Réalisation d`un capteur de force à jauges de contraintes

VA
Réalisation d’un capteur de force à jauges de contraintes
Automobiltechnik
Technique automobile
Mécatronique / Prof. Jean-François Urwyler
Experts: Marco Küng, Philippe Burri
Dans le domaine de l’automobile et de l’industrie en général, les capteurs ont désormais une importance primordiale. Ils constituent les “organes des sens” d’un véhicule ou d’une machine. Leurs
signaux sont devenus indispensables pour de nombreuses fonctions de commande et de régulation des différents systèmes de gestion du moteur, de la suspension, de la sécurité ou du confort. L’intérêt principal de notre projet réside dans le fait que nous allons concevoir et développer
entièrement notre propre produit en partant de zéro. Bienvenue dans le monde passionnant de
l’ingénierie !
La conception d’un capteur fait appel à toutes les ressources offertes
par des disciplines scientifiques et
techniques aussi variées que la mécanique, l’électromécanique, la microélectronique, l’optique, l’informatique, la chimie et tout récemment
encore la biologie. Le domaine des
capteurs est extrêmement vaste et
intéressant.
Le corps d’épreuve
La géométrie du capteur, et particulièrement celle du corps d’épreuve, est un facteur extrêmement
important qui conditionne sa précision. Plusieurs solutions s’offrent à
nous dans le type de sollicitation du
corps d’épreuve. Pour notre plage
de mesure, nous avons choisi un
corps d’épreuve sollicité en flexion.
Ce type de corps d’épreuve est
destiné à des capteurs de moindre
étendue de mesure et qui sont plus
sensibles. De plus, et contrairement aux capteurs de traction, les
capteurs de flexion sont généralement très linéaires.
Modélisation du capteur
Principe du capteur de force
Ce capteur de force est constitué
d’un corps d’épreuve soumis à la
force inconnue et subissant de ce
fait une déformation: dans le domaine élastique, il y a proportionnalité entre déformation et contrainte
(loi de Hook). La déformation et
donc la force appliquée peuvent
être mesurées à l’aide de jauges
de contraintes. C’est une méthode
courante, fiable et précise pour la
mesure de forces ou de couples.
Berner Fachhochschule - Technik und Informatik
Objectifs du projet
L’objectif principal du projet est de
concevoir et réaliser un capteur de
force fonctionnant en traction et
compression. La plage de mesure
définie est de 0 +/- 50 N. Une attention particulière doit être accordée aux caractéristiques suivantes:
linéarité, précision, répétitivité, indépendance à la variation de température, rigidité, dimensions, étanchéité et coût de fabrication en vue
d’une éventuelle commercialisation
du capteur.
Applications
Les applications potentielles sont
les suivantes:
- technique de pesage,
- mesures de vibrations,
- systèmes de sécurité divers,
- mesures de forces sur des machines industrielles,
- applications médicales ou sportives.
Fasel Didier
1983
+4179 444 35 94
[email protected]
Joye Stéphane
1982
+4179 246 21 52
[email protected]
Analyse FEM du corps d’épreuve
Les jauges de contraintes
Les jauges de contraintes, ou jauges extensométriques, sont collées
sur la surface du corps d’épreuve
de telle sorte qu’elles adoptent sans
altération son élongation superficielle. La variation de résistance de
la jauge, qui résulte de son allongement, nous permet de connaître
précisément la sollicitation exercée
sur le corps d’épreuve.
http://www.ti.bfh.ch
Graphique d’un essai de flexion
Haute école spécialisée bernoise - Technique et informatique
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