Mécanique

1^ère étape : le choix de la poutre

Afin d'être sûr de bien recevoir les données du capteur, nous devons choisir une poutre qui soit assez souple. La flexion de la poutre est sensible à son épaisseur, ainsi pour une force donnée sa défléxion varie en 1/e³.
Le capteur est capable d'observer une variation à 10 micromètres près, ainsi plus la poutre est souple plus la variation sera visible. Après plusieurs essais nous choisissons de prendre une poutre d'épaisseur e = 0,04mm.

Afin que le capteur recoit le plus de données possibles, il faut que la réfléxion de la lumière infrarouge soit importante.
Cette réfléxion dépend de la nature de la surface de la poutre. Nous avons par conséquent essayé plusieurs revêtements : la poutre seule, la poutre munie d'une tache noire dessinée au marqueur et la poutre munie d'un post-it de couleur jaune collé à l'aide de glue. Nous avons obtenu les meilleurs résultats grâce à cette dernière méthode.

Ainsi pour nos expériences, la poutre sera d'une épaisseur e = 0,04mm avec un post-it collé dessus au niveau du capteur.

2^ème étape : Calibration de la distance

On cherche tout d'abord à savoir sur quelle plage de distance le capteur offre une relation linéaire. Ainsi on pourra exprimer, de façon simple, la distance en fonction de la tension.
Pour cela, on étalonne à l'aide d'une vis micrométrique.
On obtient alors, pour les premiers revêtements la figure suivante :

Pour le post-it, afin d'être plus précis, on réalise la même calibration mais à 100µm près. On observe alors la courbe suivante :



Ainsi, nous pouvons dire que la tension est proportionnelle à la distance entre 500µm et 1800µm.
On obtient comme équation de la droite : y = 0,0027x - 0,423 , qui nous permet de convertir les volts obtenus en une distance.

Nous placerons donc notre capteur à une tension minimale de 0,8V, afin de se trouver dans la plage linéaire.

3^ème étape : Calibration de la force

Travaillant sur une poutre encastrée-appuyée, nous ne pouvons pas déterminer la force appliquée seulement avec nos données précédentes.
En effet la relation entre la déflexion de la poutre et la force n'est pas triviale, pour cela on procède à un étalonnage direct qui reliera la force appliquée à la tension mesurée. On place donc des masses de 0,1g sur l'ensemble {poutre + pièce en 3D} afin d'observer la réponse du capteur. On choisit des masses de 0,1g afin d'obtenir des forces de l'ordre de 10^-3N.
On obtient alors les données suivantes :

Lors de nos expériences, nous n'observerons que de très petits déplacements de la poutre et donc une force relativement faible. Nous zoomerons alors sur des tensions plus faibles.

Ainsi on obtient l'équation logarithmique suivante : y = 0,0125ln(x) - 0,001 , qui nous permet d'obtenir la force appliquée sur la poutre en fonction des Volts acquis par le capteur.

4^ème étape : L'expérience

On place donc les composants de notre expérience comme expliqué dans le schéma de l'onglet outil.

On place le capteur à une distance de la poutre d'environ d = 0,5mm.

On place notre fluide à étudier sur la partie inférieure du module, ainsi qu'une petite goutte sur la partie de la piece en 3D qui va être en contact avec le dit fluide. Cette manoeuvre à pour but de maximiser les chances de créer un pont homogène entre la pièce et le reste du fluide.

On baisse à l'aide du moteur la plaque mouvante jusqu'à ce que la goutte située sur la partie supérieure entre en contact avec le fluide.

On place alors de l'eau dans le bac jusqu'à la hauteur h.

On met ensuite en route la prise de vidéo et le logiciel d'acquisition avant d'actionner le moteur et créer l'élongation.