Mardi 13 Mai : Ruches Connectées / Balance – Mise en oeuvre des jauges de contraintes

Nous étions 4 hier pour la permanence “Ruches Connectées”.

La structure mécanique de la balance étant terminée, il nous faut mettre les capteurs de force (jauges de contraintes) en oeuvre afin de pouvoir remonter une indication du poids de la ruche.

Électroniquement parlant, les jauges de contraintes s’appuient sur un pont de Wheatstone. Ce type de montage est particulièrement utilisé pour des variations de faible amplitude. Le signal résultant est une différence de potentiel entre les points milieu de chaque branche du pont ; le signal est donc dit “différentiel”.

Un montage a amplificateur opérationnel classique de type non-inverseur ne serait pas applicable pour plusieurs raisons :

  • Le futur montage est destiné a tourner a coté d’un arduino. L’ADC de l’arduino n’acquiert des tension uniquement positives.
  • Les montages à amplificateurs opérationnels requièrent bien souvent une alimentation symétrique (e.g. : -5V/+5V). Nous n’en disposons pas.

Fort heureusement, il existe un montage qui résous tout nos problèmes ! Il s’agit de “l’amplificateur d’instrumentation” ou aussi “amplificateur différentiel”. Il n’y a pas de pénurie d’information a ce sujet sur internet, je vous laisse donc le soin de consulter la littérature sur internet (e.g. :  http://www.bedwani.ch/electro/ch27/index.htm#AI17).

Nos fondeurs de circuit intégrés s’étant déjà penchés sur le problème, il existe des circuit intégrés réalisant déjà cette fonction, et ne nécessitant pas d’alimentation symétrique. Nous disposons de deux circuit INA126P que nous avons mis en oeuvre.

Apres quelques faux-contacts, dus à la volatilité des connexions, nous avons pu acquérir des données en provenance d’une jauge de contrainte.

SAMSUNG

Pour la suite :

  • Conversion valeur-acquise / poids,
  • Étalonnage et caractérisation des jauges de contraintes,
  • Réalisation d’une interface graphique Poids=f(Temps), en pyhton ou Node.js,
  • Réalisation d’un platine un peu plus “permanente”.

P.S. : J’allais oublier : Daniel a pété (private joke).

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5 réponses

  1. rd dit :

    bonjour,
    j’utilise les mêmes jauges de contrainte que les vôtres mais pour peser des vélos électriques et détecter un vol éventuel de la batterie.
    L’électronique n’est pas du tout mon domaine, je me permet donc de vous poser quelques questions par rapport au document http://www.bedwani.ch/electro/ch27/index.htm#AI17:
    1- quel est le montage que vous utilisez? (pouvez vous publier un schéma?)
    2- la valeur et la précision des résistances du pont de Wheastone ont elles une importance sur la précision de la mesure?
    3- sur les jauges: rated output = 1mV/V. Est ce que cela veut dire que l’on aura 5mv en sortie pour une jauge alimentée en 5v et chargée avec 5Kg?

    Merci, je suis la progression de votre projet…

    • Emmanuel Goudot dit :

      Bonjour,
      Le document explique bien la problématique de la mesure.
      1) Il existe des ampli (comme le INA126) d’instrumentation qui font cela très ‘simplement’: Une résistance Rg à brancher, et mesure de Vo par l’Arduino.
      2) Oui, les résistance ont leur importance, d’où la simplification apportée par l’INA126 (résistances internes calibrées au poil.
      3) Si gain 1mV/V(alim), alim 5V et 1kg, je crois qu’on a 5mV en sortie (25mV pour 5kg) – à confirmer.
      Emmanuel.

      • Sébastien PELLÉ dit :

        Exact…

        Les jauges de contraintes ont déjà un pont de wheatstone intégré.

        L’amplificateur différentiel (INA126) est là car la sortie du pont de wheatstone est “différentielle”, il convient de la convertir et l’amplifier en 0-5V (ou qqch de compatible avec l’ADC)…

        À+,

  2. Huillet dit :

    Merci pour toutes ces infos, voici une bonne lecture. J’ai appris différentes choses en vous lisant, merci à vous. Bonne journée à tout le monde ! Fabienne Huillet

  3. greg dit :

    Bonjour, je voudrais savoir ou en est votre projet et si vous avec l’intention de vendre vos balance ? si oui pour quel période à tout hasard ?
    Cordialement.

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