FR 2580073 A1 19861010 FR 8505337 A 19850409 La présente invention concerne un procédé pour ajuster un capteur de force à jauges résistives. L'invention vise également un capteur de force à jauges résistives ajusté notamment au moyen du procédé précité. On connaît des capteurs du type précité, comprenant un barreau élastique en métal, dont l'une des extrémités est destinée à être fixée à un support fixe et l'autre soumise à la force à mesurer. Cette force est généralement appliquée sur un plateau parallèle au barreau et relié à l'extrémité de celui-ci qui est opposée au support fixe. Le barreau fixe porte des jauges résistives reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure délivrant un signal électrique qui est fonction de la force appliquée sur le plateau précité. Cette force, suivant son point d'application sur le plateau, engendre des couples de torsion et de flexion variables sur le barreau qui modifient la valeur du signal électrique délivré par le pont de mesure et faussent ainsi la mesure de cette force. Il convient donc de rendre cette mesure insen- sible à l'égard des couples parasites précités, de façon que le signal délivré soit constant, quel que soit le point d'application de la force sur le plateau. Deux méthodes sont actuellement utilisées pour assurer l'insensibilité de la mesure de la force à l'égard des couples parasites précités: Dans une première méthode, le plateau repose sur un système de leviers sommant les forces appliquées sur le plateau et transmettant la force résultante sur un point déterminé au dispositif de mesure. Dans une seconde méthode, le plateau est fixé directement à un capteur de forme souvent très complexe, étudié pour minimiser l'effet des couples ou moments parasites; le capteur est ajusté en général par des actions mécaniques pour éliminer les effets résiduels des moments parasites. Dans le procédé décrit dans le brevet français n 82 20040, on a tenté de résoudre les difficultés précitées en éliminant le signal de torsion parasite engendré lors de l'application de la force sur le plateau, au moyen d'une ou de plusieurs jauges sensibles à la torsion et de résistances additionnelles convenables insérées dans le circuit de traitement du signal. Cependant, ce procédé ne permet pas d'éliminer le signal parasite lié au déplacement du point d'appli- cation de la force dans une direction parallèle à l'axe du barreau élastique. Le but de la présente invention est de créer un procédé permettant d'ajuster le capteur de force de façon que le signal électrique de mesure soit insen- sible aux couples de torsion et de flexion engendrés par des déplacements du point d'application de la force à mesurer, ce procédé étant de mise en oeuvre simple et aisément automatisable. Suivant l'invention, ce procédé est carac- térisé par les étapes suivantes: A. On détermine les caractéristiques initiales du capteur, B. on calcule les erreurs relatives du capteur dues à un déplacement de la force appliquée en fonction de l'angle O formé entre les jauges résistives et la direction longitudinale du barreau, C. on annule ces erreurs, en apportant à une ou plusieurs jauges résistives des modifications ayant pour effet de modifier l'angle 0 précité. La demanderesse a constaté en effet qu'il était possible de calculer les erreurs relatives du capteur, dues à des déplacements de la force appliquée en fonction de l'angle 0 formé entre les jauges résistives et le barreau élastique. De ce fait, il est possible d'annuler ces erreurs en apportant à une ou plusieurs jauges résistives, des modifications ayant pour effet de modifier l'angle e précité. Le procédé conforme à l'invention permet ainsi d'obtenir, en une seule séquence d'opérations, en agissant uniquement sur l'angle e formé par une ou plusieurs jauges résistives, un capteur de force délivrant un signal rigoureusement proportionnel à la force à mesurer et ce, quel que soit le point d'application de celle-ci, relativement au barreau. Etant donné que le procédé agit sur un seul paramètre des jauges résistives, ce procédé peut être aisément automatisable. La demanderesse a établi que les erreurs du capteur étaient fonction de l'angle e précité selon les relations suivantes: x1 e = e0 + 1 Ucos2E e e + -o Os sin2e z - z0o Cz exet ez étant les erreurs dues à un déplacement de la force (P) appliquée respectivement suivant un axe 0x du barreau et suivant un axe 0z perpendiculaire à cet axe du barreau et à la force P appliquée, eX et ez étant les erreurs initiales déterminées lors de l'étape o o de caractérisation initiale du capteur et CX et Cz étant des constantes connues par construction et par les conditions de la caractérisation initiale du capteur. On peut donc, à l'aide de ces relations, calculer la correction à apporter à l'angle e pour annuler les erreurs ex et ez précitées. Il suffit ensuite de mettre au point une méthode indus- trielle et automatisable pour effectuer cette correction de l'angle e sur les jauges résistives. Selon un autre aspect de l'invention, le capteur de force à jauges résistives conforme à l'invention, ce capteur comprenant un barreau élastique dont l'une des extrémités est destinée à être fixée à un support fixe et l'autre soumise à la force à mesurer, ce barreau portant des jauges résistives reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure, délivrant un signal électrique qui est fonction de la force appliquée sur ladite extrémité du barreau, ce capteur étant ajusté de telle sorte que le signal soit proportionnel à la force appliquée et insensible aux couples de torsion et de flexion engendrés par les déplacements du point d'application de la force à mesurer est caractérisé en ce que l'angle E formé entre une et plusieurs des jauges résistives et la direction longitudinale du barreau satisfait aux relations suivantes. = suivantes. ex = ex + C Dcos2e = 0 x ez = ez + C sin20 = 0 O Cz ex et ez étant les erreurs dues à un déplacement de la force appli- - quée respectivement suivant l'axe 0x du barreau et suivant un axe 0z perpendiculaire à cet axe et à la force appliquée, exo et e étant les erreurs initiales déterminées lors d'une étape Zo de caractérisation initiale du capteur, et Cx et Cz étant des constantes connues par construction et par les conditions de cette caractérisation initiale. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexes, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en perspective d'un capteur de force conforme à l'invention, fixé à un support fixe, - la figure 2 est un schéma montrant le pont de mesure formé par les jauges résistives du capteur, - la figure 3 est une vue schématique latérale du capteur de force, auquel est fixé un plateau d'application de la force à mesurer, - la figure 4 est une vue schématique en bout du capteur de force et du plateau, - la figure 5 est une vue en plan d'une jauge résistive modifiée selon l'une des versions du procédé conforme à l'invention, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, relative à une autre version du procédé, - la figure 7 est une vue en plan de quatre jauges résistives, comprenant chacune une résistance principale et deux résistances additionnelles en série formant un angle avec la résistance principale, - la figure 8 est une vue analogue à la fi- gure 7, relative à un autre exemple de réalisation. Sur la figure 1, on a représenté un barreau élastique 1, de section rectangulaire constante, fixé à un support fixe 2. L'extrémité de ce barreau 1 opposée au support 2 est soumiseà une force P à mesurer, perpen- diculaire à l'axe 0x de ce barreau. Sur ce barreau 1 sont placées quatre jauges résistives R1, R2, R3, R4, reliées électriquement entre elles suivant un pont de mesure (voir figure 2) alimenté par une tension d'alimentation VA et délivrant un signal de sortie Vs. L'expérience montre que le rapport du signal de sortie sur le signal d'alimentation d'un tel capteur est de la forme: V VA AP a + bX+ cZ + z Dans cette relation, les termes PX et PZ sont les couples de flexion et de torsion parasites créés par la position de la force P sur un plateau 3 s'étendant parallèlement au barreau 1 et fixes à son extrémité opposée au support fixe 2 (voir figures 3 et 4). La lettre z est un terme constant définissant le déséquilibre du pont de mesure en l'absence de force appliquée. Les signaux parasites APbX et APcZ proviennent de nombreuses causes regroupables sous les rubriques principales suivantes: - hétérogénéité métallurgique dans le barreau 1 ou dans les jauges R1... R4, - erreurs de position des jauges, - résistances parasites dans le pont de mesure, - dimensions finies du barreau 1. La multiplicité des causes d'erreur rend donc très aléatoire l'obtention directe d'un capteur parfait, c'est-à-dire dans lequel b et c sont nuls et de plus z est égal à O ou présente une valeur spécifiée. On va tout d'abord décrire le principe qui est à la base du procédé selon l'invention. Soit une résistance mince de longueur L, de largeur 1, et d'épaisseur t liée par sa surface L.1 à un substrat déformable, tel qu'un barreau élas- tique. La variation de cette résistance est: AR Ap AL A1 At + R P L 1 t Par ailleurs, la vaiation de résistivité Ap /p est reliée à la variation de volume de la résis- tance AV/V par la relation de Bridgmann: Ap AV A L A1- A t - =C- = C( + + P V L 1 t d'o AR AL A1 A t -_= (C + 1) + (C- 1) + (C - 1)- R L 1 t La résistance étant très mince et liée au substrat, A L et A1 sont imposés par la défor- L 1 mation du substrat; ces déformations engendrent des contraintes oL et ar dans la résistance. Par contre, la surface extérieure de la résistance est libre de se déplacer, soit at = 0 La loi de Hooke dans la résistance permet d'éva- A t luer àtt, au moyen des relations suivantes: AL E = L E (aL i a'ú l Pat) = E (aL- pai) Alh i _ - (aL> 'àL 1 1- E ( - Pat = E- ú PL) = At i t E (at - L - a) = - (aL + aú) Les deux premières relations donnent: G10aL+ C= + l =)L + CFL At_ p AL A1 La troisième: t 1-pR ( + à-) t i-piRL- 1 pR = coeff. de Poisson de la résistance. Ainsi: AR _ L (C 1 p RAL A AR= (C + 1) AL + (C -1) R (C 1] L 1 -pR( C -) [C A L + E] + EL - 1 R = [C -(C -1) 1-R] [A+ Al AL Al R 1-pR1LL i L! Si maintenant la longueur L de la résistance fait un angle O avec la direction principale Ox du barreau dont l'état de déformation plane est spécifié par ses trois composantes: ex cz Yxz Y les formules classi- ques donnent les déformations:Let Al dans la que - asLla résistance, soit: AL = úL = EX cos + yxz sin8 cos2 +z sin 2 1 El = EX COS (+)+ yxz in cos+)+ 2 f2 cz sin (8+2) l1 = ex sin e2 - yxz sinO cos8 + ez cos 2e Par suite: L+ A = Ex + EZ L 1 AL - ALl = (Ex-EZ)cos2e + y sin2O L 1 AR (c(cl R AR = (C1) -) (ex + sz)+ (X - sz)cos20 + ysin20 -R Les raisonnements classiques de résistance des maté- riaux permettent d'exprimer les déformations superficiel- les sx cz yxz à l'abscisse x du barreau 1 (voir figures 3 et 4), en fonction des efforts appliqués à son extré- mité libre: charge transversale P, moment de flexion P(X-L), moment de torsion PZ on a: P= (X-x) EI Pv O10 cz= -p (X-x) Pv Y = C Z dans lesquelles: EI: rigidité du barreau 1 en flexion C: rigidité du barreau 1 en torsion 2 v: épaisseur du barreau 1 L:longueur du barreau 1 p:coefficient de Poisson du barreau 1 d'oỉ: úx + sz = AP (l-p)(X-x) cX z = AP (1+p) (X-x) y = AP. BZ (A = V/EI et B = EI/C caractérisent le barreau 1.) Les déformations superficielles peuvent être expri- mées de façon plus détaillée; les expressions simples ci-dessus sont cependant suffisantes pour la compréhen- sion du procédé. La variation d'une résistance liée au barreau 1 chargé devient alors: AR 1 ARR = r [= ME(c-(c-1) 1pR (l-) (X-x)+(l+p) (X-x)cos20+BZ sin28] R- = R r(At1--Et) r = AP[G(X-x)+(1+p) (cos20-1) (X-x)+ BZ sin2O] G = (C-(C-1)x RpR) (l-p)+ 1 + p 1i-pR> l). est le coefficient de jauge longitudinal, habituel- lement considéré en extensométrie; il est égal à 2 quahd _ lp/p le coefficient de Bridgmann, C - Av/ est égal à 1, ce qui est approximativement le cas pour beaucoup d'allia- ges usuels. L'expression ci-dessus s'applique aux matériaux piezorésistifs isotropes caractérisés par C > 1. Le signal d'un pont constitué de 4 résistances de valeurs ohmique R1, R2, R3, R4 égales liées au barreau (A,B) est: ARi = VS = 4(r1 - r2 + r - r4) = Er, avec ri=i =AP [ Z (_) (+g i-6 = - [GjC (X-x)+(l+p) m (cos20-1)(X-x) + BZ sim28] Les résistances non connexes impaires R1, R3 ayant pour abscisse - A et les résistances paires R2, R4 + A comme indiqué figure 1, le signal est: S = -P[4GA+(l+i) A (cos28-1)+(1+p)X mcos28 + BZ [sin2e] dans cette expression et celles qui seront utilisées par la suite: n (a) représente la somme a1 + a2 + a3 + a4 m (a) représente la somme dans le pont: al - a2 + a3 - a4' Si tous les angles a sont nuls, le signal S se réduit à AP -- 4GA La partie du signal liée aux angles 0 est: Se = I [ (1+i)AS (cos28-1) + (1+p)x x cos28 + BZ [sin2e] En superposant l'influence des angles o isolée ci-dessus au signal d'un capteur réel qui, ainsi que le montre l'expérience, est de la forme: -[a+bX+cZ]+z a = 4GA bX sur des résistances de parité appropriée permettent d'an- nuler les coefficients de X et de Z au prix d'une petite perte de signal (1+g)AE(cos28-1) et d'une variation du zéro Az (qui pourra d'ailleurs être compensée, comme on le verra). Elle constitue la base du procédé que l'on va maintenant décrire. Bien que les angles initiaux e puissent être a priori quelconques, il est clair qu'il est avantageux de les choisir nuls pour que la perte de signal (1+1)A (cos2e-1) soit initialement nulle. Le procédé ne se préoccupe pas directement de l'origine des erreurs initiales b,c,z: il les constate et les annule en une seule séquence opératoire constituée des étapes suivantes: - caractérisation initiale du capteur, - ajustage des résistances du pont de jauges, - contrôle final du capteur. A la fin de cette séquence, le capteur est un com- posant quadripôl81e intégré assurant la fonction S = kP (k = constante) dans les tolérances spécifiées. Irs de la caractéri- sation initiale du capteuir, on détermine les erreurs initiales de celui-ci, en scmettant le barreau à des forces prédétenrminées appli- quées successivement sur le plateau ou dispositif similaire, en deux points symtriques par rapport au centre du pont de jauges dans l'axe lonegitudinal du barreau et en deux points également symétriques par rapport au centre précité disposés sur un axe perpendiculaire au précédent. L'erreur relative due à une excentration X de P sur le plateau 3 suivant l'axe Ox est: ex bX + (1+4G)X r cos2e = e+ C cos2. L'erreur relative due à une excentra ion Z de P sur le plateau 3 suivant Oz est: ez cZBZ Cne- sin2O G-A + 4G sin2L = ezo o Le réglage du capteur consiste à annuler ex: m cos2e = -Cx e CXo à annuler ez: E] sin28 = -Cz ezo à annuler ou régler la valeur désirée le zéro: z+Az. Les erreurs initiales exO et ez0 sont connues par la caractérisation initiale du capteur; Cx et Cz sont connus par construction (G, A, B, p) et par les conditions de la caractérisation (X,Z). La mise en oeuvre du principe de réglage énoncé précédemment doit assurer l'indépendance des réglages: mcos28 = -Cx exo et sin26 = -Cz ezO et, prévoir des moyens industriels de faire varier les angles e. Ces deux points sont traités successivement. Les deux méthodes suivantes sont proposées pour assu- rer l'indépendance des réglages. lère méthode: Si, partant d'angles e nuls, on crée un angle de sur une résistance R1, R2 R3 ou R4, les valeurs de sin2de et cos2d6 sont modifiées simultanément, ez et ex varient simultanément, ce qui interdit générale- ment d'obtenir ex = ez = 0. L'indépendance des réglages ex = 0 et ez = 0 est assurée en partageant chacun d'eux par moitié sur une résistance modifiée de l'angle + de et sur une autre résistance modifiée de l'angle - de. Pour le réglage ex = 0 les résistances modifiées sont de même parité. Pour le réglage ez = 0 les résistances modifiées sont de parité différente. Réglage ex = 0 Situation initiale: m cos2e= cosO-cosO+cos0-cos0=l-l+l-1 La moitié de l'erreur ex0 est compensée en modifiant de +dO une résistance: e x cos2e = +(cos2dOx+1)+(1+1) = ± (cos2d x-1) = - Cx 2 l'autre moitié de ex0 est compensée en modifiant de - dex la résistance de même parité. ]'oos2e = +(cos2de + cos2(-d.)+ (1+1) = +2(cos2de - 1) -Cx e ex e = exo + (-Cx exo) = 0 L'erreur e est annulée et la répercussion sur ez x est nulle: e e0 + 1 [+(sin2dOx + sin2(-de)) + (0+0)] = ez z Z0 Cz -x x Réglage ez = O Initialement:[ sin2e = 0-0+0-0 ez Première moitié: + [sin2dez]+(0-0)= + sin2dez= -Cz 2 Deuxième moitié: +[sin2dOz - sin2(-dez)] +(0-0)=+2sin2dez = -Cz ez0 ez est maintenant nulle et la répercussion sur ex = 0 déjà réalisée est également nulle: , [+ (cos2d8z - cos2(-dez))] = 0 Cx z z - les deux réglages peuvent être faits dans un ordre quelconque choix des résistances à ajuster (signes + dans les expressions ci-dessus) : Réglage ex = 0: si exo > 0, m cos28 doit être négatif: on modifie donc les résistances impaires,cos2dox-1 est on modifie les résistances paires: -(cos2d8 x-1) est >0. Réglage ez = O: si ezo > 0, EJsin2e doit être négatif: on modifie une résistance paire de +dO et une impaire z de -dez si ezo on modifie une résistance impaire de +dez et une résis- tance paire de -dSz. Grandeurs des angles dex et dez: x 1/2x cos2dex-1 2 Cx2 de)2 x 2ox: 4) ri, le zoi c zie z0 sin2dez = 2dOz = Cz 2 dez zz z4 Ordres de grandeur: avec G = 2 et X _ Z = 3, C 2, Cz 3 A A x z et exo = ez0 = 0,03. La méthode de réglage partagé décrite ci-dessus néces- site donc de créer des angles: dOx = (2.0,03)1/2 = 0,12 rad doz 3.0,0 = 0, 02 rad 15. 2ème méthode: Si l'on accepte une perte systé- matique de signal, on peut obtenir une quasi indépen- dance des réglages sans avoir à les partager comme pré- cédemment (chacun des réglages sera fait sur une seule résistance) en implantant dans chaque groupe de même parité une résistance à e = 0, spécialisée dans le réglage ez = 0 et une résistance à O =, spécialisée dans le réglage ex = 0. Tous les réglages se font alors par la fonction sin2(0+de) et toutes les répercussions sont en cos2(0+de). Situation initiale: [cos2e = cosO - cosO + cos2 - cos2. = 0 Csin2e = sinO - sinO + sin2ï - sin22- = 0 (Cette configuration n'apporte pas d'erreur ex en ez). Réglage ex = 0 sur les résistances à /4: On choisit un signe pour dex et on détermine la parité de la résistance à retoucher en fonction du signe de ex0 et du signe choisi pour dox; on crée de sur la résistance convenable x mcos28 = 1-1 + cos2(e dOX)= + sin2dx = -CxeXC +de - - la répercussion sur ez est très petite: f 7r 1 Ce0 O-0 + ( sin2(dox) _ sin2ï]=+ x O(cos2dex-1) + Z (Cxex0) 2Cz ez devient ezl = ez0 + 2Cz zo zi zo ±i- On mesure ezl et on le prend comme donnée pour le réglage ez = 0. Le réglage ez = O sur les résistances à 0 . On choisit la parité et le signe de dOz en fonction de ezl et on crée dez sur la résistance convenable: m]sin28 = + (sin2dO z-O) + (1-l)=sin2d8z =Cz ez C +dO = z ZI z 2 la répercussion sur ex = 0 déjà réglée est très petite. 1 cos = - [+(cos2deOz-.I)+ cos'-cos-]= - (cos2de.-I) x x( 2 +(zezl) Cx L'ordre de grandeur des répercussions étant connu dès la caractérisation initiale du capteur, on peut écrire le programme de façon à minimiser l'erreur rési- duelle.- Cette méthode entraîne systématiquement une perte relative du signal égale à: (1+p) AZ (cos20-1) = 1+ (-2) 1+ 4GA 4G-(- 2)= Grandeur des angles; le réglage ex = O entraîne la création d'un angle de Cxex0 x 2 le réglage ez = O entraîne la création d'un angle de = Czezl z lc2 et laisse une répercussion maximale soit (Cxex0)2 sur l'erreur ex 2Cz (Czez0)2 soit ( zC Z) sur l'erreur e 2Cx On peut choisir par programmation l'ordre des ajustages de façon à ne laisser que la plus petite des deux. Celle-ci tend d'ailleurs vers-zéro après un second cycle de réglage. Après avoir déterminé par le calcul les corrections à apporter aux angles e et assuré l'indépendance des réglages (ex = ez = 0), on utilise l'une ou l'autre des deux méthodes décrites ci-après pour modifier les angles e initiaux des jauges résistives. La première méthode s'applique exclusivement aux résistances à couches (mince ou épaisse). Cette méthode consiste à découper, avec un faisceau laser par exemple, dans les jauges rêsistives R,...R4, initialement rectangulaires, un parallèlogramme-(voir figure 5) défini par deux sillons 11 et 12 parallèles, dont la longueur électrique L1 fait réellement par rapport à l'orientation initiale 0x l'angle de ou de déterminé par les expressions précédentes en fonction de la caractérisation initiale. On peut également pratiquer sur les bords longitu- dinaux des jauges résistives R1,...R4 des encoches el, e2... (voir figure 6) transversales à la direction 0x ou 0z de façon que la longueur électrique résultante L1 forme avec la direction initiale 0x ou 0z l'angle dex ou dez déterminé par les relations précédentes. La sensibilité maximale de l'erreur ex ou e à la de 1 variation d'angle dex ou de est de d- = Cx ou C x z de C ou Cz. soit en ordre de grandeur de de Le contrôle de l'erreur à 0,001 près exige donc un contrôle angulaire à 0.002 rad. près; des machines d'ajustage par laser du commere tiennent aisément cette précision. Avec les ordres de grandeurs précédemment utilisés, la variation maximale du zéro entraînée par les réglages ex = 0 et ez = 0 est i L L JAzI = 1 2(L1 de) = 0,06 (avec I = 1) pour la méthode du réglage partagé. i L L AZI = Z. (dex + de) = 0,02 (avec1 = 1) pour la méthode des résistances spécialisées. Ces variations sont annulées par ajustage fonction- nel classique d'une résistance de parité convenable sui- vant son axe de symétrie transversal pour ne pas modifier l'angle. La seconde méthode proposée consiste à utiliser des jauges résistives formées chacune par une résistance principale Ro.formant un angle déterminé avec l'axe lon- gitudinal 0x du barreau 1, chaque résistance principale Ro étant reliée avec des résistances additionnelles Ra, Rb, 20..,de valeur ohmique faible devant celle de la résistance principale Ro et formant un certain angle avec la direc- tion de la résistance Ro. Pour annuler les erreurs e et e on modifie la x z valeur ohmique dune ou plusieurs de ces résistances additionnelles Ra, Rb, cette modification ayant pour effet de modifier l'angle virtuel de la jauge résistive avec l'axe 0x du barreau 1. Cette seconde méthode s'applique à toutes les sortes de jauges résistives (grilles ou couches). Elle repose sur l'énoncé suivant: Soit une résistance formée de résistances en série R = R0 + R1 +... + Rn, de même abscisse x (pour simpli- fier l'exposé, qui peut d'ailleurs être transposé à des résistances parallèles): R0 fait l'angle a0 avec l'axe longitudinal du barreau 1, Rn l'angle en- R A_ R0 +AR ARn R0 AR0 R1 AR1 R --RR R R R 1 + Rn ARh R RnR p0r0 + i + + + Pnrn EPiri A l'aide de la formule établie précédemment ri= AP[G(X-x) + (1+i) (X-x) (cos28i-1) + BZ sin28i] on calcule: r = EPiri = AP[G(X-x)Epi+(1+p) (X-x) (Epicos2ei-Epi)+ BZ Epin2oi] soit en tenant compte de RO R 1 Rn 1 - + R- R = r = AP[G(X-x)+(i+p) (X-x) (Epicos26i-1) + BZ Episin26i] Les sommes de vecteurs Epicos20i, Episin2ei sont respectivement proportionnelles à Episin2ei EPisin2ei cos arctg EPiCOS28. et sin arctg Ep.cos2e. et jouent le rôle de cos28 et sin2e dans la formule d'une résistance unique. La résistance composite R = R0 + R1 +... + Rn se comporte comme une résistance unique d'angle virtuel égal à:Epsin2e arctg EPiCOS28i On peut donc régler un capteur équipé de telles résis- tances en modifiant leurs angles virtuels uniquement par ajustage classique des rapports de résistances pi' Deux exemples de configuration sont donnés ci-après Exemple I: Comme indiqué sur la figure 7, chaque jauge résis" tive du pont est formée d'une résistance principale R0 de poids p proche de 1, formant un angle e nul avec Ox soit sin28 = 0 et cos2e = 1, en série avec une résistance R de poids p' Rb de poids p" = p' avec Ox, soit sin28" = -1, cos28" = 0. On calcule directement: ZPisin2ei = pxO + p'xl + p"x(-1) = p' - p" Zpicos28i = pxl + p'xO + p"xO = p = 1 -(p'+ p") L'angle virtuel initial arctg p est nul si p' = p" P pour chaque résistance. m (l-p'-p") =E (p'-p") et Fm (pl - P ") sont également nuls dans un pont constitué de 4 résistances identiques, et cette configuration n'apporte par elle- môme aucune erreur du type ex ou ez. S'il existe des écarts entre les différents p' et p", les erreurs ré- sultantes sont comptées dans ex0 et ez0 lors de la mesure initiale. Le réglage du capteur consiste à augmenter de dp' et dp" les rapports p' et p" pour obtenir: [E (-dp' - dp") =-Cxex et ainsi annuler ex m (dp' - dp") =-Czez0 et ainsi annuler ez. * Les dp' et dp" - nécessairement positifs - interviennent à la fois dans ex et dans ez. Comme dans la méthode de modification directe des angles,l'indépendance des réglages est assurée en les partageant sur deux résistances (de même parité pour ex = 0, de parité différente pour ez = 0), une résis- tance étant modifiée par dp' et l'autre par dp". Réglage ex = 0: CXexi + (dP'x + dp) = -Cx eX0 dIx dpx Répercussion sur ez: + 1 (dp' - dp) = 0 -C x z Réglage ez = 0:C ez. + (dpz -(-dp"z))= -Cz ez0 dp'z dpz 2 répercussion sur ex: + 1 (dp' - dp") = 0 C- (doz z x Le signe de ex0 détermine la parité (signe +) du groupe ajusté pour faire ex = 0. Le signe de ez0 détermine la combinaison (parité/ angle) de la résistance série utilisée pour réaliser ez = 0. Dans la méthode de découpe directe des angles exposée précédemment, on peut calculer et programmer la valeur des angles de à créer. Dans la présente méthode, les paramètres de régla- ges sont les rapports p' et p" qui peuvent ne pas être accessibles à la mesure et donc pas programmables. On représente alors les variations de ces rapports dp', dp" par les variations toujours mesurables du zéro du pont. Les rapports p', p" ont été définis par les rap- ports résistance série/résistance totale, de sorte que dp R+AR' R' et dp" dR -R- R= -R e La variation du zéro du pont est par ailleurs: 1 d dR dR' dR" AZ = puisqu'on ajuste deux résistances de parité différente. L'incertitude provenant de l'approximation d dR' % dR' R+dR' R est levée si nécessaire, en arrêtant le réglage à 90-% (par exemple) de la valeur calculée, en prenant une nouvelle mesure des erreurs et en calculant une nouvelle modification du zéro. Apres les réglages ex = 0 et ez = 0, le zéro, quel qu'il soit, est amené à la valeur spécifiée par ajustage fonctionnel classique d'une résistance prin- cipale de parité convenable. Exemple II: Comme indiqué sur la figure 8, chaque jauge résis- tive du pont est formée d'une résistance principale R0 de poids p proche de 1, formant un angle 0 nul avec 0x soit sin26 = 0, cos28 = 1, en série avec une résistance R de poids p' cos20"' = -1. On calcule directement: Episin20i = px0 + p'xl + p"x(-1) + p"'xO = p' - p Zpicos20i = pxl + p'xO + p"xO + p"'x(-1) = p - pN = 1-(p'+p"+2p"') L'angle virtuel initial arctg _AT est nul si p = p" et un pont de jauge constitué de quatre telles résistances identiques n'introduit pas d'erreurs dues à la configuration. Le réglage du capteur consiste à faire: L (l-(dp'+ dp"+ 2dp"')) = S (-dp'dp" - 2dp"')= - Cxex0 C(dp'- dp") = - Czez0 Les résistances R c à 90 de poids p"' ne jouent aucun rôle dans le réglage ez = 0. L'indépendance des réglages est donc assurée si l'on règle dans l'ordre: d'abord ez = 0 par p' ou p" (ou les deux par réglage partagé) puis ex = 0 par P"', puis le zéro sur une résistance principale p. Examinons d'abord le cas de la méthode de l'ajus- tage partagé. Dans les relations: En (dp'-dp"))=(dp'-dp") l- (dp'-dp")2+(dp'-dp") 3(dp'-dp"))4 et En (-dp'-dp"'-2dp" ')=(-dp'-dp"-2dp"'')l-(-dp ' -dp"'-2dp 's) 2 + (-dp'-dp"-2dp"')3-(-dp' -dp"-2dp" ')4, dp' et dp', dp"1 et dp"3, dp'2 et dp'4, dp"2 et dp"4, 1 3 ' 13 2 4' 2 4 dp"1 et dp"3,dp"' et dp"'4 1 3 2 jouent le même rôle - on peut donc sans inconvénient ne pas implanter les résistances série Ra, Rb, Ral, Rbl, Rc3 et Rc4, présentant respectivement les poids p'i, p"1' P2' P 2' P2 "'3 et p"'4, par exemple. Les grandeurs de réglage deviennent alors j (dp'-dp")=(dp'-dp")3-(dp 'dp")4 = (dp'3+dp"4)-(dp"3+dp'4) En (-dp'-dp"-2dp"') = -2(dp'l-dp'l2)-(dp 3 -dp 4)- (dP 3-dP 4) Les angles virtuels initiaux des quatre jauges résis- tives du pont sont nuls; cette configuration n'introduit en elle-même ni erreur du type ex ou ez, ni perte de signal. Le réglage ez = 0 est obtenu par En (dp' - dp') = -Czez0 en augmentant p"3 et p'4 de la même quantité: Czez0 dp"3 = dp 4, si ez0 > 0 d"i cz ez0 34 2 0 1Cze z Czez e n'a pas varié: e = ex + z ( 2 zo) x X 0 C 2 x0 x Au cours de la première moitié du réglage (dp"3) le zéro varie approximativement de 1 C z ezo 4 dP"3 2.4 et au cours de la seconde moitié, de: 1 dp Czez O0 3 Cp4 = 2.4 Ces variations permettent de programmer le réglage avec au besoin, une ou plusieurs mesures intermédiaires ezl ez2 *-- Après le réglage e = 0, le zéro est revenu à sa z valeur initiale. Le réglage ex = 0 est ensuite obtenu par: [ (-2dp"') = - 2(dp' - dp" 2) = - Cxex Ce0 toi C x x C)xex0 on augmente p"'1 (si ex0 > 0) de dp"'l = 2 Cxex0 ou p"'2 (si ex0 Au cours de ce réglage, le zéro varie approximati- vement de: C e E mdp' =4 2 Le nouveau zéro est annulé ou amené à la valeur désirée par ajustage fonctionnel classique d'une résistance principale (0=0) de parité déterminée par le signe du nouveau zéro. On peut simplifier encore la configuration et, au lieu de partager le réglage ez = 0 comme précédemment, ne faire ce réglage que sur une seule résistance incli- née, avec toutefois un rattrapage du zéro plus impor- tant en valeur maximale. Dans la première des grandeurs de réglage écrites précédemment: [ (dp'dp") = (dp'3 + dp"4) - (dp"3 + dp'4) r (-dp'-dp"-2p"') = -2(dp"'l-dp"'2)(dp '3-dp "4)-(dp "3-dp'4) On peut supprimer un élément dans chaque parenthèse (dp"3 et dp"4 par exemple) sans diminuer la capacité de réglage ez = 0. Les équations de réglage deviennent: (dp'-dp") = dp'3 - dp'4 = - Czez (dp'-dp"-2dp"')= -2(dp"''l1-dp"'2)-(dP'3-dp'4) = -Cxex0 On obtient ez = 0 en augmentant p' de -Ce, sie 0 Après ce réglage, ex est devenu ex1 = ex0 + C- Czez x 1 0 Cx o 2 80073 et le zéro a varié de + - Czez0 On mesure (ou on calcule) exl et on l'annule par: lt 1 Cx Cex0 + Czezo0 dp"'1 - dp"'2 = = 1p dp 2 Cxexi 2 C e1 en augmentant p"'1 de x2 exl 1 T,si exi > 0 Cxexl ou p"'2 de x,si de parité convenable, déterminée par le signe du "zéro". Bien entendu, tous les calculs précités peuvent être exécutés au moyen d'un ordinateur qui calcule ainsi automatiquement les corrections à appliquer aux jauges. REVENDICATIONS 1. Procédé pour ajuster un capteur de force à jauges résistives (R1, R2, R3, R4), ce capteur com- prenant un barreau élastique (1) dont l'une des extrémi- tés est destinée à être fixée à un support fixe (2) et l'autre soumise à la force (P) à mesurer, ce barreau (1) portant des jauges résistives (R1,. R4) reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure délivrant un signal électrique qui est fonction de la force appliquée sur ladite extrémité du barreau, ce procédé permettant d'ajuster le capteur de façon que le signal électrique soit proportionnel à la force appliquée et insensible aux couples de torsion et de..CLMF: flexion engendrés par des déplacements du point d'appli- cation de la force (P) à mesurer, ce procèdé étant caractérisé par les étapes suivantes: A. On détermine les caractéristiques initiales du capteur, B. on calcule les erreurs relatives du capteur dues à un déplacement de la force (P) appliquée, en fonction de l'angle e formé entre les jauges résistives (R1,... R4) et la direction longitudinale (Ox) du barreau, C. on annule ces erreurs en apportant à une ou plusieurs jauges résistives des modifications ayant pour effet de modifier l'angle a précité. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calcule les erreurs du capteur à l'aide des relations suivantes: e e + 1 I cos20) ex + x Cx exo e e + 1 sin2G e e ±0 =Cz eX et ez étant les erreurs dues à un déplacement de la force (P) appliquée respectivement suivant l'axe S O0 73 (0x) du barreau (1) et suivant un axe (Oz) perpendicu- laire à cet axe du barreau et à la force (P) appliquée, exo et ezo étant les erreurs initiales déterminées lors de l'étape de caractérisation initiale du capteur et CX et Cz étant des constantes connues par construction et par des conditions de la caractérisation initiale du capteur et on détermine à partir de ces relations les corrections à apporter à l'angle 0 de chaque résis- tance pour annuler les erreurs eX et eZ. 3. Procédé conforme à la revendication 2, les jauges résistives formant avec l'axe 0x du barreau un angle 0 nul, caractérisé en ce que pour annuler l'erreur eX, on applique sur une jauge résistive de parité convenable une correction: de C e 1/2 dx =)4 et sur l'autre jauge de-même parité une correction - dox, et pour annuler l'erreur ez, pn applique sur une Juge de parité convenable une correction de: l e z z 4 et sur une jauge de parité différente, une correction - dOz. 4. Procédé conforme à la revendication 2, les jauges résistives comprenant dans chaque groupe de même parité une jauge formant un angle 0 = 0 et une jauge formant un angle 0 4, caractérisé en ce que pour annuler l'erreur eX, on applique sur l'une des jauges 0 =, une correction: de = Cxexo et pour annuler l'erreur eZ, on applique sur une jauge e = 0 une correction:Czezi de Czez= 2 5. Procédé conforme à l'une des revendica- tions 3 ou 4, les jauges résistives (R1... R4) étant constituées par des couches résistives en forme de rectangles, appliquées sur le barreau (1), caractérisé en ce que pour corriger l'angle 0 des jauges résis- tives, on découpe dans lesdites couches deux sillons parallèles (11, 12) formant un parallélogramme avec les deux côtés opposés du rectangle formés par chaque jauge, ces sillons formant avec la direction initiale de ces jauges, l'angle dOx ou dOz déterminé par les relations précitées. 6. Procédé conforme à l'une des revendica- tions 3 ou 4, les jauges résistives (R1... R4) étant constituées par des couches résistives en forme de rectangles, appliquées sur le barreau (1), caracté- risé en ce que pour corriger l'angle 0 des jauges résis- tives, on pratique sur les bords longitudinaux de celles-ci des encoches transversales (el, e2...) par rapport à la longueur, de façon que la direction électrique résultante (L1) de ces jauges forme avec la direction initiale, l'angle dOx ou dOz déterminé par les rela- tions précitées. 7. Procédé conforme à l'une des revendica- tions 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits sillons (11) ou (12) ou encoches (e1, e2...) sont découpés au moyen d'un faisceau laser. 8. Procédé conforme à l'une des revendica- tions 3 ou 4, les jauges résistives étant formées par une résistance principale (Ro) formant un angle déter- 3 miné avec l'axe longitudinal (x) du barreau (1), chaque résistance principale (Ro) étant reliée en série avec une résistance additionnelle (Ra, Rb) de valeur ohmique faible par rapport à celle de la résistance principale (Ro) et formant un certain angle e avec la résistance principale, caractérisé en ce que pour annuler les erreurs (ex) et (ez), on modifie la valeur ohmique d'une ou plusieurs de ces résistances additionnelles (Ra asRb), cette modification ayant pour effet de modifier l'angle virtuel de la jauge résistive avec l'axe (Ox) du barreau (1). 9. Capteur de force à jauges résistives (R1... R4), ce capteur comprenant un barreau élastique (1) dont l'une des extrémités est destinée à être fixée à un support fixe (2) et l'autre soumise à la force (P) à mesurer, ce barreau (1) portant des jauges résis- tives (R1,... R4) reliées électriquement entre elles en formant un pont de mesure délivrant un signal électrique qui est fonction de la force (P) appliquée sur ladite extrémité du barreau, ce capteur étant ajusté de telle - sorte que le signal soit proportionnel à la force (P) appliquée et insensible aux couples de torsion et de flexion engendrés parles déplacements du point d'appli- cation de la force à mesurer, caractérisé en ce que l'angle e formé entre une ou plusieurs des jauges résis- tives (R1,... R4) et la direction longitudinale (Ox) du barreau (1) satisfait aux relations suivantes: ex e + 1 rrcos2) =0 ex eX = x0 Cx w ezex ±-lsi e = zCz ez eX et ez étant les erreurs dues à un déplacement la force (P) appliquée respectivement suivant l'axe (Ox) du barreau (1) et un axe (0z) perpendiculaire à cet axe du barreau et à la force appliquée, ex et ezo étant les erreurs initiales déterminées lors de l'étape de caractérisation initiale du capteur et Cx et Cz étant des constantes connues par construction et par les conditions de cette caractérisation initiale. 10. Capteur de force conforme à la revendica- tion 9, les jauges résistives (R1,... R4) étant consti- tuées par des couches résistives en forme de rectangles, appliquées sur le barreau (1), caractérisé en ce que les jauges résistives (R1,... R4) présentent deux sillons parallèles (11, 12) découpés formant un parallélogramme avec les deux côtés opposes du rectangle formé par chaque jauge, ces sillons formant avec la direction initiale de ces jauges un angle dox ou dez x- z déterminé par les relations suivantes: d l0.1/2 de (_ 4)l CZIezoI dO -------. 11. Capteur de force conforme à la reven- dication 9, caractérisé en ce que chaque jauge résistive comprend une résistance principale (Ro) formant un angle déterminé avec l'axe longitudinal (Ox) du barreau (1), chaque résistance principale (RO) étant reliée en série avec des résistances additionnelles (Ras Rb'...), de valeur ohmique faible par rapport à celle de la résistance principale (RO) et formant un certain angle e avec la résistance principale, et en ce que la valeur ohmique d'une ou plusieurs des résistances additionnelles a été modifiée, cette modification ayant pour effet de modifier l'angle virtuel de la jauge résistive avec l'axe du barreau (1).