LE PESE-PERSONNE
L'histoire des pèse-personnes
La balance a été inventée pendant l’antiquité à l’époque de l’empire romain. Elle servait principalement pour le commerce; c'était quelque chose de très réglementé par l’administration et de rare. Ainsi, pour assurer l’équité des ventes, la première balance était basée sur un système de comparaison entre l'objet à peser et un poids connu (balance de Roberval). Puis les techniques ont évolué, certaines balances sont créées pour une utilisation précise comme celle à Bascule pour peser le bétail et la marchandise lourde. Le trébuchet, lui est utilisé pour une utilisation très précise en chimie. Ensuite il y a eu l'apparition des techniques les plus répandues, soit le pesage mécanique et le pesage électronique que nous allons étudier.
La balance mécanique
Le pesage mécanique fonctionne grâce à un élément principal qui est un ressort dont on connait sa résistance. Il est relié à un système mécanique qui va transformer la déformation du ressort vertical dans un mouvement horizontal. Ce dernier est transmis à une barre dentelée, elle même enclenchée dans un cylindre dentelé où est accroché dessus un disque gradué. Ainsi, il ne reste plus qu'à étalonner la balance soit la ramener à 0 kg.
La balance électronique
Le pesage électronique fonctionne grâce à l'envoi d’un micro-courant dans une pièce métallique (capteur) qui se déforme de quelques millimètres lorsque la personne monte dessus. La déformation empêche ainsi le courant de passer normalement. La différence entre la résistance d'entrée et de sortie donne une valeur qui, une fois traitée, donne le poids. Elle peut ensuite en déduire la masse. Les réglages peuvent se faire en tournant un potentiomètre, mais déjà apparaissent les appareils dits «auto-réglables».
Fonctionnement
En amont des expériences conduites, nous avons cherché à en savoir davantage sur les balances éléctroniques et leur fonctionement plus complexe. Voilà de quoi elles sont actuellements composées.
Jauge de contrainte
Une jauge de contrainte (photo 1) permet de traduire la déformation d’un corps suite à l'application d’une force provoquant des variations sur les résistances électriques. Il existe de nombreuses méthodes pour mesurer la déformation mais la plus répandue reste les jauges de contrainte métallique encollées (Celles-ci sont très souvent nombreuses sur une même pièce). Elles fonctionnent grâce à un fil très fin (quelques µm d'épaisseur) monté en spirale, qui lors, de la déformation, diminue cette résistance électrique. Ainsi, il est possible de calculer la différence entre la résistance envoyée et la résistance sortante, la différence est ensuite déduite grâce à un demi pont (photo 2) mais cette dernière est si petite qu’elle va être amplifiée puis traduite grâce au Pont d'extensométrie que l’on va retrouver en miniature dans la balance.
photo 1
photo 2
Le Pont d'extensométrie
Le pont d’extensométrie permet le traitement du signal (amplification) et d’adapter ce dernier à des valeurs exploitables à l'exemple de la balance qui traduit le poids en masse. Il suffit alors de relier le demi pont de la pièce de déformation à l’appareil (pont d’extensométrie) pour ensuite obtenir la différence de tension dans la pièce de déformation qui va être ensuite adaptée par programmation en kg par exemple comme pour les pèse-personnes.
Que calcule un pèse-personne ?
Contrairement à ce que beaucoup de personnes pensent, un pèse-personne ne calcule pas directement la masse mais calcule d'abord un poids qui permettra ensuite de déduire la masse. Pourquoi? Car le poids représente l’attraction de la terre sur un objet (en Newton), que l’on peut calculer par la formule:
“P = m x g”.
Avec pour unités de mesure:
Poids: Newton
Masse: Kilo-gramme
Gravité: 9,807 m/s²
De plus cette attraction terrestre peut varier. En effet, cette dernière dépend également du lieu où l’on se trouve soit de l’altitude qui définit la valeur de la gravité. Par exemple, le poids mesuré d’une personne dans les Alpes diffère de celui d’une personne au niveau de la mer car l'atraction terrestre varie. C’est ainsi que l’on observe une faille dans les pèse-personnes des divers constructeurs, puisqu’ils ne prennent pas en compte ce critère d’altitude car en réalité la Gravité (9,807 m/s²) reste une constante soit une moyenne de l'attraction terrestre dans le monde.
