiel multiaxial de mouvements
FR2852102A1 (fr) Capteur de pression a semiconducteur ayant une membrane
EP0317429B2 (fr) Procédé pour étalonner des appareils de mesure de force ou de moment et appareils s&#39;y rapportant
EP2601491A1 (fr) Surface tactile et procédé de fabrication d&#39;une telle surface
FR2820201A1 (fr) Capteur de quantite dynamique a semiconducteur
EP0293310B1 (fr) Procédé d&#39;étallonage pour clé dynamométrique
WO2012085456A2 (fr) Structure planaire pour gyromètre tri-axe
EP2402724A1 (fr) Procédé d&#39;étalonnage d&#39;un capteur de poids, capteur de poids pour la mise en oeuvre de ce procédé et appareil électronique de pesée
EP0200587B1 (fr) Procédé pour ajuster un capteur de force à jauges résistives et capteur de force ajuste ainsi obtenu
EP1570275B1 (fr) Accelerometre a poutre vibrante
EP1536240B1 (fr) Accéléromètre différentiel micro-usiné multi-axes
FR3003346A1 (fr) Capteur a fibre optique
FR2622695A1 (fr) Procede pour ajuster un capteur de force ou de couple a jauges resistives
EP3465120B1 (fr) Capteur d&#39;efforts resonant multidimensionnel
WO2015082846A1 (fr) Systeme de determination de la surface de contact et de la repartition des forces occlusales entre les dents d&#39;une machoire de patient et procede correspondant.
EP0886146B1 (fr) Accéléromètre miniaturisé du type à compensation par ressort de l&#39;effet de la pesanteur et son procédé de fabrication.
EP0244324B1 (fr) Capteur de force à jauges résistives
FR2468891A1 (fr) Appareil pour la mesure des faibles poids
EP2694920A1 (fr) Procede de correction de la mesure d&#39;une tension aux bornes d&#39;un capteur
EP0502770B1 (fr) Procédé et système d&#39;harmonisation autonome d&#39;équipements à bord d&#39;un véhicule, utilisant des moyens de mesure du champ de gravité terrestre
FR2626514A1 (fr) Cle dynamometrique a jauges d&#39;extensometrie

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse