Intégration de cellules de mesure piézorésistives dans les applications existantes

STS Sensors: L'élément central de tous les transmetteurs de pression est la cellule de mesure de pression. Avec les transmetteurs de pression piézorésistifs, la mesure est réalisée avec un pont de Wheatstone, via la déformation de jauges de contrainte par la pression. La cellule de mesure piézorésistive peut également être intégrée à des systèmes existants comme des commutateurs de pression ou des régulateurs de pression. À cette fin, diverses possibilités existent.

Le manque d'espace constitue la raison la plus courante nécessitant l’usage d’une cellule de mesure plutôt qu’un transmetteur de pression. Dans les vannes hydrauliques, par exemple, seuls quelques centimètres cubes d'espace sont disponibles, l'intégration d'un transmetteur de pression complet n'est par conséquent généralement pas possible. En raison du manque de place, certains utilisateurs choisissent d'employer un capteur externe, qui est ensuite installé sur l'application existante par le biais d'une bride. Cette approche est cependant encombrante et n'est pas aussi optimale que l'intégration de cellules de mesure individuelles dans l'application. 

Pour définir des cellules de pression adaptées aux différentes applications, plusieurs critères doivent être définis : la plage de pressions à mesurer, les conditions de température et également la compatibilité des différents matériaux. Dans l'utilisation de cellules de mesure piézorésistives pour des applications existantes, d’autres critères de sélection peuvent être utilisés, comme les considérations d'ordre mécanique et électrique.

Les critères de sélection mécaniques se rapportent à la mise en place effective des cellules de mesure dans l'application existante. Selon les exigences, ces possibilités restent ouvertes :

• Vissage
• Soudure
• Raccordement
• Insertion

Du côté électrique, il faut déterminer quelle électronique utiliser dans l'application afin d'assurer la transmission du signal électrique. Dans certaines circonstances, il est possible que l'électronique présente dans l'application ne soit pas équipée pour l'intégration de cellules de mesure de pression. Dans ce cas, une conversion de signal électrique devra être intégrée séparément.

Nous arrivons maintenant à un exemple issu d'une situation réelle : Un client STS souhaitait adapter une vanne de contrôle haute pression de précision existante pour des applications de banc d'essai, en y ajoutant l'option d'une mesure de la pression. Comme un transmetteur de pression entier ne pouvait pas être intégré dans la vanne, il a fallu opter pour une simple cellule de mesure de pression. Les exigences dans ce cas étaient les suivantes : elle devait mesurer des pressions allant jusqu'à 600 bars, et elle devait être conçue pour un signal de sortie allant de 0 à 100 mV/V pour une alimentation de 10 V.

La solution choisie a été une cellule de mesure avec un corps en acier inoxydable et une technologie de compensation miniaturisée. Celle-ci pouvait être vissée dans le corps de la vanne sous le capot existant de façon à économiser l'espace disponible tout en assurant une protection contre les influences externes. La hauteur de l'assemblage après la mise en place sur le corps de la vanne ne dépassait pas les 30 mm (en comptant le rayon de courbure des fils). En dehors de ses petites dimensions, il y avait un avantage supplémentaire : Le zéro et le gain étaient ajustables de façon individuelle par l'utilisateur au moyen d'un potentiomètre.

Profiter de conseils experts

Les cellules de mesure piézorésistives sont le cœur de métier de STS. Elles sont intégralement fabriquées en interne, ont des gammes de pression allant de 100 mbar à 1000 bar et sont proposées dans plusieurs matériaux : acier inoxydable, titane et Hastelloy®. Elles peuvent donc  être employées pour répondre à de nombreuses demandes. En collaboration avec nos ingénieurs, les clients reçoivent des conseils poussés sur l'intégration de cellules de mesures adaptées à leurs applications existantes.