Capteurs Mécanique

[invite530c64ce]

Bonjour à tous,

Je suis nouveau ici, et je m'adresse à vous pour avoir 2 ou 3 petites informations. Voila je suis en stage dans une voilerie ( entreprise qui conçoit des voiles ). Et j'étudie les contraintes appliquées sur les lattes des voiles.

- Il me faudrait des jauges de deformations ( 3 ) pour mesurer la flexion de la latte.
- Un capteur de compression pour mesurer la force en compression que subit la latte lors de la navigation.

Tout d'abord, quel prix peut me couter ce genre de capteurs ? Comment leurs données sont elles exploitables ? un simple multimètre suffit il ?

J'ai fait quelques recherches sur le net mais je ne trouve rien de concret et pas de prix, ou alors des capteurs de compression à un prix hallucinant.

Ces capteurs necessitent ils une alimentation ?

Merci pour tout !!!

Paulo
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[PA5CAL]

Bonsoir

Les jauges de contrainte se présentent généralement sous la forme d'une piste conductrice dont la résistance varie en fonction de sa déformation.

Les plus simples sont imprimées sur un support souple à coller sur la pièce à mesurer, et coûtent aux environs de 5€ l'unité.

La mesure de la résistance se fait à l'ohmmètre, ou avec un dispositif équivalent (injection de courant et mesure de tension).

Tu pourras trouver des vendeurs en cherchant par exemple "strain gage" sur Google (voici un exemple).


Il existe également des jauges de contrainte à base de fibres optiques.

[invite530c64ce]

Merci pour ta réponse rapide,

J'aimerais quelques informations supplémentaires.

Quel est le procedé pour coller ces jauges sur une latte en fibre de verre par exemple ? quelle colle utiliser ?

On m'as dit également que la mesure ne pouvait certainement pas se faire à l'ohmetre du fait de sa faible variation de résistance. Aurais tu des docs technique avec une courbe représentant sa déformée en fonction de la résistance par exemple ?

Merci pour tout !!

Paulo

[PA5CAL]

Il est certain qu'on ne va pas pouvoir mesurer une déformation avec un ohmmètre à 10 balles. La mesure de résistance doit être précise et compensée en température. On doit donc utiliser un ohmmètre différentiel à pont de Wheatstone pour obtenir de bons résultats.

La variation de résistance est de la forme:

avec:

(variation relative de longueur)

(généralement)

Pour ma part, j'avais pour habitude de coller mes jauges sur des pièces en acier avec de la colle cyanolite. Il faudra probablement adapter en fonction de la nature du support.

Voici un petit tutoriel bien fait sur l'utilisation des jauges de contrainte: http://www.kyowa-ei.co.jp/english/pr...pdf/howsgw.pdf (PDF, 248Ko)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite530c64ce]

Salut,

Il existe des ohmetres différentiels a pont de wheatstone integré ? combien cela peut couter ? as tu un lien ?

Sinon un pont de wheatstone pour chaque jauge ( 4 resistances et une pile ??? ) ca doit pas couter bien cher ? et après un simple multimètre bas prix fait l'affaire non ? Il existe des ponts de wheatstone tout fait pas trop cher ?

Pour les jauges, as tu egalement des liens ou des references pour les colles ? Pour une latte en fibre de verre, faut il utiliser autre chose ?

Merci pour ton aide, j'en ai bien besoin !!!

Bonne soirée

Paulo

[PA5CAL]

Il existe bien des appareils spécialisés pour la mesure par jauges de contrainte, mais je ne pense pas qu'ils soient adaptés à ton cas.

Pour avoir une compensation correcte en température, il faut que l'élément de compensation thermique (thermistance ou deuxième jauge) inséré dans le pont de Wheatstone soit à la même température que ta jauge de contrainte, donc situé à proximité immédiate.

De plus, les fils de connexion de la jauges ne doivent pas introduire d'erreur supplémentaire. Il faut donc qu'ils ne soient pas trop longues, ni sujets à des déformations qui modifieraient leur résistance électrique, ni soumis à des phénomènes physiques ou chimiques (vent, eau de mer, etc.) qui induiraient des potentiels électriques parasites.

Il serait donc utile de réaliser le pont de Wheatstone localement, de le protéger des agressions extérieures, et éventuellement d'y adjoindre un système de transmission (convertisseur/modulateur) pour déporter la mesure vers le système d'affichage ou d'enregistrement (car j'imagine que ce dernier ne va pas être accroché à la voile pendant les essais ! ).


Pour le collage sur la fibre de verre, je ne me suis pas trop penché sur la question. Il faudrait faire un essai avec la colle cyanolite ("super-glue") pour voir si ça tient.

[PA5CAL]

De plus, pour obtenir une bonne précision dans les mesures, il est préférable de procéder à un enregistrement, afin d'appliquer après-coup des corrections numériques pour tenir compte des phénomènes d'hystérésis mécanique et de fluage.

[PA5CAL]

Il doit bien exister des circuits intégrés qui réalisent le pont de Wheatstone, l'ampli de mesure et le système de transmission. Mais le plus dur est de trouver celui qui convient, puis de se le procurer.

Le principal problème de ce type de solution est la disponibilité du composant spécialisé. Si tu en trouve un, tant mieux. Sinon il faudra faire appel à des composants discrets et standards.

[invite530c64ce]

merci Pascal de t'interesser a mon problème,

Pour avoir une compensation correcte en température, il faut que l'élément de compensation thermique (thermistance ou deuxième jauge) inséré dans le pont de Wheatstone soit à la même température que ta jauge de contrainte, donc situé à proximité immédiate.

--> Je ne pense pas que la temperature entre le capteur situé dans le gousset de latte ( a l'interieur de la voile ) soit très différente de celle au niveau du cockpit du bateau.

Il faut donc qu'ils ne soient pas trop longues, ni sujets à des déformations qui modifieraient leur résistance électrique, ni soumis à des phénomènes physiques ou chimiques (vent, eau de mer, etc.)

--> La longueur des fils entre la jauge et le pont de wheatstone serait de 6 ou 7 métres. Les fils seront bien arrimés a la voile (fils scotchés), Il ne seront pas soumis a l'eau de mer. Et je ne pense pas que le vent ai une grande influence sur des fils gainés et bien fixés , si ?
A savoir qu'on cherche un ordre de grandeur et non un résultat très précis.

Il serait donc utile de réaliser le pont de Wheatstone localement, de le protéger des agressions extérieures, et éventuellement d'y adjoindre un système de transmission (convertisseur/modulateur) pour déporter la mesure vers le système d'affichage ou d'enregistrement

--> Il n'y aura pas la place dans le gousset de latte de placer plus qu'une jauge de deformation.

Il doit bien exister des circuits intégrés qui réalisent le pont de Wheatstone, l'ampli de mesure et le système de transmission. Mais le plus dur est de trouver celui qui convient, puis de se le procurer.

--> 4 résistances bien choisies et une pile 9v ne suffisent pas pour faire un pont de wheatstone ... ? ensuite on peut mesurer le déséquilibre du pont avec un voltmère c'est ca ?

Merci d'avance !!

Paulo

[invite530c64ce]

Up !! please !!

[PA5CAL]

--> Je ne pense pas que la temperature entre le capteur situé dans le gousset de latte ( a l'interieur de la voile ) soit très différente de celle au niveau du cockpit du bateau.

La voile est soumise aux embruns et à un vent rapide. Il y a fort à parier qu'elle est beaucoup plus froide que l'intérieur du cockpit.

--> La longueur des fils entre la jauge et le pont de wheatstone serait de 6 ou 7 métres. Les fils seront bien arrimés a la voile (fils scotchés), Il ne seront pas soumis a l'eau de mer. Et je ne pense pas que le vent ai une grande influence sur des fils gainés et bien fixés , si ?
A savoir qu'on cherche un ordre de grandeur et non un résultat très précis.

La jauge de contrainte est un simple conducteur métallique dont la déformation fait varier la résistance de manière infinitésimale. Utiliser des connexions longues soumises à des déformations revient ni plus ni moins à placer en série une seconde jauge de contrainte qui fausserait les mesures (il me semble que la voile bouge par rapport au mât, non ?).

De plus, les phénomènes électrostatiques peuvent devenir prépondérants quand il y a du vent.

Et puis l'eau de mer s'immice partout, et rares sont les joints d'étanchéité qui tiennes longtemps sur les pièces en mouvement.

--> Il n'y aura pas la place dans le gousset de latte de placer plus qu'une jauge de deformation.

Dans ce cas il va falloir chercher à miniaturiser (composants CMS et tout le tintouin).

--> 4 résistances bien choisies et une pile 9v ne suffisent pas pour faire un pont de wheatstone ... ? ensuite on peut mesurer le déséquilibre du pont avec un voltmère c'est ca ?

Oui, c'est ça dans le principe. Mais dans la pratique, il faut tenir compte d'un nombre important de phénomènes parasites (dont j'ai évoqué certains), qu'on ne voit pas quand on se trouve tranquillement sur une paillasse de labo.

Pour te rendre compte de la complexité du problème, je te suggère de faire un essai en grandeur nature, soit sur une voile pendant une sortie en mer, soit sur terre avec un montage équivalent placé en extérieur par jour de grand vent. Tu verras, ce sera riche d'expérience.

[invitef87b7d1f]

Salut,
Ayant un peu bossé avec ce genre de jauges, des resistives et des piezzo, mais dans des conditions bien différentes de celles qui te préoccupent, je peut te dire que tu t'engages sur un terrain pour le moins glissant.
Dans le cadre de la voile, l'amplitude des variations et la vitesse à laquelle elles se produisent sont toutes les deux grandes, ça implique du matériel de haute qualité, de plus, comme dit plus haut, l'ambiance "marine" est extrêmement contraignante pour tout ce qui est électronique, surtout en extérieur.

@+

[invite530c64ce]

Bon bon bon,

Je rapelle 2 petites choses:
1) On cherche un ordre de grandeur et non des resultats hyper précis.
2) Ce système sera d'abord testé en interieur, dans une voile au planchet de la voilerie. Pour connaitre la valeur de compression mise a l'origine lorsque l'on "force" une latte, puisque c'est une latte forcée que nous allons étudier.
3) Les essais seront de l'ordre d'une heure ou deux, le systeme ne sera soumis a aucun embrun, la latte étudiée étant située a au moins 6 ou 7 mètres au dessus de l'eau. Nous effectuerons les essais dans 10/15 noeuds de vent sur une mer relativement plate si possible.
Les fils ne subirons aucune déformation, ils seront scotché sur la voile puis sur le mat mais de manière assez lache . ( Oui la liaison entre le guindant de la voile et le mat peut etre considérée comme une liaison pivot. )

y'a bien moyen de trouver des résultats a peu près exploitables, avec relativement peu de matos tout de même ( 300 euros max) ... non ?

Paul

[invite530c64ce]

Oups, ca fait 3 petites choses ...

[invite530c64ce]

Non ???

[invitef87b7d1f]

Salut,
Un système de peson à ressort te donnerait dejà des lectures exploitables dans les essais en intérieur, de plus, tu pourrait avoir des points de mesure entièrement déplaçables.

@+

[invite530c64ce]

Salut,

Pour les mesures intérieures, ca ne posera pas de probleme, je peux également faire ca avec des petites balances electroniques assez précises. C'est vraiment pour les mesures exterieures.

Je pense donc à :

3 ou 4 jauges de deformation, un pont de wheastone associé a chaque jauge, dans un petit boitier en bout de latte, scotché au bout de la voile. (Y'a moyen de faire un petit boitier avec 4 x 4 résistances et une pile non ? ) la distance la plus grande entre la jauge et le boitier sera d'un mètre. ( c'est raisonnable non ? ).
Puis les fils des multimètres jusqu'aux ponts de wheatstone sur la voile ... ( 6 ou 7 mètres ... )
Après pour la mesure de la compression en navigation ... c'est vrai que ... j'y réfléchi ...
Vos avis ?

Une fois de plus je vous assure qu'il n'y aura aucuns problemes d'embruns etc ...

[tektro69]

Salut
je comprend maintenant les resultats du defi français Areva dans le Vuiton Cup antichambre de l'America Cup

je plaisanteuuuuuuu........quoiqu e.........

ça me rapelle un ancien copaing qui a desosser quelque balances "electronique" pour recupperrer les jauges de contrainte ainsi que l'afficheur ce qui l'arrange c'est l'autonomie avec une simple pile 9V

bien sur il a fait des essais et etalonner les mesures de façon empirique en mettant de pesons bien calibrés.

@++

[invite530c64ce]

Bon, je vais donc commander ces fameuses jauges de contrainte certainement sur omega.fr

http://www.omega.fr/ppt/ppt_fr.asp?r...pose_strain_SG

mais comme vous pouvez le voir sur cette page, il y a plein de choix différents ... lesquelles choisir ? quelle taille, quelle impédance nominale ?

Je pense m'orienter sur

"Package of 10 strain gages, 10 mm Grid, 120 Ohms, matched to steel " pour 69 euros.

que signifie matched to steel ? que la correction en température est faite pour de l'acier c ca ? sinon y'a la meme chose avec aluminium ...

10mm , je pense que ca suffit, comme longueur pour le corps d'epreuve ??
Sachant que la latte à étudier mesure 1m50 environ. Et que la flexion aux endroits étudiés sera assez grande ...

Merci pour votre aide !

[tektro69]

Re salut

etant planchiste deuis 25ans (très orienté slalom vitesse) j'ai quelque voiles avec Lattes tubulaires carbonne qui poussent sur les cambers
fourreau large bien sur. donc creux avancé vers le mat.
par curiosité quel caractéristique de la dite latte veux tu etudier
flexion ? non linéaire plus marqué vers le mat et plus "plat" vers le guindant.

la jauge de contraine comment vas tu le poser sur la latte coté compression ou l'opposé ?
ta latte est tubulaire ou de section carré/rectangle pour eviter qu'elle tourne dans son fourreau ?

cherche tu les limites de rupture ou le profil que la latte veux donner à la voile

pourquoi il est n'ecessaire de faire ces mesures insitu en navigation

une voile grée et exposé en statique sur un parking avec les anemometres pour vitesse du vent et une bonne caméra pour filmer les deformations suivant l'orientation et force du vent tu dois pouvoir en tirrer pas mal d'info non ??

et pourquoi pas un système chariot orientable par rapport à l'axe du vent et des pesons te donnent les forces gerenée par la voile suivant les reglages

enfin tes precisions nous eclaireront sur le but de la manip.

@++

[inviteabc70459]

Salut,

Je suis nouveau sur le forum, et comme Poolo je travaille dans le nautisme et je doit instrumenter les foils d'un trimaran pour déterminer leurs déformations. Mais j'aimerais utiliser des capteurs à fibres optiques pour pouvoir les noyer à l'intérieur de la structure composite (carbone/époxy).

Si quelqu'un à des infos sur ce type de technologie, je recherche des fournisseurs et des procédés de mise en place de ces capteurs.

Peut être que PA5CAL tu t'y connais la dedans:

"Il existe également des jauges de contrainte à base de fibres optiques."

Merci d'avance,

Caketus.

[invite530c64ce]

Salut tektro 69.

Voila donc, tout d'abord la latte etudiée est de section rectangle, et est profilée, c'est a dire que du coté guindant ( plus forte courbure ), elle est plus fine, et du coté chutte elle est plus épaisse pour mieux tenir la chutte.


Donc après moultes reflexions, j'en suis venu à l'idée suivante:

La latte est soumise a 2 types d'efforts ( tt du moins dans les voiles que je veux étudier, voile de mini transat 650 ) de la compression, car les lattes sont forcées, et des efforts de liaison entre la voile et la latte.

C'est a dire que la latte prend la forme de la voile et non le contraire. En prenant du cunnigham , le creux avance dans la voile, et la latte suit par exemple ...

Donc l'idée est de savoir pour différents profils, ( près, travers, portant ), en modifiant certains réglages cunni, bordure ( donc plus ou moins de creux, plus ou moins avancé ) , plus ou moins de tension de chutte, donc plus ou moins de compression dans la latte.

Donc, l'idée est de relever en navigation, les valeurs de profils ( avec donc les jauges de contrainte ), et les valeurs de compression ( certainement avec un capteur de compression FSR en bout de latte)

Donc pour chaque profil, on aura des valeurs de flexion, et de compression.
Après sur un banc d'essai avec lequelle on imposera la valeur du profil a la voile avec 5 ou 6 points d'attache (on installera une liaison pivot au bout de la latte correspondant a la liaison entre la voile et le mat ), et on imposera plusieurs valeurs de compression ( à l'autre bout de la latte ) correspondant a celles mesurées en nav, associées au différents profils mesurés en nav aussi.

A partir de la on mesurera avec un peson par exemple les efforts tranchants sur les points d'attache de la latte. Et on aura donc un aperçu des efforts en compression et en flexion associés a la latte dans différentes situations.

Après à étudier en dynamique peut etre dans un virement, ou dans un empannage ( c'est souvent dans un empannage que les lattes forcées cassent , certainement a cause de trop grosses variations )

Bon c'est pas très clair ... si vous comprenez pas, je rééxpliquerai.

Enfin voila l'idée ...

A bientôt !!!

Paulo

[invite530c64ce]

Doooonc, Quels sont les critères pour les choix des jauges de contrainte ...
vos avis ???

merci

[invite530c64ce]

UUUUppp ...

[invitee3f2d6b0]

Jai un problème je veut faire une expérience .
Je veut faire tordre une règle et je veut analyser a l’aide de jauge de déformation la déformation de la règle .pour cela j’ai pensé a faire un pont de Wheatstone avec 4 jauges .2 placées au-dessus de la règle et 2 autres en dessous .mon problème et que pour la résistance des fil et pour la température il y aura des perturbations ?.je c pas la taille des fils autorisés ainsi que leurs résistances.