L’amplificateur de jauge de contrainte A136 : Redéfinir la mesure de précision

L’évolution de l’excitation des jauges de contrainte à 10 V

Les États-Unis entretiennent depuis longtemps une relation avec l’excitation de 10 V dans les applications de jauge de contrainte. Malgré l’infime perte de précision due au rapport signal/bruit plus élevé et à l’induction de chaleur qui l’accompagnent, le marché nord-américain a, depuis des décennies, adopté l’excitation de 10 V, en adaptant ses normes d’étalonnage et de qualité en conséquence. Cette cohérence garantit que les transitions vers des technologies plus récentes ne perturbent pas les protocoles existants.

Les applications d’ingénierie modernes tendent de plus en plus à utiliser des jauges de contrainte de 1 000 ohms. À cela s’ajoute l’essor des capteurs à semi-conducteurs dans les environnements d’essai. Ces capteurs à pont sont principalement conçus pour la mesure de la pression et du débit et nécessitent une tension d’excitation plus élevée que les jauges de contrainte à feuille métallique. Leur capacité à capter des fréquences élevées (20 k à 50 k) et des fréquences basses statiques les rend indispensables dans les essais de propulsion pour les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale.

Bien que les avantages soient convaincants, il est important de garder à l’esprit l’augmentation de la consommation d’énergie et les dommages potentiels si l’excitation d’une jauge de contrainte n’est pas optimisée. Cependant, si l’on considère les avantages considérables, en particulier dans les applications de haute précision telles que l’aérospatiale, l’ingénierie automobile ou même les environnements industriels bruyants, la compatibilité de l’A136 avec une excitation facilement configurable allant de 1 V à 10 V brille de tous ses feux.

Avantages d’une excitation de 10 V

• Rapport signal/bruit plus élevé: Obtenez un rapport signal/bruit plus élevé, garantissant la clarté même dans des conditions bruyantes.
• Sensibilité accrue: Détecter sans effort les moindres variations de tension.
• Compatibilité des capteurs: l’excitation de 10 V convient à de nombreux systèmes de jauges de contrainte, ce qui simplifie l’installation et garantit l’alignement avec les équipements courants.

Capteurs à jauges de contrainte et Edge d’excitation de 10 V

Bien que l’excitation de 10 V ne soit pas une exigence universelle pour tous les capteurs à jauges de contrainte, certaines catégories en bénéficient nettement :

• Jauges de contrainte axées sur la précision : Ces jauges sont essentielles dans les applications aérospatiales et automobiles, où la précision ne peut être compromise.
• Jauges fonctionnant dans un environnement perturbé : L’amélioration de la clarté du signal grâce à une excitation de 10 V est un avantage certain dans les contextes industriels chargés de bruits ambiants.
• Détecteurs de contrainte en temps réel : Dans les situations exigeant des lectures instantanées, telles que la détermination des forces agissant sur les véhicules d’essai, une excitation de 10 V est essentielle.
• Capteurs à faible sensibilité : L’utilisation d’une excitation de 10 V est bénéfique pour ces capteurs car elle permet de produire une sortie plus élevée, optimisant ainsi les résultats de la mesure.

Parmi les capteurs qui amplifient leur efficacité en utilisant une excitation de 10 V, les cellules de charge, les transducteurs de pression et les accéléromètres se distinguent.

Jauges de contrainte de 1000 Ohm et options de résistance de completion de pont

Dans l’ingénierie contemporaine, la popularité des jauges de contrainte de 1000 Ohm est en hausse, en particulier dans les secteurs de l’aérospatiale et de l’automobile aux États-Unis. Ces industries innovent continuellement avec des composites de nouvelle génération qui visent la résistance et la légèreté. Si la production de ces fibres reste cohérente, les essais de fatigue de leurs compositions uniques posent des problèmes en raison de la nature anisotrope des composites. Il en résulte des propriétés variables selon les directions, ce qui complique la compréhension des courbes de contrainte et de déformation. Dans ce cas, un rendement plus élevé peut être bénéfique.

Cependant, l’A136 ne s’adresse pas uniquement au marché des 1 000 ohms. Il est également disponible en version 120 / 350 ohms, dotée de résistances de complétion intégrées pour les ponts en quart et en demi-pont. Les résistances de complétion de pont jouent un rôle essentiel pour garantir la précision des mesures en compensant les éléments manquants dans les configurations en demi-pont ou en quart de pont. Le « shuntage », c’est-à-dire le processus consistant à ajouter une résistance de valeur connue au circuit en pont, est indispensable pour déterminer la sensibilité et étalonner le système.

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Là où une excitation de 10 V est nécessaire dans les applications modernes

• Support de capteurs à base de semi-conducteurs : Dans les essais de moteurs automobiles et aérospatiaux, on utilise à la fois les anciens capteurs à jauge de contrainte à feuille métallique et les capteurs avancés à base de semi-conducteurs. Les capteurs à semi-conducteurs nécessitent une excitation de 10 V, ce qui facilite leurs temps de réponse plus rapides et permet de surveiller et de contrôler en temps réel les paramètres liés à la pression, une tâche qui dépasse les capteurs traditionnels à feuille métallique. Ces capacités deviennent de plus en plus cruciales pour les systèmes de commande de vol et l’optimisation des performances des moteurs.
• Essais en vol dans l’aérospatiale : Les avions étant soumis à des tests rigoureux, les capteurs doivent fournir des données en temps réel dans des conditions fluctuantes. L’excitation de 10 V garantit l’intégrité et la clarté des données, ce qui permet aux ingénieurs de prendre des décisions éclairées sur la mécanique de vol et l’intégrité structurelle.
• Essais structurels dans l’aérospatiale : L’excitation de 10 V permet d’obtenir un aperçu plus clair et plus précis de la façon dont les différentes parties, des ailes au fuselage, gèrent les contraintes, ce qui permet une évaluation complète de la santé structurelle et la localisation des concentrations de contraintes dans les structures de l’aéronef.
• Essais de durabilité automobile : Les véhicules modernes, en particulier les véhicules électriques, ont des architectures complexes. La mesure précise des contraintes et des déformations sur des composants tels que les batteries, en particulier lors d’une charge ou d’une décharge rapide, nécessite la clarté et la précision qu’offre l’excitation de 10V.
• Trains à grande vitesse et infrastructures : Alors que les pays investissent dans des systèmes ferroviaires ultra-rapides, l’intégrité des voies et des wagons est primordiale. Les capteurs avec une excitation de 10 V peuvent mesurer des charges dynamiques à des vitesses élevées, garantissant ainsi la sécurité et l’efficacité opérationnelle.
• Secteur de l’énergie : Les éoliennes, par exemple, sont soumises à des charges dynamiques. Les lames, qui s’étendent souvent sur de grandes longueurs, sont soumises à des contraintes variables. Des données précises peuvent contribuer à la maintenance prédictive, garantissant le fonctionnement optimal de ces mastodontes de l’énergie propre.

Alors que les industries repoussent les limites, le besoin de données précises, claires et en temps réel sur la déformation ou les capteurs ne cesse de croître. L’excitation de 10 V dans les capteurs à jauges de contrainte est en train de relever ce défi, prouvant sa valeur dans des applications diverses et exigeantes.

Pourquoi l’A136 se démarque

Le A136 est conçu pour prendre en charge des capteurs à pont de 120, 350 et 1000 Ohm, il est livré avec des résistances d’achèvement intégrées et est compatible avec les configurations à 4 et 6 fils. Il offre quatre canaux à une fréquence d’échantillonnage de 20 kHz par canal et une amplification de la souche ADC de 24 bits. Avec des niveaux d’excitation configurables par l’utilisateur allant de 1 V à 10 V et une gestion directe de la configuration, de la mise à l’échelle et du filtrage via GI.bench, l’A136 s’intègre de manière transparente aux stations Q.stations et aux systèmes EtherCAT.

Accédez à la fiche technique complète de l’A136 ici.

Les défis de la mesure de contraintes ?

Compte tenu de l’évolution des exigences des secteurs de l’aérospatiale et de l’automobile, l’A136 s’impose comme un outil fiable. Choisir l’A136, c’est investir dans la compatibilité et l’intégration transparente pour diverses applications de mesure.