How to apply a calibration resistor (Rcal) on a sensor already delivered ?

Answer:

Preliminary remarks:

  • This procedure only applies to Wheatstone bridge sensors without internal amplifier.
  • The output signal (Vout) is therefore of the mV/V type.
  • It requires the use of a millivoltmeter with sufficient accuracy: (eg ± 0.01 mV).
  • Pay attention to the polarity of the measured signals.

The recommended value of Rcal depends on the resistance of the sensor and the target signal to be generated.

Examples:

  • For a sensor with a resistance of 351 Ω, a 50 kΩ Rcal will result in an imbalance of ± 1.75 mV/V
  • For a sensor with a resistance of 702 Ω, a 120 kΩ Rcal will cause an imbalance of ± 1.46 mV/V

How to proceed:

  • Connect the sensor to the power supply (eg 10 VDC)
  • Wait a few minutes
  • Measure the supply voltage (Vexc)Measure the output signal of the sensor without load (Vo). Ex .: If Vexc = 10 V and the nominal sensitivity (Vout) = 2 mV/V, Vo must be between -0.2mV and +0.2 mV
  • Connect the calibration resistor between the '' Exc.+ '' and '' Signal + '' terminals. Rem. This connection can also be done between the '' Exc.- '' and '' Signal - '' terminals, but the results will be slightly different.
  • Measure the output signal (Vr)
  • Calculate the variation of the output signal: Vcal (mV/V) = (Vr-Vo)/VexcThe simulated mechanical quantity (force or torque) is equal to:Full Scale (FS)* (Vcal/Vout)

    This simulated value is only valid for the specific sensor, Rcal and used terminals.

    It is therefore recommended to physically associate these components and to record the used terminals as well as the calculated values.

Example:

Force sensor:

  • Full Scale (FS): 100 kN
  • The sensitivity indicated on the control certificate (Vout): 2.000 mV / V
  • The resistance indicated on the control certificate 702 Ω

Calibration resistor (Rcal): 120 kΩ

Measurements:

      • Sensor supply voltage (Vexc): 10.2 V
      • Signal without load(Vo): + 0.02 mV
      • Sensor signal with Rcal connected between Power supply. + and Signal +: + 14.62 mV

 

Results:

      • Variation of output signal Vcal = (Vr-Vo) / Vexc: (14.62-0.02)/10.2 = 1.431 mV/V
      • Simulated force (Fcal) = FS*(Vcal / Vout): 100*(1.431 / 2.000) = 71.55 kN

     

    Note: The accuracy of this method depends on the accuracy with which the nominal sensitivity of the sensor (Vo) is known and thus also the repeatability error of the sensor.

     

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    Comment appliquer une résistance de calibration (Rcal) sur un capteur déjà livré ?

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    Réponse:

    Remarques préalables :

    • Cette procédure ne concerne que les capteurs en pont de Wheatstone et sans amplificateur interne. Le signal de sortie (Vout) et donc du type mV/V.
    • Elle nécessite l’usage d’un millivoltmètre dont la précision est suffisante : (ex. :± 0,01 mV)
    • Faire attention à la polarité des signaux mesurés

    La valeur recommandée de Rcal dépend de la résistance du capteur et du signal que l’on veut générer.

    Exemples:

    • Pour un capteur dont la résistance est de 351 Ω, une Rcal de 50 kΩ engendrera un déséquilibre de ± 1,75 mV/V
    • Pour un capteur dont la résistance est de 702 Ω, une Rcal de 120 kΩ engendrera un déséquilibre de ± 1,46 mV/V

    Comment procéder:

    • Mettre le capteur sous tension (ex : 10 VDC)
    • Attendre quelques minutes
    • Mesurer la tension d’alimentation (Vexc)
    • Mesurer le signal de sortie du capteur à vide (Vo).Si le capteur n’est pas en charge, ce signal est inférieur à 1 % du signal maximum.
      Ex. : -0.2mV < Vo <+0,2 mV (Vexc = 10 V, Vout = 2 mV/V)
    • Brancher la résistance de calibration entre les bornes Alimentation ‘’+’’ et Signal ‘’+’’Rem. Ce branchement peut aussi se faire entre les bornes Alimentation ‘’-’’ et Signal ‘’-’’ mais les résultats seront légèrement différents.
    • Mesurer le signal de sortie (Vr)
    • Calculer la variation du signal de sortie : Vcal (mV/V) = (Vr-Vo) / Vexc 
    • La grandeur mécanique (force ou couple) simulée est égale à : Etendue de Mesure (EM) * (Vcal/Vout)Cette valeur simulée n’est valable que pour le capteur, la Rcal et les bornes utilisées. Il est donc recommandé d’associer physiquement ces composants et de consigner les bornes utilisées ainsi que les valeurs calculées.

    Exemple:

    Soit un capteur de force

    • Etendue de mesure (EM) : 100 kN
    • Sensibilité annoncée sur le certificat de contrôle (Vout) : 2,000 mV/V
    • Résistance annoncée sur le certificat de contrôle : 702 Ω

    Soit une résistance de calibration (Rcal) : 120 kΩ

    Mesures:

    • Tension d’alimentation capteur (Vexc) : 10,2 V
    • Signal capteur à vide (Vo) : +   0,02 mV
    • Signal capteur avec Rcal branchée : + 14,62 mV

    Résultats:

    • Variation de signal de sortie Vcal= (Vr-Vo) / Vexc : (14,62-0,02) / 10,2 = 1,431 mV/V
    • Force simulée Fcal = EM*(Vcal/Vout) : 100*(1,431 / 2,000) = 71,55 kN

    Remarque: La précision de cette méthode dépend aussi de la précision avec laquelle est connue la sensibilité nominale du capteur (Vo) et donc par ailleurs aussi de l’erreur de répétabilité de celui-ci.

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