12. septembre 2024
La technologie de mesure de force dans toute sa diversité
Les capteurs de force, également appelés capteurs de force, détectent si un siège de voiture est occupé ou non, empêchent les grues de porter des charges trop lourdes, garantissent une densité uniforme des matériaux dans les tablettes de lave-vaisselle ou assurent le même cycle de pression sur le composant à déformer dans les presses.
Ils convertissent les forces mécaniques en signaux électriques mesurables.
Les types de capteurs de force ou de capteurs de force sont aussi variés que leurs domaines d’application.
Le principe de fonctionnement des capteurs reste cependant toujours similaire.
Ce n’est pas par hasard que les capteurs de force sont également appelés capteurs de force dans de nombreux cercles. En effet, ils se composent d’un capteur qui mesure les forces et les convertit en un signal électrique. Les signaux de sortie des capteurs de force sont généralement très petits et doivent être amplifiés et filtrés.
Les systèmes de mesure de force modernes incluent donc souvent des amplificateurs et des unités de traitement du signal qui convertissent le signal en un format utilisable.
L’étalonnage est également une étape essentielle pour s’assurer que les mesures sont précises et fiables.
Les écarts sont généralement de l’ordre de 0,05 à 2 %.
Souvent, la question n’est pas de savoir quelle est la force exacte exercée sur le capteur de force, mais de s’assurer qu’elle n’est pas supérieure ou inférieure à une valeur définie.
Il en va différemment des cellules de charge, qui sont souvent citées dans le même contexte que les capteurs de force : Ils se distinguent des capteurs de force principalement par une précision nettement supérieure, un signal de sortie standardisé non amplifié et l’indication de la charge nominale dans une unité de poids.
Les géométries des capteurs et leur connexion mécanique à la machine peuvent être conçues de manière très individuelle.
En revanche, la connexion électrique à la commande de la machine est basée sur des normes existantes.
Ainsi, les capteurs sont généralement équipés de signaux de sortie largement répandus dans l’industrie, comme par exemple 0…10 V ou 4…20 mA (également disponibles en option de manière redondante) ou d’interfaces numériques comme le bus CAN (CANopen).
Une connexion à ProfiNet / ProfiBus DP / RS-485 / Ethernet / EthernetIP / DeviceNet / EtherCat est également possible via des modules d’armoire.
Les appareils de levage, c’est-à-dire tous les appareils qui soulèvent et déplacent des charges en suspension libre, constituent un domaine d’application typique des capteurs de force. Il s’agit notamment de grues, de plateformes de levage, de ponts élévateurs ou de palans à câble. Une surcharge d’un dispositif de levage peut entraîner des dommages sur le dispositif de levage, sur les charges à déplacer et, dans le pire des cas, sur les personnes. Les capteurs de force empêchent cela ou réduisent considérablement ces risques. Les capteurs de force typiques utilisés sur les engins de levage sont les manilles de mesure, les plaques de mesure de traction et les axes de mesure, également appelés axes dynamométriques ou axes de mesure.
De nos jours, les capteurs de force sont également indispensables dans de nombreux procédés de fabrication. Ils s’assurent que les produits fabriqués disposent d’une qualité élevée constante et que les processus se déroulent de manière constante. Un exemple est la technique d’assemblage, dans laquelle il s’agit de relier durablement deux ou plusieurs composants entre eux. Chaque fois que des rivets, des soudures, des vis, des emmanchements ou des sertissages maintiennent des pièces ensemble, une pression prédéfinie est nécessaire pour garantir un assemblage stable et donc un produit final de qualité. Les capteurs de force surveillent et contrôlent la pression exercée sur les pièces détachées lors du processus de fabrication. Bien entendu, cela joue également un rôle important dans d’autres processus de fabrication, comme dans l’industrie chimique lors du pressage de pastilles de lave-vaisselle, de briquettes ou de comprimés, afin que tous les comprimés d’une même sorte aient finalement la même consistance.
Les données mesurées peuvent être enregistrées et archivées pour documenter le processus. Cela permet de les contrôler et de les reproduire facilement.
Les possibilités d’application des capteurs de force augmentent en permanence – surtout dans un monde de plus en plus automatisé. Grâce à eux, les systèmes de commande des véhicules automobiles détectent par exemple l’occupation des sièges ou les forces de fermeture des fenêtres et des portes. Les robots utilisent des capteurs de force pour détecter les contacts ou les obstacles. Et les prothèses actives en orthopédie disposent également de capteurs de force intégrés.
Primosensor relève ces défis et développe pour ses clients ou en collaboration avec eux de nouvelles solutions optimisées qui permettent de mesurer la force partout où cela est nécessaire.
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La sécurité fonctionnelle (FuSi) d’un composant dans la construction de machines et d’installations est une propriété pertinente du produit. Elle nécessite, dès la conception et la construction, une analyse et une documentation approfondies qui permettent de définir des probabilités de défaillance pour ce composant afin de le classer selon les niveaux de sécurité issus des normes EN 13849 ou EN61508.
Les probabilités de défaillance d’un composant et les autres indicateurs qui en découlent sont également appelés données caractéristiques de sécurité.
Pour nos capteurs de force, que nous pouvons tous réaliser de manière redondante afin d’atteindre des niveaux de sécurité plus élevés, nous fournissons les données caractéristiques de sécurité aussi bien selon la norme de sécurité EN 13849 (= PL) que selon la norme EN 61508 (= SIL).
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