Decoration_Last piece of a puzzle ready to be put together. Image source: Pixabay.com

Piezo Accelerometer Tutorial

Conception de l'accéléromètre

Montage de l'accéléromètre

 

Assemblage d'un capteur de vibrations

Cette vidéo n'est pas censée être une véritable instruction de montage pour un accéléromètre, mais elle vise plutôt à montrer les pièces de base et leur interaction les unes avec les autres. Les méthodes de montage appropriées n'ont pas été expliquées ni mentionnées. Les méthodes d'assemblage des pièces doivent être compatibles avec l'environnement prévu, comme la température, mais aussi avec l'environnement vibratoire. Nous voulons nous assurer que rien ne se détache. Une pratique courante pour joindre les pièces est donc le soudage ou le brasage. Pour les températures plus basses, le brasage tendre ou le collage peuvent également convenir. Les parties extérieures du boîtier sont normalement soudées ensemble afin d'assurer une protection totalement hermétique et un blindage électrique continu.
Nous avons vu que la constante de temps (une caractéristique très importante) dépend de la résistance et de la capacité de l'élément piézoélectrique. En ce qui concerne la capacité, nous ne pouvons pas faire grand-chose pendant l'assemblage car elle est donnée par les paramètres de conception. La résistance dépend cependant fortement de l'environnement proche de l'élément piézoélectrique. Il est très sensible à la pollution et à l'humidité.
Nous en déduisons pour l'assemblage que toutes les pièces doivent être extrêmement propres et qu'il ne doit pas y avoir d'humidité captée dans le boîtier.

 

Conception des pièces

Pièces typiques de l'accéléromètre

Le détail de la conception des pièces est bien sûr une part importante du savoir-faire d'un fabricant de capteurs piézoélectriques. Nous voulons ici aborder quelques considérations détaillées qui sont généralement connues et publiées.

Le capteur que nous regardons est un accéléromètre en mode de compression.

Base

La fonction première de la base est de soutenir l'élément sensible, puis de permettre le montage de tout le capteur.
La taille et la forme de la base dépendent en grande partie de la fonction de l'accéléromètre.
La surface de montage doit être plane et lisse, surtout lorsque nous avons l'intention de mesurer des hautes fréquences.

The prime function of the base is to support the internal  sensing element

Isolation

Les anneaux d'isolation sont utilisés pour l'isolation électrique de l'élément piézoélectrique du boîtier.
Il existe des modèles sans isolation électrique. Dans ce cas, un pôle de l'élément piézoélectrique est directement relié au boîtier.

The insulation rings are used for the electrical isolation of the piezo element from the housing

Élément piézo

Dans notre cas, l'élément piézoélectrique est un anneau en mode de compression. Il possède en général une électrode (représentée en vert) en haut et en bas sur laquelle la charge électrique apparaît lorsque l'anneau est comprimé dans le sens axial.

Piezo element

Masse inertielle

La masse inertielle et le matériau piézoélectrique déterminent la sensibilité de l'accéléromètre, elle est souvent réalisée dans un matériau de haute densité comme le tungstène.
Toutes les surfaces adjacentes de l'élément sensible doivent être planes et lisses pour transmettre correctement les vibrations.

 inertial mass

Boulon

Les pièces sont maintenues ensemble par un boulon.
Dans certains modèles, les pièces sont simplement collées ou soudées.

Bolt

Couvercle

Le couvercle et la base forment une enceinte hermétique de l'élément sensible. Il constitue en même temps une protection contre toutes sortes d'interférences mécaniques, thermiques et électromagnétiques.

The cover together with the the base provides a hermetic enclosure of the sensing element.
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