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Le petit couple - un ingrédient essentiel pour le développement de la prochaine génération de systèmes d'ingénierie

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La demande croissante de machines miniatures et de micro-machines à haute vitesse a incité Sensor Technology Ltd à développer un moniteur de couple capable de mesurer avec précision jusqu'à 10mNm

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Cette capacité est associée à une bande passante de 50 kHz, ce qui permet d'enregistrer avec précision les couples transitoires, même les plus fugaces.

La conception technique présente un certain nombre de tendances à long terme, notamment le désir de systèmes toujours plus compacts, de mesures plus précises et d'une résolution plus fine des données, d'affichages d'informations de plus en plus sophistiqués et de vitesses de fonctionnement plus élevées. Si l'on considère une période de deux ou trois décennies, ces tendances sont évidentes dans de très nombreux domaines, des produits de consommation aux équipements médicaux, des machines de production aux solutions de transport.

Ces progrès sont motivés par la demande des utilisateurs mais sont rendus possibles par les technologies émergentes, telles que l'électronique et l'informatique. Mark Ingham, du fabricant de capteurs spécialisés Sensor Technology Ltd, l'explique ainsi : "La plupart des utilisateurs de nos équipements travaillent à la pointe de la technologie, développant de nouvelles solutions pour des projets pratiques d'ingénierie ou scientifiques. Il est donc normal qu'ils veuillent pousser nos produits vers des performances toujours plus élevées.

"Heureusement, nous pouvons le faire car l'électronique et les technologies d'affichage qu'ils intègrent s'améliorent constamment."

La société a maintenant combiné des vitesses de traitement des données électroniques croissantes et les derniers systèmes d'affichage avec de nouvelles techniques de détection développées en interne pour produire une nouvelle génération de capteurs optiques de couple rotatif conçus pour des applications où la mesure précise et dynamique du couple rotatif et statique dans la gamme de 10mNm à 100Nm, avec une haute résolution de sorte que même les pics et les creux de couple ultra-courts peuvent être enregistrés

Les applications typiques comprennent le profilage de l'accélération et de la décélération des moteurs à grande vitesse, le contrôle des micro-systèmes et des machines miniatures, la collecte de données lors d'expériences scientifiques répétitives et les tests de destruction des machines industrielles.

Principe de fonctionnement

La technologie qui sous-tend le capteur de couple optique ORT230/240 de Sensor Technology est basée sur un principe de mesure largement éprouvé et développé, selon lequel deux disques avec des réseaux segmentés sont positionnés sur un arbre d'entraînement rotatif à une courte distance l'un de l'autre, de sorte que les secteurs opaques d'un disque obscurcissent partiellement les secteurs clairs de l'autre. La lumière traverse les secteurs et est détectée par des détecteurs photovoltaïques

Lorsqu'un couple est appliqué à l'arbre, il en résulte une légère torsion qui modifie l'alignement des grilles et fait donc varier la lumière transmise à un détecteur. L'utilisation de cette technique permet d'obtenir un transducteur capable de détecter un couple de manière bidirectionnelle, avec une réponse mécanique et électrique rapide, une faible inertie et une absence totale de balais ou d'électronique complexe.

L'intensité des faisceaux lumineux, qui est constamment contrôlée, est modulée par le couple appliqué et produit une sortie électrique qui est utilisée pour fournir une indication précise du couple transmis par l'arbre. L'intensité lumineuse est automatiquement contrôlée à l'intérieur du corps du transducteur par une cellule de contrôle

Une sensibilité pleine échelle très élevée peut être obtenue avec des réponses électriques rapides jusqu'à 50 kHz et une faible inertie. Comme la mesure est sans contact, il n'y a pas de balais ni d'électronique complexe sur l'arbre, comme c'est souvent le cas dans les systèmes traditionnels de mesure du couple

L'absence de balais et d'électronique fixe permet un fonctionnement à grande vitesse avec un régime continu jusqu'à 30 000 tr/min en standard. D'autres augmentations de vitesse sont possibles en fonction de la taille de l'arbre. L'arbre de couple est de faible conformité : 0,5° maximum de déviation en torsion sur les petits transducteurs et 0,25° maximum sur les grands transducteurs à pleine échelle. Tout couple à pleine échelle peut être spécifié dans la plage de 10mNm à 100Nm. Le fonctionnement sans contact assure une longue durée de vie et un fonctionnement précis (que Sensor Technology garantit avec une garantie à vie). Le principe de fonctionnement optique signifie également qu'il y a une immunité totale à la corruption du bruit.

Les capteurs TorqSense de la série ORT 230 fournissent des sorties analogiques fixes en tension ou en courant - une pour le couple et une pour la vitesse ou la puissance. L'ORT 240 de TorqSense offre deux sorties analogiques de tension ou de courant sélectionnables par l'utilisateur - une pour le couple et l'autre pour la vitesse, la puissance ou le couple de pointe - ainsi que des sorties numériques incluant RS232, CANbus et USB pour l'interfaçage avec les instruments modernes et les ordinateurs portables. L'ORT 240 permet aux utilisateurs de connecter jusqu'à 10 transducteurs via USB, ainsi qu'un logiciel de configuration des transducteurs pour modifier les variables des transducteurs.

Les deux appareils sont dotés d'un système d'autodiagnostic qui indique si le couple, la vitesse nominale ou la date d'étalonnage du capteur ont été dépassés, tandis que des capteurs intégrés surveillent la température de l'arbre pour une meilleure compensation et une plus grande précision. Le dispositif offre également une simple sortie "état du capteur".

Le logiciel TorqView de Sensor Technology complète ces produits. Il s'agit d'un progiciel de surveillance du couple avancé et facile à utiliser pour les PC Windows, qui facilite l'affichage et l'enregistrement des données. Il permet de tracer des graphiques en temps réel et est compatible avec Matlab et Excel. En outre, des VI LabVIEW sont disponibles pour que les utilisateurs puissent concevoir leurs propres applications de contrôle de processus, et des DLL sont disponibles pour les utilisateurs qui souhaitent écrire leur propre logiciel personnalisé.

Ces derniers capteurs optiques de couple rotatif constituent une extension importante de la gamme de contrôle de couple de Sensor Technology et offrent une solution alternative lorsque les exigences de faible couple ou de bande passante empêchent l'utilisation des produits TorqSense basés sur les SAW, plus rentables.