La construction repose sur des éléments de niveau, d'aplomb et à l'angle voulu : la flèche d'une grue, le mât d'une machine de battage de pieux, la table d'un finisseur, la plateforme d'une nacelle élévatrice, un élément préfabriqué que l'on met en place. Pendant des générations, ces angles ont été vérifiés avec des niveaux à bulle, des fils à plomb et un œil exercé. Aujourd'hui, un inclinomètre peut les mesurer en continu, les transmettre à l'opérateur ou au contrôleur de la machine, et arrêter la machine avant qu'un angle de sécurité ne soit dépassé.
Ce qu'est un inclinomètre
Un inclinomètre (aussi appelé capteur d'inclinaison) mesure l'angle d'un objet par rapport à la gravité. La plupart des inclinomètres modernes utilisent des accéléromètres MEMS : de minuscules structures en silicium qui détectent la direction de la gravité. À partir de cette direction, le capteur calcule deux angles, couramment appelés roulis (inclinaison latérale) et tangage (inclinaison avant-arrière). Un inclinomètre à un axe mesure l'un d'eux ; un inclinomètre à deux axes mesure les deux.
Le problème des vibrations
Un accéléromètre ne peut pas distinguer la gravité de l'accélération propre du véhicule. Sur une structure fixe, cela n'a pas d'importance. Sur un engin en travail, si : les moteurs vibrent, les flèches oscillent, les chenilles secouent sur un sol accidenté, et chaque mouvement ajoute une accélération que le capteur confond avec de l'inclinaison. Un simple inclinomètre à accéléromètre seul, sur une pelle en mouvement, peut afficher des angles qui sautent de plusieurs degrés.
La solution est d'ajouter un gyroscope. Un gyroscope mesure la vitesse de rotation et n'est pas trompé par l'accélération linéaire. En fusionnant les données de l'accéléromètre et du gyroscope avec un filtrage adapté, un capteur peut indiquer un angle stable et précis pendant que l'engin se déplace et vibre. C'est l'approche du Vega TSW-Gd'Aeron, qui associe des accéléromètres MEMS à un gyroscope triaxial et à un processeur 32 bits exécutant un filtrage statistique pour estimer le roulis et le tangage en conditions dynamiques.
Où les inclinomètres sont utilisés dans la construction
- Grues : l'angle de flèche alimente l'indicateur de charge de sécurité, qui limite la charge que la grue peut lever à chaque portée.
- Machines de battage de pieux et de forage : maintenir le mât vertical, ou à l'angle de fruit prévu, place les pieux et les forages là où les plans le disent.
- Plateformes de travail aériennes et nacelles élévatrices : le châssis doit être de niveau dans des limites fixées avant que la plateforme soit levée.
- Tombereaux et bennes basculantes : l'angle de la benne et du châssis pendant le basculement détermine si le véhicule reste stable.
- Construction routière : les finisseurs et les niveleuses commandent le dévers et la pente avec des capteurs d'inclinaison sur la table ou la lame.
- Structures : surveiller l'inclinaison des murs de soutènement, des coffrages, des tours et des bâtiments existants voisins d'une excavation, pour détecter tôt un mouvement.
De la mesure à la protection : le contacteur d'inclinaison
Pour les fonctions de sécurité, une machine a souvent besoin non d'un chiffre mais d'une décision : s'arrêter lorsque l'angle dépasse une limite. Un contacteur d'inclinaison est un inclinomètre doté de sorties relais qui commutent lorsqu'un angle seuil est franchi. Le relais peut couper l'hydraulique, déclencher une alarme ou empêcher la levée d'une plateforme. Le Vega TSW-G a deux relais, de 2 A jusqu'à 250 V AC, avec des limites de commutation que l'utilisateur configure jusqu'à ±90° en roulis et ±60° en tangage, et il transmet aussi les angles eux-mêmes par RS232 ou RS485, en ASCII ou Modbus RTU.
Ce qu'il faut rechercher dans un inclinomètre
- Plage de mesure : les angles que vous devez mesurer. Le Vega TSW-G mesure ±180° en roulis et ±60° en tangage.
- Précision, statique et dynamique : la précision sur un engin immobile est facile ; la précision sur un engin qui vibre est le vrai test. Le Vega TSW-G est spécifié à ±0,5° (1σ) en statique et ±1° (1σ) en dynamique, avec une résolution de 0,01°.
- Stabilité en température : les chantiers vont de matins glacés à des après-midi chauds. Recherchez un étalonnage en usine sur toute la plage de température et une caractéristique de température indiquée.
- Cadence de mise à jour et réponse : assez rapide pour les mouvements de l'engin. Le Vega TSW-G se met à jour à 1, 10 ou 20 Hz.
- Protection : étanchéité et résistance aux chocs face à la boue, à l'eau et aux coups. Le Vega TSW-G est IP67, résiste à des chocs de 20 g et fonctionne de −40 °C à +71 °C.
- Interface : une sortie série ou bus de terrain pour le contrôleur de l'engin, et des relais lorsqu'une coupure de sécurité directe est nécessaire.
Une installation pour des mesures précises
Un inclinomètre mesure l'angle de ce sur quoi il est boulonné ; montez-le donc rigidement sur une surface plane et propre de l'élément structurel qui vous intéresse, et non sur un support qui peut fléchir. Alignez ses axes sur ceux de l'engin, enregistrez sa mesure une fois que l'engin est connu pour être de niveau, et utilisez-la comme zéro. Vérifiez le zéro après toute réparation ou tout choc près du capteur.
Pour vous aider à choisir et à configurer un capteur ou un contacteur d'inclinaison pour votre équipement, parlez à nos ingénieurs, ou lisez comment les contacteurs d'inclinaison protègent les grues, les nacelles et les tombereaux.