Qu'est-ce qu'une cellule de charge à jauge de contrainte

Dans les domaines industriels et technologiques, la mesure précise de la force et du poids est cruciale. La cellule de charge à jauge de contrainte, un capteur essentiel qui convertit des grandeurs mécaniques telles que la force ou le poids en signaux électriques, est devenue l'un des outils de mesure les plus courants et les plus importants dans les applications industrielles. Grâce à sa haute précision et à son large éventail d'applications, ce capteur joue un rôle essentiel dans la fourniture de données de mesure fiables dans divers secteurs. Son principe de fonctionnement et sa structure sont très sophistiqués, utilisant l'effet de contrainte pour convertir de faibles déformations mécaniques en signaux électriques détectables.

Cellules de charge à jauge de contrainte Principe de fonctionnement

Le Principe du noyau de la cellule de charge à jauge de contrainte est basé sur le effet de contrainte, qui stipule que la résistance électrique d'un matériau conducteur varie lorsqu'il subit une déformation. En termes simples, lorsque le capteur est soumis à une force externe, l'élément élastique à l'intérieur subit de légères déformations. Cette déformation entraîne également la déformation des jauges de contrainte qui y sont fixées, entraînant des variations de résistance. La mesure de ces faibles variations de résistance permet de calculer la force appliquée.

Cellules de charge à jauge de contrainte Processus de travail

1. Application d'une force externe:Lorsque l'objet à mesurer applique une force, l'élément élastique à l'intérieur de la cellule de charge se déforme légèrement.
2. Déformation de la jauge de contrainte:Étant donné que les jauges de contrainte sont solidement fixées à l'élément élastique, elles se déforment lorsque l'élément élastique se déforme (soit en s'étirant, soit en se comprimant).
3. Changement de résistance:La déformation des jauges de contrainte entraîne des modifications de leur longueur et de leur section transversale, ce qui entraîne des variations de résistance. Celle-ci augmente lorsqu'elles sont étirées et diminue lorsqu'elles sont comprimées.
4. Pont de WheatstonePour mesurer ces faibles variations de résistance, plusieurs jauges de contrainte (généralement quatre) sont connectées dans un pont de Wheatstone. Ce pont amplifie la variation de résistance, la rendant ainsi plus facile à détecter.
5. Tension de sortie: En l'absence de force externe, le pont est équilibré et la tension de sortie est nulle. Lorsqu'une force externe déforme l'élément élastique, la résistance de la jauge de contrainte est modifiée, ce qui déséquilibre le pont et génère un signal de tension faible, proportionnel à la force appliquée.
6. Traitement du signal:Ce signal de faible tension est ensuite amplifié et numérisé via des amplificateurs et un convertisseur analogique-numérique (convertisseur A/N), se convertissant finalement en une lecture de force ou de poids qui peut être affichée ou utilisée par un système de contrôle.

Cellules de charge à jauge de contrainte Structure

Le Cellule de charge à jauge de contrainte se compose principalement de deux éléments principaux :

1. Élément élastique (élément de flexion)Il s'agit du corps métallique du capteur, généralement fabriqué en alliage d'acier ou en aluminium à haute résistance. La conception de l'élément élastique est très précise, ce qui lui permet de subir de faibles déformations élastiques prévisibles sous l'effet d'une force externe, tout en reprenant sa forme initiale une fois la force supprimée.
2. jauges de contrainte: Ce sont les éléments de détection qui convertissent la déformation mécanique de l'élément élastique en signal électrique. Les jauges de contrainte sont généralement constituées de fils métalliques fins ou de feuilles métalliques disposées en grille et solidement fixées à l'élément élastique.

Cellules de charge à jauge de contrainte Applications

Grâce à leur grande précision, leur stabilité et leur large plage de mesure, les cellules de charge à jauge de contrainte sont largement utilisées dans de nombreux secteurs. Parmi les domaines d'application courants, on peut citer :

1. Systèmes de pesage industriels:Tels que les balances pour camions, les balances pour véhicules, les balances suspendues, les balances d'emballage et les balances de dosage, qui sont utilisées pour la mesure et le contrôle précis du poids des matériaux dans les secteurs de la logistique et de l'entreposage.
2. Machines d'essai de matériaux:Utilisé pour la mesure précise des propriétés mécaniques des matériaux dans les tests de traction, de compression, de flexion et de fatigue, fournissant des données précises pour la recherche et les tests de matériaux.
3. Contrôle des processus:Appliqué à la surveillance des niveaux ou des poids des réservoirs, des bacs et des réacteurs pour permettre un contrôle automatisé dans divers processus de fabrication.
4. Aérospatial:Utilisé pour les tests de contrainte, de déformation et de fatigue des ailes, des moteurs et des composants structurels des avions, garantissant la sécurité et la durabilité des structures aéronautiques.
5. Équipement médical:Utilisé dans les balances médicales et les appareils de rééducation, fournissant des données physiologiques précises pour aider les médecins dans le diagnostic et le traitement.
6. Génie civil:Appliqué à la surveillance des contraintes et à l'évaluation de la santé des grandes structures telles que les ponts, les barrages et les bâtiments, garantissant la sécurité et la stabilité des projets de construction.
7. Industrie automobile:Utilisé dans les tests de collision, les tests de systèmes de suspension et la mesure du couple moteur pour améliorer la sécurité et les performances des véhicules.

Différences entre les différents types de cellules de charge

Conclusion

Cellules de charge à jauge de contrainteGrâce à leur haute précision, leur stabilité et leurs applications polyvalentes, les capteurs de force à jauge de contrainte sont devenus des composants indispensables dans de nombreux secteurs. Qu'ils soient utilisés en production industrielle pour un pesage précis ou dans la recherche, le médical et l'aérospatiale pour des mesures précises, ils se sont avérés fiables et essentiels pour fournir des données critiques. Grâce aux progrès technologiques constants, les applications des capteurs de force à jauge de contrainte continueront de se développer, offrant des solutions de mesure toujours plus précises et fiables aux industries du monde entier.