Balance électronique : comment fonctionne-t-elle ?

Une balance électronique fonctionne selon un principe bien précis. Lorsqu’une masse est placée sur le plateau, elle entraîne la déformation ou le déplacement d’un élément mécanique. Une force proportionnelle à la masse de l’objet à peser se charge de rétablir l’équilibre initial. Décryptage.

Topo sur le fonctionnement d’une balance électronique

Les balances électroniques comportent un capteur de pesage associé à une électronique d’affichage et de conditionnement. Les capteurs de pesage usités ici comprennent des jauges de contrainte. Des jauges de déformation sont également instrumentées sur un corps d’épreuve qui se déforme sous une contrainte mécanique.

Focus sur les composants de la balance électronique

Une balance électronique comprend un bâti, une vis d’ajustement, un plateau, des curseurs, des fléaux et un indicateur d’équilibre. Le bâti est la partie qui supporte l’instrument. La vis d’ajustement est ce qui permet d’ajuster votre balance en position d’équilibre avant le pesage.

Le plateau est la structure qui reçoit les objets à peser. Les curseurs sont des pièces mobiles qu’il faut déplacer pour arriver à un équilibre. La masse de l’objet pesé correspond à la somme de leurs positions respectives. Les fléaux sont des éléments qui portent les échelles de graduations et les curseurs s’y déplacent. On trouve aussi le balancier qui est la pièce de précision située au bout du fléau et il doit coïncider avec l’indicateur d’équilibre avant la prise de note d’une lecture.

Quant à l’indicateur d’équilibre, il s’agit simplement de la ligne qui indique que l’appareil est en équilibre. Une balance électronique fonctionne par ailleurs au moyen d’un capteur de pesage qui est en quelque sorte le cœur de l’appareil.

L’utilisation du capteur de pesage

Le peson est très utile dans les usines de mise en bouteilles de liquides et pour les machines de remplissage dans les sucreries. Il est également utilisé dans les usines de traitement de pommes de terre pour le remplissage de sacs au juste poids afin qu’ils pèsent tous le même poids à la sortie de production.

Une utilisation moins commune du capteur de pesage est entre autres la fabrication des tenues de bain. Il est utilisé pour développer de nouvelles combinaisons qui amélioreront les performances des sportifs. Il permet dans ce cadre de mesurer la résistance à l’eau des combinaisons dédiées aux nageurs de classe mondiale. N’hésitez pas à vous renseigner sur le prix d’un capteur de pesage ainsi que les différentes fonctionnalités de cet équipement.

Balances électroniques

Le fonctionnement des balances

Les différents types de balances sont utilisées pour peser des ingrédients, des objets, des personnes et des animaux. Ces instruments ne fonctionnent pas tous de la même façon et ils n’utilisent pas tous les mêmes mécanismes.

De la différence des mécanismes

Certaines balances mesurent le poids, tandis que d’autres mesurent la masse. Prenons un exemple assez farfelu pour mieux comprendre les différences de mécanisme. Si vous vous servez de ces deux types de balances sur la Lune, le modèle à masse vous donnera la masse exacte d’un échantillon lunaire. Le modèle à poids, quant à lui, fournira des résultats affectés par la gravité.

Une balance à masse donne la masse en balançant une indication connue contre une masse inconnue. Les outils de pesage modernes utilisent en général un mécanisme de restauration de force. Ce dernier crée une force afin de relancer celle qui est exercée par la masse inconnue. Une balance à poids, pour sa part, renseigne le poids en mesurant une déformation. La charge déforme les ressorts et la force qui est nécessaire à cette déformation est mesurée, puis convertie en poids.

Focus sur les balances électroniques

Il existe différents types de cellules de pesage, mais ici, nous allons nous intéresser aux capteurs à jauges de contrainte qui sont fréquemment usités dans les outils de pesage. La cellule de charge est en général un capteur qui se présente sous la forme d’un élément mécanique solide.

Il est suffisamment élastique pour se déformer sous le poids d’une charge avec des jauges de contrainte attachées. Lorsque vous placez une charge sur la balance, la jauge de contrainte convertit en signal électronique la pression exercée par l’objet disposé sur la cellule de charge. Une fois l’objet retiré, la cellule de charge retrouve sa forme originale. Cette dernière détermine la capacité qui n’est autre que la masse maximale pouvant être mesurée avant que la déformation soit permanente. Dans ce dernier cas, l’instrument sera endommagé.

Les technologies utilisées

Différentes technologies sont usitées dans les balances digitales, mais la plupart des appareils modernes utilisent un mécanisme de restauration de force électromagnétique. Cette dernière est usitée dans les instruments de pesage analytiques.

Le principe est le même pour les balances à poids et à masse. La force de réaction créée est comparée à la masse inconnue. La bobine électromagnétique attachée au plateau conduit le courant électrique et elle flotte dans un champ magnétique qui est créé par un amplificateur. La position du niveau est maintenue grâce à une augmentation du courant, puis la force de réaction créée est mesurée, puis traduite au moyen de plusieurs instruments électroniques afin de donner un résultat lisible.

Le courant résultant est finalement traduit en chiffres qui seront affichés sur un écran.

Les essentiels à savoir sur le capteur de pesage

Comme son nom le laisse entendre, un capteur de pesage est utilisé pour la mesure du poids et il fait partie de notre vie quotidienne. Bien qu’il ne soit pas immédiatement reconnaissable, il est en effet partout : dans les balances prix/poids des supermarchés ou dans la voiture.

La conception et le fonctionnement d’un capteur de pesage

Un capteur de pesage comporte un corps d’épreuve sur lequel des jauges de contrainte sont appliquées. Cet élément sensible est habituellement conçu en aluminium ou en acier. En plus d’être robuste, il présente un comportement élastique minimum. Cette élasticité lui permet de se déformer légèrement une fois qu’il est soumis à une charge, puis il reprend sa position initiale lorsque la charge est retirée. Des jauges de contrainte, qui se déforment également, permettent d’acquérir ces déformations très faibles. L’électronique qui est associée au capteur traite le signal correspondant et le poids est indiqué à l’opérateur.

La jauge de contrainte

La jauge de contrainte est une grille de mesure équipée d’un matériau conducteur qui est photo-gravé sur un support. La grille de mesure s’allonge lorsque le support de jauge est étiré, puis elle se rétracte lorsque le support est comprimé.

La résistance de la grille est de ce fait variable et cette variation peut déterminer la contrainte. Avec la traction, la résistance s’accroît et avec la compression, elle se réduit. Les jauges collées sur le corps d’épreuve subissent les mêmes effets. Elles sont en outre positionnées de manière à créer un montage en pont Wheatstone, c’est-à-dire que quatre pièces sont liées entre elles autour du corps d’épreuve et sont alignées en conséquence.

Le poids peut être déterminé lorsqu’une charge est appliquée ou suspendue sur le capteur. Par ailleurs, cette charge doit toujours être en alignement avec le sens de la pesanteur. Notez que les jauges de contrainte sont essentiellement des conducteurs électriques qui sont attachés à une pellicule.

Tout comme les conducteurs électriques, cette dernière est soumise à des changements. Lorsqu’un objet est positionné sur la cellule de charge, elle fléchit, modifiant ainsi la résistance électrique. Cette dernière est enregistrée par la jauge de contrainte et lorsque vous retirez l’objet, les cellules ainsi que les jauges reprennent leur forme originale.

La variation de la résistance électrique est convertie en signal digital qui sera par la suite traité de façon à devenir lisible sur l’écran. La cellule de charge mesure la masse en convertissant en signal électronique la déformation engendrée par la charge. Elle est de ce fait sensible aux déformations accidentelles, à l’instar des changements de température ou des chocs. Il est essentiel de prendre soin des instruments de pesage d’une part et de les calibrer fréquemment d’autre part.

Bien choisir votre capteur de pesage

Les différents types de capteurs de pesage disponibles sur le marché sont dédiés à diverses applications. Les principaux modèles sont dits à point d’appui central, compression, en flexion et traction. Avec un capteur de pesage à point d’appui central, un seul capteur est situé sous une plateforme destinée à accueillir une charge.

Avec un capteur en flexion, plusieurs modèles sont disposés sous une structure métallique et mesurent le poids qui est appliqué dessus. Dans le cas des capteurs compression, plusieurs d’entre eux, qui sont de grande capacité, sont positionnés sous la structure qui reçoit la charge, ici il s’agit des ponts bascule.

Avec les capteurs de pesage traction, le poids est suspendu sous plusieurs capteurs. Plusieurs pesons peuvent avoir un design spécial ou des matériaux aux caractéristiques particulières. Prenons l’exemple d’une installation de pesage qui doit être quotidiennement nettoyée. Certains capteurs peuvent y résister sans difficulté, tandis que d’autres non. Leur classement peut également se faire en fonction du type de signal. Les capteurs numériques sont dotés d’une électronique intégrée qui permet le traitement des résultats de mesures, puis de les fournir dans un format convenu. Les capteurs analogiques, pour leur part, doivent être raccordés à un amplificateur de mesure.