Utilisation de cellules de charge à six fils

Utilisation de cellules de charge à six fils

La documentation du Yocto-MaxiBridge et du Yocto-Bridge recommande l'utilisation de fils aussi courts que possible pour raccorder les cellules de poids au module d'interface. Mais dans certaine applications, pour des raisons pratiques, il n'est simplement pas possible d'utiliser des fils courts. On peut alors utiliser un câblage à six fils pour raccorder les cellules de poids, et compenser ainsi l'erreur introduite par les longs fils. Voyons comment...

Pour mémoire, la mesure d'une cellule de poids consiste à produire une tension d'excitation aux bornes de la cellule, et à mesurer la différence de potentiel résultante entre deux fils de mesure, dont l'écart dépend de la force mécanique à laquelle la cellule est soumise. Cette différence est directement proportionnelle à la force mesurée et à la tension d'excitation.

La tension mesurée est proportionnelle à la force et à la tension d'excitation
La tension mesurée est proportionnelle à la force et à la tension d'excitation


L'intérêt de ce système est que la force peut donc être directement calculée par le rapport entre la petite différence de potentiel et la tension d'excitation. Cela s'appelle une mesure ratiométrique, et il se trouve que c'est la manière la plus fondamentale et donc la plus précise pour effectuer une mesure de tension numérique. Elle a l'avantage de fournir un résultat constant même en cas de petites variations de la tension d'excitation, puisque ce n'est que le rapport entre les deux tensions que l'on mesure.

Alors d'où vient le problème avec les longs fils? Il vient de la chute de tension dans les fils qui amènent le courant d'excitation aux bornes de la cellule de poids. En effet, à partir du moment où la résistance des fils n'est pas négligeable par rapport à la résistance de la cellule, on constate qu'il n'y a plus une propotionnalité directe entre la tension d'excitation et la tension mesurée:

La résistance des fils peut fausser une mesure à 4 fils
La résistance des fils peut fausser une mesure à 4 fils


La solution à ce problème consiste à utiliser pour le calcul non pas la tension d'excitation produite, mais la tension d'excitation effective aux bornes de la cellule. Pour cela il faut une paire de fils de mesure de plus:

Mesure de la tension d'excitation par une 3e paire
Mesure de la tension d'excitation par une 3e paire


Il faut bien sûr disposer de cette paire de fils de mesure supplémentaire, aussi bien sur la cellule de force que sur le module de mesure.

En ce qui concerne la cellule de force, les cellules haut de gamme en sont généralement pourvues. Si vous disposez d'une cellule à quatre fils seulement, vous pouvez simplement dédoubler chacun des fils d'excitation: le fil portant le courant d'excitation n'a rien de différent du fil de mesure de l'excitation, il arrive au même endroit: il s'agit juste de ne pas utiliser le même fil pour éviter la chute de tension liée au passage du courant d'excitation.

Conversion d'une cellule 4 fils en cellule 6 fils
Conversion d'une cellule 4 fils en cellule 6 fils


Pour le raccordement sur le module Yoctopuce, il n'y a pas d'autre choix que d'utiliser une entrée dédiée pour la mesure de tension d'excitation. Nous avons donc introduit dans la configuration du Yocto-MaxiBridge une option permettant de transformer la quatrième entrée du module en mesure de la tension d'excitation.

Activation de la mesure à six fils
Activation de la mesure à six fils


Vous pouvez alors raccorder votre cellule 6 fils sur un Yocto-MaxiBridge comme ci-dessous:

Raccordement d'une cellule à six fils
Raccordement d'une cellule à six fils


Notez que sur le schéma nous avons volontairement utilisé le symbole dénotant l'emploi de paires torsadées. En effet, si la troisième paire évite le problème de la chute de tension, elle n'évite pas le problème que les longs fils ont tendance à récolter toutes sortes d'émissions électromagnétiques qui rajouteront du bruit à votre mesure. Il est donc recommandé d'utiliser un câble blindé fait de paires torsadées, en s'assurant de coupler les bons fils par paire. Une manière assez simple d'arriver à ce but consiste à utiliser un bon câble réseau RJ45 blindé, et d'utiliser le RJ45-Adapter pour effectuer le raccordement à la cellule. Et n'oubliez pas que pour que le blindage soit véritable efficace, il est recommandé de le mettre à terre via les vis de fixation du RJ45-Adapter des deux côtés!

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