Qu'est-ce qu'un transducteur de force?
Un transducteur de force convertit les forces mesurées représentant la force, le poids et la pression en signaux de sortie transmis. Ces signaux peuvent être envoyés à des indicateurs, des contrôleurs ou des systèmes d’acquisition de données connectés à des ordinateurs. La plupart des transducteurs de force ont des sorties analogiques ou numériques électroniques, pneumatiques ou hydrauliques, en fonction des besoins de l'application. Un capteur de force peut être aussi petit qu'une tête d'épingle, mesurant un simple gramme de force (1/28 de once) ou aussi grand qu'une colonne de pont, mesurant des centaines de tonnes (1 tonne équivaut à 2 000 livres ou 909 kilogrammes) .
Les premiers transducteurs de force étaient hydrauliques. Cylindres, soufflets ou diaphragmes convertissent les forces en signaux de pression lus sur des indicateurs. L’un des avantages de l’hydraulique est que les indicateurs à différents endroits de la même ligne ont permis à plusieurs personnes d’obtenir et d’utiliser les informations simultanément. D'autre part, l'hydraulique est intrinsèquement scellée, ce qui la rend généralement robuste, fiable et imperméable à l'eau et aux autres contaminants.
Plus tard, des systèmes de transducteurs de force avec sorties pneumatiques sont entrés en service, ce qui a permis une intégration facile dans les systèmes de contrôle de processus pneumatiques utilisant la convention de sortie universelle 3-15 psi. De nombreux utilisateurs de systèmes hydrauliques ont simplement installé un transmetteur de pression pneumatique dans le tube hydraulique à partir du capteur de force hydraulique déjà en place. Les capteurs de force pneumatiques ont également été largement utilisés pour contrôler directement les freins de tension d’enroulement sur les laminoirs de l’industrie du papier.
Les progrès réalisés dans le domaine des capteurs à jauge de contrainte depuis les années 1950 ont modifié la manière dont les forces seraient mesurées. L'élément de détection était basé sur la relation entre la résistance électrique et l'allongement, la torsion ou toute autre distorsion physique d'un fil de filament conducteur, d'une feuille ou d'un film mince à partir de sa position de repos normale. Lorsque ces conducteurs étaient reliés à des poutres, des broches, des arbres ou des plaques, ils permettaient la mise en œuvre de systèmes de transducteurs de force extrêmement précis, reproductibles et robustes, appelés capteurs de force. Ils seraient appliqués à tous les domaines de l'entreprise humaine, de l'industrie et du commerce aux transports, aux soins de santé, à la recherche scientifique et à l'électronique personnelle. Ils sont utilisés dans les bacs de pesée, les balances et pour les mesures médicales telles que la pression artérielle.
Les systèmes de transducteurs de force basés sur des capteurs à jauge de contrainte ou des cellules de charge sont généralement peu coûteux à produire. Ils comprennent l'excitation de tension pour le capteur et le circuit de pont d'équilibrage, une section d'amplificateur, une mise à l'échelle et une électronique de conditionnement pour la sortie. Les sorties analogiques peuvent varier de tensions de courant continu (DC) prédominantes aux applications scientifiques, médicales et de défense, à des sorties de courant continu standard de 4 à 20 milliampères pour les systèmes de contrôle industriels. Les transducteurs de force directement connectés aux ordinateurs et aux multiplexeurs peuvent intégrer des interfaces série RS-232, des connexions USB (Universal Serial Bus) et des autoroutes de données industrielles telles que Modbus®. Les balances alimentaires dans les cuisines des personnes à la diète ou les manomètres numériques de pneus sur porte-clés intègrent tous deux des capteurs de force miniatures avec de simples afficheurs à cristaux liquides (LCD).