Les load cell sont le Saint Graal de la simulation de course. Voyons donc comment cela fonctionne, et ce qu’il faut faire pour les utiliser.
Qu’est-ce qu’un load cell ?
Les “load cells” existent sous de nombreuses formes, et avec des câblages différents.
Mais le principe de base est le suivant : vous faites passer des fils le long d’une pièce métallique. Lorsqu’on applique un poids sur cette pièce, celle-ci se déforme un peu, ce qui allonge un peu les fils.
Et plus le fil est long, plus la résistance est élevée.
Et l’idée consiste à mesurer la différence de résistance en mesurant la différence de tension. Évidemment, la différence sera minime, donc nous avons besoin d’un amplificateur pour mesurer cette différence minuscule (environ quelques mV).
Les load cells sont généralement livrées avec trois ou quatre fils. Nous n’entrerons pas dans les détails mais avec trois fils, vous mesurez un seul delta de résistance delta, et avec quatre, vous mesurez deux deltas de résistances , ce qui est plus précis.
Comme nous l’avons dit, les load cells ont des formes différentes, mais aussi des capacités de charge différentes. Vous ne voulez pas mettre une charge de 500kg sur une load cell de 1kg d’une balance de cuisine…. Vous allez probablement plier la load cells.
A propos, vous devez vraiment utiliser des fils blindés courts entre la cellule de charge et l’amplificateur.
Maintenant que vous êtes au courant de tout cela, passons à la partie amplificateur.
2. Amplificateur de load cell : digital ou analogique ?
L’autre chose à laquelle vous devez faire attention est : voulez-vous une sortie numérique ou analogique ?
Avec une sortie analogique, votre capteur se comportera comme un potentiomètre. Je dirais que c’est la façon la plus simple d’utiliser une load cell. Le principal inconvénient est que la résolution dépend de l’ADC (convertisseur analogique-numérique) que vous utilisez. Par exemple, les Arduino Leonardo sont livrés avec un ADC de 10 bits (0 à 1023 points), ce qui n’est pas très élevé (les pédales haut de gamme utilisent généralement des résolutions de 12 à 16 bits).
Avec les amplificateurs numériques, le circuit et le code seront plus complexes. Ils nécessitent généralement au moins deux fils (en plus du 5v et de la masse) : un pour l’horloge, qui synchronisera tous les composants, et un pour les données, qui enverra réellement les données… Vous aurez aussi probablement besoin d’une bibliothèque spécifique (si vous utilisez un Arduino ou une carte programmable). Avec les amplificateurs numériques, vous voulez vérifier si le taux de rafraîchissement est suffisamment élevé.
3. Gain
Le paramètre principal des amplificateurs est le gain. Comme nous l’avons dit précédemment, nous essayons de mesurer de petites variations de la résistance, qui seront perçues comme des variations de tension. Disons que le delta entre la charge nulle et la charge maximale de votre cellule de charge introduit un delta de 1 mV. Vous devrez régler le gain sur 5000 pour utiliser toute la plage ADC de l’Arduino (5000*1 mV =5000 mV = 5V).
Il y a généralement deux façons de régler le gain, cela dépend de l’amplificateur que vous utilisez :
Basé sur la résistance : le gain dépend de la résistance entre deux broches. Vous voulez utiliser un potentiomètre pour ajuster facilement le gain. Vous trouverez également la formule du gain dans les fiches techniques.
Basée sur le code : le gain est ajusté directement par le code. On le trouve le plus souvent dans les amplificateurs numériques.
Quelques amplificateurs courants
Analogique:
L’INA122 et l’INA129 sont des amplificateurs très abordables. Le gain est ajusté par une résistance entre les pin 1 et 8 (voir la documentation ici).
Mais soyez très prudent avec le câblage car il n’y a pas de sécurité. J’en ai fait griller plusieurs à cause de problèmes de câblage. Vous pouvez trouver le 129 avec un PCB complet comme celui-ci.
AD620 : similaire à l’INA12x mais vous trouverez ce genre de cartes qui sont plus complètes, et est livré avec un potentiomètre de gain et un potentiomètre d’offset (pour tarer les lectures). Documentation
Digital:
Le HX711 est le seul que vous trouverez.Le problème est que le taux de rafraîchissement est assez faible (80 lectures par secondes). Documentation.
Câblage de la load cell à 3 ou 4 fils
Lorsque vous utilisez une load cell à 3 fils, vous voulez construire un circuit qui fait que cette LC à 3 fils ressemble à une LC à 4 fils en utilisant un demi-pont. En bref, cela crée la deuxième variation de résistance, qui dépendra entièrement de la première.
Vous pouvez également combiner deux load cell à 3 fils pour agir comme une seule cellule à 4 fils.
6. Code Arduino code
Ici, vous pouvez trouver des codes Arduino qui fonctionnent directement. Votre arduino sera reconnu comme un joystick, et vous pourrez l’utiliser directement dans le jeu. Cela nécessite un arduino basé sur Atmega 32U4 (Leonardo ou Micro par exemple). Il ne fonctionnera donc pas avec un Uno. Toutes les bibliothèques sont incluses.
(bientôt disponible)
