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Explication
Comment fonctionne une balance électronique ?
Une balance électronique ne « pèse » pas comme une balance à plateaux. Elle mesure une force, la transforme en signal électrique, puis en nombre affiché à l’écran. Comprendre ce principe aide à mieux l’utiliser, et à comprendre pourquoi elle se trompe parfois.
SIGNAL → MASSE
mV → g
La déformation du capteur devient un signal électrique, puis une valeur affichée.
Le principe en quatre étapes
La charge posée sur le plateau appuie sur un capteur, la cellule de charge. Celui-ci se déforme très légèrement, ce qui modifie un signal électrique. L’électronique amplifie ce signal, le numérise, puis calcule la masse à afficher.
La cellule de charge et les jauges de contrainte
La cellule de charge est une pièce métallique usinée pour se déformer de façon prévisible. Sur sa surface sont collées des jauges de contrainte : de fines grilles conductrices dont la résistance électrique varie lorsqu’elles s’allongent ou se compriment.
Les jauges sont généralement montées par quatre dans un circuit appelé pont de Wheatstone. Ce montage permet de détecter des variations de résistance minuscules et de compenser en partie l’effet de la température.
Ordre de grandeur
Le signal de sortie d’une cellule de charge ne représente que quelques millivolts : c’est pourquoi il doit être fortement amplifié avant d’être exploitable.
Du signal électrique au chiffre affiché
- Amplification : le signal de la cellule est amplifié.
- Conversion : un convertisseur analogique-numérique le transforme en valeur numérique.
- Calcul : le microcontrôleur applique les coefficients d’étalonnage enregistrés en usine, retranche la tare et filtre les variations.
- Affichage : la valeur stabilisée s’affiche, souvent accompagnée d’un indicateur de stabilité.
Beaucoup de balances intègrent aussi un suivi du zéro : de petites dérives à vide sont corrigées automatiquement pour que l’écran reste sur 0.
Les balances de laboratoire : la compensation électromagnétique
Les balances analytiques les plus précises fonctionnent autrement. Une bobine placée dans un champ magnétique produit une force qui équilibre la charge. Le courant nécessaire pour maintenir l’équilibre est proportionnel à la masse : il est mesuré avec une très grande finesse.
Ce principe permet d’atteindre le dixième de milligramme, au prix d’une grande sensibilité aux courants d’air et aux vibrations. Voir notre guide de la balance de précision.
Masse ou poids : pourquoi l’étalonnage compte
Une balance électronique mesure une force, le poids, puis l’exprime en unité de masse. Or le poids d’un même objet varie légèrement selon le lieu, car l’intensité de la pesanteur n’est pas la même partout sur Terre : l’écart atteint environ 0,5 % entre l’équateur et les pôles.
Sans conséquence pour une balance de cuisine, cet effet compte pour les balances fines et les instruments réglementés, qui doivent être ajustés pour leur lieu d’utilisation. Voir étalonnage, ajustage et vérification.
Questions fréquentes
Une balance électronique mesure-t-elle une masse ou un poids ?
Elle mesure une force, le poids, puis la convertit en masse grâce à son étalonnage. C’est pourquoi l’affichage est en grammes ou en kilos.
Pourquoi faut-il attendre que l’affichage se stabilise ?
Au moment où l’on pose une charge, le plateau oscille légèrement. L’électronique filtre ces variations et n’affiche la valeur définitive qu’une fois la mesure stable.
Qu’est-ce qu’une cellule de charge ?
C’est le capteur de la balance : une pièce métallique équipée de jauges de contrainte, qui transforme la charge en signal électrique.
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