Qu’est-ce qu’un capteur de pesage à poutre en console

Analyse structurelle fondamentale

Une cellule de charge à poutre en porte-à-faux est essentiellement une poutre métallique élastique fixée à une extrémité et libre à l’autre. Elle se compose principalement des éléments suivants :

1. Corps élastique (poutre sensible)

● Matériau : Utilise généralement un acier allié 40CrNiMoA ou un acier inoxydable 17-4PH, offrant une excellente élasticité et résistance à la fatigue.

● Forme : Bloc rectangulaire ou poutre à section variable (en forme d’escalier), dont la longueur varie généralement entre 50 et 300 mm.

● Conception clé : La section centrale de la poutre comporte généralement une zone amincie (zone de déformation) afin de concentrer la déformation et ainsi améliorer la sensibilité.

● Extrémité fixe : Montée rigide sur la base à l’aide de 2 à 4 boulons.

● Extrémité de chargement : Équipée, en partie supérieure, d’une tête de chargement (bille en acier ou embout de pression) par laquelle la charge est appliquée verticalement à l’extrémité de la poutre.

2. Jauges de contrainte à résistance

Typiquement, 4 jauges de contrainte sont utilisées pour former un pont complet de Wheatstone.

Positions de montage :

● 2 jauges montées sur la surface supérieure de la poutre (zone en traction).

● 2 jauges montées sur la surface inférieure de la poutre (zone en compression).

● Alternativement, elles peuvent être montées à proximité de l’axe neutre sur le côté de la poutre (mode cisaillement), ce qui confère une résistance accrue aux charges hors-centre.

● La résistance nominale est généralement de 350 Ω, bien que des versions de 120 Ω et de 700 Ω soient également disponibles.

● La longueur de grille se situe généralement entre 1 mm et 6 mm, choisie en fonction des dimensions de la poutre.

3. Compensation et étanchéité

Comprend des résistances internes de compensation thermique (pour la compensation du zéro et de la sensibilité).

Utilise une étanchéité par soudure ou une étanchéité par adhésif, atteignant des degrés de protection IP67 ou IP68.

Options de câble : Câble ou connecteur à sortie directe (par exemple, fiche aéronautique M12).

Paramètres techniques clés

Consignes d'installation et d'utilisation

Méthodes d'installation appropriées

L’extrémité fixe doit être solidement fixée, avec une planéité de la surface de montage ≤ 0,05 mm.

Un contact ponctuel ou linéaire doit être maintenu entre la tête de chargement et l’objet pesé afin d’éviter les forces latérales.

Les câbles doivent être correctement fixés et acheminés pour éviter toute interférence de signal due à leur balancement.

Lorsque plusieurs capteurs sont utilisés en parallèle (par exemple, une balance à plateforme à quatre coins), il est essentiel d’assurer une répartition uniforme de la charge sur tous les capteurs.

Causes courantes d’erreurs

● Erreur de charge hors-centre : Les charges déviées par rapport au point de chargement introduisent des moments de flexion supplémentaires, provoquant des écarts de lecture.

● Force latérale / Torsion : Les poutres en porte-à-faux sont sensibles aux forces latérales ; une installation incorrecte peut provoquer une dérive du zéro.

● Effets de la température : Les variations de la température ambiante entraînent une dérive du zéro et de la sensibilité.

● Fluage : Changements lents de la sortie sous des conditions de charge maximale prolongée.

● Vibrations mécaniques : Des amortisseurs ou un filtrage numérique sont requis dans les environnements dynamiques.

Comparaison avec d’autres capteurs de charge

Exemple d’application pratique : petite balance de plate-forme

Une balance de plate-forme d’une capacité de 1 tonne utilise généralement 4 capteurs de charge à poutre encastrée disposés aux quatre coins :

Capacité par capteur : 500 kg chacun (4 × 500 kg = 2 t au total, laissant une marge de sécurité de 50 %).

● Les 4 capteurs sont câblés en parallèle, les signaux étant regroupés dans une boîte de jonction.

● Des potentiomètres réglables situés à l’intérieur de la boîte de jonction servent à corriger les erreurs par coin.

● La sortie est acheminée vers un indicateur de pesage, qui affiche le poids après conversion analogique-numérique (A/N) et étalonnage.

Procédure d'étalonnage : Réglage du zéro à vide → Application de masses étalon → Saisie de la valeur de masse → L’indicateur calcule automatiquement le coefficient d’étalonnage.