SolutionsPas un objet, pas un produitne sort d’une usinesans échapper au <strong>pesage</strong>.aptes p<strong>ou</strong>r une gran<strong>de</strong> majorité <strong>de</strong>s applicationsindustrielles. Elle se prête aux conditionsdifficiles, elle est facile à installer. Troispesons s<strong>ou</strong>s une cuve, c’est t<strong>ou</strong>t ! Autre avantage<strong>de</strong> taille, leurs prix dus à <strong>de</strong>s coûts <strong>de</strong>production faibles.Une question <strong>de</strong> précisionMoins connue dans l’industrie, la compensationélectromagnétique à effet <strong>de</strong> chargen’est p<strong>ou</strong>rtant pas t<strong>ou</strong>te n<strong>ou</strong>velle. Les premiers<strong>capteurs</strong> ont une bonne trentained’années, et en raison <strong>de</strong> leur gran<strong>de</strong> qualitémétrologique, ils étaient réservés aux balances<strong>de</strong> précision exclusivement p<strong>ou</strong>r les laboratoires.Le principe en lui-même est “relativement”simple. Il utilise le fait qu’une charge exercéesur le noyau d’une bobine nécessite uneaugmentation du c<strong>ou</strong>rant <strong>de</strong> la bobine p<strong>ou</strong>rremettre le noyau à sa position initiale. Cettevariation, permettant cette compensation,est alors proportionnelle à la force (et doncaux poids). Les qualités métrologiques <strong>de</strong> cecapteur sont indéniablement supérieures àla jauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong> : dix fois mieux enrépétabilité, dix fois mieux en linéarité…Au final, ces caractéristiques permettent <strong>de</strong>réduire l’incertitu<strong>de</strong> globale <strong>de</strong> mesure d’unfacteur dix. Dans le domaine du <strong>pesage</strong>, onparle plus volontiers <strong>de</strong> résolution (chargemaximale <strong>de</strong> la balance divisée par la précisiond’affichage, i.e. la différence entre <strong>de</strong>uxpas d’affichage. Une balance <strong>de</strong> précisionprésente une résolution aussi élevée que possible).A titre indicatif, une balance d’unecharge maximale <strong>de</strong> 30 kg présentera unerésolution <strong>de</strong> 6000 points avec jauge <strong>de</strong><strong>contrainte</strong> (5 g) et <strong>de</strong> 300 000 points (0,1 g)avec une cellule à compensation électro- ➜MESURES 803 - MARS 2008 - www.mesures.com53
SolutionsLa cellule à compensation électromagnétique, précise et robuste.➜ magnétique. Ces qualités métrologiquesse révèlent d’autant plus importantes au niveau<strong>de</strong> la partie basse <strong>de</strong> la plage <strong>de</strong> mesure.En effet, l’incertitu<strong>de</strong> relative augmente aufur et à mesure que la valeur du poids diminue.Dans bon nombre <strong>de</strong> domaines, lessystèmes d’assurance qualité <strong>ou</strong> les gui<strong>de</strong>s<strong>de</strong> bonnes pratiques <strong>de</strong> fabrication imposent<strong>de</strong> définir une valeur limite, c’est-à-dire unpoids minimal au-<strong>de</strong>ss<strong>ou</strong>s duquel l’incertitu<strong>de</strong><strong>de</strong> mesure est plus élevée que les critèresd’acceptation. On donne généralementun poids minimal type p<strong>ou</strong>r une tolérance<strong>de</strong> 1 %. Mais cela ne suffit pas. Il est t<strong>ou</strong>j<strong>ou</strong>rsnécessaire d’effectuer <strong>de</strong>s mesures sur siteLes critères qui font la différenceLinéaritéLa linéarité d’une balance caractériseson aptitu<strong>de</strong> à suivre le rapport linéaireentre le poids effectif et la valeur <strong>de</strong>mesure affichée. La qualité d’une balanceest caractérisée par une ligne droiteentre le zéro et le maximum <strong>de</strong> la portée.Charge d’encoignureUne balance <strong>de</strong> qualité indique le mêmepoids sur t<strong>ou</strong>te la plate-forme quelleque soit l’excentration <strong>de</strong> la charge.Stabilité <strong>de</strong> températureUne série <strong>de</strong> pesées du même poidsdonne t<strong>ou</strong>j<strong>ou</strong>rs le même résultat mêmeà différentes températures.p<strong>ou</strong>r déterminer précisément la pesée minimalenette. P<strong>ou</strong>r une balance par ailleurséquivalente, cette valeur <strong>de</strong> pesée minimalesera t<strong>ou</strong>j<strong>ou</strong>rs plus basse dans le cas d’unecellule à compensation électromagnétique.Si avec une balance à jauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong>, ilparaît difficile d’aller en <strong>de</strong>çà du gramme,une balance avec cellule à compensationélectromagnétique permet d’atteindre ledixième <strong>de</strong> microgramme (10 - 7 g).Temps <strong>de</strong> stabilisationTemps entre le moment où le poids estposé et la stabilisation <strong>de</strong> l’indicateur.Il doit être le plus c<strong>ou</strong>rt possible.RésolutionSi l’on divise la plage <strong>de</strong> mesure(la charge maximale) d’une balance parla précision d’affichage, on obtientla résolution <strong>de</strong> la balance. Une balance<strong>de</strong> qualité présente une résolutionaussi élevée que possible.Exemple d’une balance <strong>de</strong> 32 kg <strong>de</strong>charge maximale avec une précisiond’affichage <strong>de</strong> 0,1 g : ceci équivautà une résolution <strong>de</strong> 320 000 points.Répétabilité, linéarisation, résolution, erreurliée à l’excentration <strong>de</strong> charge, la cellule parcompensation électromagnétique offre ent<strong>ou</strong>t point <strong>de</strong> meilleurs résultats que la jauge<strong>de</strong> <strong>contrainte</strong>.La jauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong> gar<strong>de</strong> cependant unat<strong>ou</strong>t p<strong>ou</strong>r elle : sa minceur. La structure “en<strong>de</strong>ux dimensions” <strong>de</strong> la cellule à compensationélectromagnétique est relativementépaisse. Il faut compter au minimum uneLes <strong>de</strong>ux principes <strong>de</strong> <strong>pesage</strong>Compensation électromagnétique <strong>de</strong>s forcesJauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong>Principe :Principe :Le principe est basé sur la transformation électrodynamique. Le c<strong>ou</strong>rant est conduit par une bobine Les <strong>capteurs</strong> à jauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong> sont constitués d’un corps élastique sur lesquels <strong>de</strong>s résistancesplacée entre les <strong>de</strong>ux pôles d‘un aimant permanent. Au repos, le système est équilibré.électriques (<strong>ou</strong> jauge <strong>de</strong> <strong>contrainte</strong>) sont installées et dont la résistance se modifie s<strong>ou</strong>s laSi le système est déséquilibré par une force externe, il est remis à l’équilibre par une régulation déformation. La mesure utilise un pont <strong>de</strong> Wheatstones p<strong>ou</strong>r déterminer le changement relatifdu c<strong>ou</strong>rant <strong>de</strong> la bobine. La construction en <strong>de</strong>ux dimensions assure une résistance contre<strong>de</strong> la résistance. Ce changement est proportionnel à la force. Cette technologie peut être utiliséeles c<strong>ou</strong>ps et les torsions. La résistance mécanique du capteur est augmentée en utilisant <strong>de</strong>s leviers p<strong>ou</strong>r mesurer <strong>de</strong>s charges jusqu’à plusieurs tonnes. Elle est robuste et adaptée aux plates-formeset une protection intégrée.<strong>de</strong> faible hauteur (idéal s<strong>ou</strong>s les silos <strong>ou</strong> les cuves).Caractéristiques principales :Caractéristiques principales : Haute résolution,Technologie simple, largement épr<strong>ou</strong>vée,Bonnes performances métrologiques,Réduction <strong>de</strong> force par leviers,Sophistiquée mais relativement chère.Faible coût <strong>de</strong> fabrication, basse consommation <strong>de</strong> c<strong>ou</strong>rant,Apte p<strong>ou</strong>r les balances extra-plates,Existe en multiples versions : <strong>capteurs</strong> <strong>de</strong> flexion, <strong>capteurs</strong> annulaires <strong>de</strong> charges…54MESURES 803 - MARS 2008 - www.mesures.com