Projet Quisitor : Capteur universel de flexion / poids / température

🧩 Objectif

Créer un capteur innovant capable de mesurer simultanément :

  • Une charge appliquée (poids, force),

  • Une déformation mécanique (flexion ou compression),

  • Une variation de température (échauffement dû à la contrainte).

Ce capteur s’appuie sur une lame métallique et combine trois technologies :

  1. Interférométrie optique (ou fibre Bragg) pour la mesure ultra-précise de la déformation,

  2. Théorie de la résistance des matériaux pour l'interprétation des courbures,

  3. Thermométrie embarquée (sonde ou infrarouge) pour évaluer la dissipation thermique.

🛠️ Matériaux et composants

Partie mécanique

  • Lame en aluminium (épaisseur : 2 mm, longueur : 20 cm, largeur : 3 cm)

  • Fixations rigides aux deux extrémités (type étau ou pontage vissé)

  • Presse hydraulique (ou système à vérin) pour générer la déformation contrôlée

Partie optique

  • 2 fibres optiques collées :

    • Une sur la face supérieure (traction)

    • Une sur la face inférieure (compression)

  • Source laser (diode laser 650 nm ou LED laser)

  • Analyseur d’interférence (ou photodiode + oscilloscope pour mesure de phase ou décalage)

Partie thermique

  • Thermocouple type K ou sonde PT100 collée sur la lame (au centre)

  • Acquisition de température via microcontrôleur ou module analogique

Traitement

  • Arduino / ESP32 pour lire la température et la photodiode

  • Ampli OP ou INA pour amplification de signal

  • Logiciel Python avec acquisition série (PySerial, Matplotlib, Pandas)

  • Génération d’abaques numériques (charge/déformation/température)

  • Analyse statistique et régression (via NumPy, SciPy, Scikit-learn) pour identifier des équations de corrélation

  • Possibilité d’utiliser une matrice d’observation pour construire des modèles prédictifs

🧪 Méthode de mesure

  1. Charge appliquée via presse → la lame se fléchit

  2. Fibres optiques changent de longueur → interférence (ou Bragg shift)

  3. Photodiode ou analyseur mesure le décalage → donne la déformation

  4. Thermocouple enregistre l’élévation thermique due à l’effort mécanique

  5. Python enregistre les données, construit des abaques et modélise les relations entre variables

📊 Exploitabilité

  • Courbe poids / déplacement optique

  • Courbe contrainte / échauffement

  • Étalonnage par poids connu, simulation FEM possible (FreeCAD + Calculix)

  • Matrice de données expérimentales pour modélisation numérique

  • Possibilité de générer des équations empiriques via ajustement polynomial ou machine learning

🚀 Applications

  • Capteur embarqué sur pont, poutre, essieu

  • Test de matériaux sous contrainte thermique

  • Enseignement technique (IUT, BTS, écoles d’ingé)

  • Maquettes pédagogiques ou expérimentations low-cost

🧠 Variante avancée

  • Ajouter accéléromètre pour vibrations

  • Utiliser caméra thermique pour mapping

  • Adapter la lame en inox, composite ou polymère pour voir les différences de comportement

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