Vérification des capteurs de couple HBM en utilisant le signal de shunt et du point zéro

Bien souvent, les utilisateurs demandent s'ils peuvent continuer à utiliser leur capteur de couple s'il n'a pas fonctionné pendant une période prolongée. Pour cette raison, HBM à étudié le comportement de ses couplemètres.

La seule manière d'être absolument sûr est de le vérifier et de l’étalonner dans un laboratoire d’étalonnage accrédité DaKKS (German Calibration Service), par exemple, celui d'HBM. Cependant, dans la plupart des cas pour des mesures moins critiques, il est simplement demandé une évaluation rapide.

Cet article technique donne aux utilisateurs des conseils pratiques pour vérifier les capteurs de couple à l'aide du signal de shunt et du contrôle du point zéro, exemple fait à partir du couplemètre T40B. En ce qui concerne la fréquence, les relevés s'appliquent une fois effectués les changements nécessaires à toutes les capteurs. Les réglages de l'électronique en aval n'ont pas été pris en compte et n'ont pas besoin d'être considérés séparément.

Signal de shunt

Banc d'étalonnage pour des couples de 25 kNm. Un des quatre bancs d'étalonnage accrédités chez HBM.

Tous les capteurs de couple HBM, équipé d'une transmission sans contact du signal de mesure (ex T40B) dispose d’un signal de shunt [1]. Il correspond approximativement à 50% de la portée nominale du capteur et c’est une valeur absolue (par exemple en Nm) qui est spécifiée sur la plaque d’identification du couplemètre et dans le certificat constructeur.

Quand ce signal shunt est employé pour vérifier le capteur, le véritable shunt est effectué sur le rotor de l'axe de mesure. Cela signifie qu'une résistance fixe est reliée électroniquement en parallèle à un bras du pont de jauges montées en pont de Wheatstone. La valeur résultante du déséquilibre du pont est convertie en signal de shunt et notée sur la plaque du capteur en utilisant les données issues de l’étalonnage mécanique effectué sur notre machine d'étalonnage accréditée (voir fig 1). Généralement les valeurs résultantes sont « non-uniformes » et les signaux de shunt diffèrent d’un capteur à l’autre.

Le signal de shunt sert à deux objectifs :

  1. Ajustement des instruments en aval et adaptation individuelle à un capteur couple.
  2. Vérification et surveillance des capteurs de couple en même temps que la surveillance du point zéro.

Intérêt du signal de shunt et du point zéro avec le T40B

Couplemètre T40B

Le signal de shunt s'ajoute au signal de mesure. C'est pourquoi, nous recommandons de ne pas charger le capteur quand vous activez le signal de shunt.

Après avoir utilisé le signal de shunt et de zéro pour vérifier et surveiller le capteur T40B, nous vous recommandons de le renvoyer chez HBM pour contrôle si vous constatez les changements suivants :

  • Variation du signal zéro > ± 1% (> ± 40 Hz), capteur non installé, Le point zéro n’est pas dans la plage de fréquence 9 960 Hz et 10 040 Hz (à zéro la fréquence est de 10 000 Hz).
  • Variation du signal zéro après montage > ± 3 % (> ± 150 Hz).
  • Changement additionnel du signal zéro après équilibrage de la variation du zéro résultant du montage > ± 1 % (> ± 50 Hz).
  • Déviation du signal de shunt > ± 0.1% comparé à la valeur spécifié sur la plaque ou le certificat constructeur.

Ces valeurs s'appliquent pour des conditions stables de température de référence et une phase de préchauffage du capteur de 15 minutes. Quand le capteur a été monté, il est essentiel de s'assurer qu'aucun couple additionnel n'est appliqué, par exemple un couple résultant de la déformation de la ligne d’arbre. Puisque le signal de shunt est connecté en complément, il est essentiel de tenir compte de tout décalage du point zéro.

La détermination et l'utilisation du signal de shunt est simplement une méthode électrique. Théoriquement, il y a une possibilité que le détachement des jauges de contrainte sans changement de leur résistance ou dans le circuit Kreuzer étendu (compensation du module d'élasticité) ne soit pas enregistré. Cependant, l'expérience pratique a montré que ce n'est pas le cas avec les jauges de contrainte correctement fabriquées et que, généralement ceci se produit seulement en raison de conditions de fonctionnement anormales, par exemple lors de la rupture du point de mesure. Les mesures prises sur chaque produit pendant la production et l’étalonnage garantissent une fabrication correcte des jauges de contrainte.

En utilisant le signal de shunt et le point zéro, il est très facile d'évaluer si le capteur de couple T40B fonctionne correctement selon ses spécifications. On peut éliminer la déformation plastique du rotor ayant pour cause une surcharge due à des moments de flexion et/ou à des forces radiales grâce à une installation correcte du capteur, car ces surcharges ne sont pas toujours reflétées par le point zéro ou le signal de shunt.

Shunt ou étalonnage

Le shunt et la vérification avec le signal de shunt offrent de nombreuses avantages et réduisent de manière significative l’effort d'étalonnage. Cependant, selon l'application client ou les normes de qualité, par exemple en termes de traçabilité de l'équipement d'essai, il peut y avoir des exigences prescrivant un étalonnage à intervalles réguliers. HBM en tant que fournisseur de composants, naturellement, ne peut pas imposer de telles exigences. De plus, les périodicités d’étalonnage ne peuvent être définis uniquement que par les utilisateurs eux-mêmes, sur la base de leurs besoins et de leur connaissance des conditions d'utilisation.

HBM recommande des intervalles d’étalonnage d'un an pour les capteurs et de deux ans pour l'électronique. Selon la norme DIN 51309 [2] un certificat d’étalonnage sur les instruments de mesure de couple est valable pour un maximum de 26 mois. Des intervalles plus courts sembleraient raisonnables pour répondre à des exigences de traçabilité ou à des normes d’assurance qualité. Un instrument de mesure de couple doit être ré-étalonné

  • Après avoir été soumis à une surcharge,
  • Après une réparation,
  • Après une manipulation peu convenable.

Conclusion

Pour résumer simplement: le signal de shunt peut être employé pour la vérification et l'adaptation des couplemètres indépendamment de l'application, cependant, il ne peut pas se substituer à un vrai étalonnage mécanique.

Références:

[1] Rainer Schicker, Georg Wegener: Measuring Torque Correctly, ISBN 3-00-008945-4
Published by Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt

[2] DIN 51503, Werkstoffprüfmaschinen – Kalibrierung von Drehmomentmessgeräten für statische Drehmomente,
DIN Deutsches Institut für Normung e.V., exclusive sale of standards by Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin

Produits concernés

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