Pont de Wheatstone

Un pont de Wheatstone est un circuit électrique permettant de mesurer de très faibles variations de résistance électrique. Cette technique est communément employée pour les capteurs basés sur les jauges de contrainte car elle permet de mesurer avec précision des déformations relatives de quelques mm/m.

Voir les schémas joints.

Si aucune force n'est appliquée au capteur, les 4 jauges ont la même résistance et le signal de sortie V. out est nul.

Si une force est appliquée en compression, les jauges 1 et 4 s’allongent et par conséquent leur résistance augmente. Inversement les jauges 2 et 3 se raccourcissent et leur résistance diminue.

Par conséquent le pont de Wheatstone se déséquilibre et on peut mesurer une tension positive en V. out.

Inversément, cette tension devient négative si on applique une force en traction.

Si ces variations relatives sont faibles (<1%), on peut considérer que la relation (Force => Déformation => Résistance des jauges => Signal électrique) est linéaire.

Par ailleurs il faut tenir compte du fait que le signal de sortie est aussi proportionnel à la tension d’alimentation V. in.

La sensibilité du capteur est donc exprimée en mV/V où le dénominateur est égal à V. in.

Ainsi, pour un capteur dont la sensibilité est de 2 mV/V et alimenté en 10 V, le signal de sortie va évoluer de 20 mV entre son zéro et sa pleine échelle.

Les sensibilités typiques des capteurs à jauges métalliques évoluent de 0,5 à 4 mV/V en fonction :

• du principe de fonctionnement

Pour certains capteurs, les 4 jauges sont déformées dans la même proportion ; pour d’autres, certaines jauges fonctionnent à 100% et les autres à 30 % (coefficient de Poisson).

• de la capacité de surcharge requise. Ex : La capacité à la rupture doit être de 500% pour les engins de levage.

• de la tenue en fatigue.

• du type de matériaux sélectionné pour le corps d’épreuve.