Pèse-personne : cas d`une cellule de charge en porte-à

Pèse-personne : cas d’une cellule de charge en porte-à-faux [6]
1. Montage électronique à réaliser
Certaines balances présentent une cellule de charge en porte-à-faux simple (simple cantilever load cell). Ces
cellules de charge se présentent comme suit :
Source : http://www.sensorland.com/HowPage005.html
Ainsi, si l’extrémité de la tige est soumise à une force (le poids du patient), elle va subir une
déformation.
La jauge supérieure sera étirée et sa résistance va augmenter. La jauge inférieure est comprimée et
sa résistance diminue. Les variations de résistance des 2 jauges sont identiques en valeur absolue car
ces jauges subissent des contraintes égales et opposées.
Disposant de 2 jauges de contraintes, on utilise un montage demi-pont. Pour assurer l’équilibrage du
pont, une résistance variable(trimpot) est ajoutée au pont. On s’assure ainsi d’avoir une différence
de potentiel nulle lorsqu’aucune force n’est appliquée sur la cellule de charge.
Schéma :
V+
V+
Strain
Gauges
(inside)
Rs
Rs
Rr
Rr
Rs
Common
Rr
c
Rs
a
c
a
Vout
Trimpot
Vout
b
b
Rr
movable
contact
fixed
resistor
Common
Source : [6] Ici, Rs = 1kΩ, Rr = 1kΩ, Trimpot = 1kΩ
On mesure Vout entre la jonction entre les 2 jauges et la sortie de la résistance variable.
Si Vin =5V, Rs=Rr= 1kΩ et que Rs varie de maximum 10Ω (caractéristique dépendant de la jauge : à
tester), VoutMax =0.025V.
Cette différence de potentiel étant bien trop faible, il faut amplifier le signal à l’aide d’un
amplificateur d’instrumentation. L’arduino étant capable de mesurer une d.d.p. de 5V maximum et
ses convertisseurs A/D ayant une résolution de 1024 divisions (5mV/div), le signal doit être amplifié
100 à 200 fois pour avoir une précision suffisante.
L’amplificateur proposé est le INA126 (INA125 possible aussi)
Source : [6]
Voilà un schéma global du montage (La tension d’entrée et de sortie du circuit dépend de l’ampli
utilisé):
Source : [6]
A la sortie de l’amplificateur, un filtre passe bas (RC) a été ajouté. Cela permet d’éliminer toutes
composantes de haute fréquence dans le signal, provoquée par exemple par une vibration. Une
entrée analogique de l’arduino est branchée sur Vout + et sa masse sur Vout -
Source [6] :
http://www.engr.sjsu.edu/bjfurman/courses/ME106/ME106pdf/electronic_scale_arduino.doc
2. Matériel nécessaire:
-Une balance (récupérer la cellule de charge): Tefal sensitive computer (10€) offre réalisée :
http://www.2ememain.be/cosmétiques-bien-être/equipement/balance/balance-pèse-personnetefal-131576900.html?qq=&pcpl=&list_cat=weegschaal&pc_id=&afd=cosm%C3%A9tiques-bien%C3%AAtre%2Fequipement%2Fbalance
-Un ampli d’instrumentation : INA 125 ou INA126 (à disposition au labo ?)
* Ina 125UA (4,91€): http://be01.rs-online.com/web/p/instrumentationalamplifiers/2521600/
*Ina 126UA (3,37€): http://be01.rs-online.com/web/p/instrumentationalamplifiers/2521622/
-Résistances et condensateurs à disposition.