Un transducteur de force convertit les forces mesurées représentant la force, le poids et la pression en signaux de sortie transmis. Ces signaux peuvent être envoyés à des indicateurs, des contrôleurs ou des systèmes d’acquisition de données connectés à des ordinateurs. La plupart des capteurs de force ont des sorties électroniques, pneumatiques ou hydrauliques analogiques ou numériques, selon les besoins de l’application. Un transducteur de force peut être aussi petit qu’une tête d’épingle, mesurant un simple gramme de force (1/28e d’une once) ou aussi gros qu’une colonne de pont, mesurant des centaines de tonnes (1 tonne équivaut à 2000 livres ou 909 kilogrammes) .
Les premiers transducteurs de force étaient hydrauliques. Les cylindres, soufflets ou diaphragmes convertissaient les forces en signaux de pression qui étaient lus sur les jauges indicatrices. Un avantage de l’hydraulique est que des jauges indicatrices à différents endroits sur la même ligne ont permis à plusieurs personnes d’obtenir et d’utiliser les informations simultanément. Un autre est que les systèmes hydrauliques sont intrinsèquement des systèmes scellés, ce qui les rend généralement robustes, fiables et imperméables à l’eau et à d’autres contaminants.
Plus tard, des systèmes de transducteurs de force avec sorties pneumatiques ont été utilisés, ce qui a permis une intégration facile dans les systèmes de contrôle de processus pneumatiques en utilisant la convention de sortie universelle de 3 à 15 psi. De nombreux utilisateurs de systèmes hydrauliques ont simplement installé un transmetteur de pression pneumatique dans la tuyauterie hydraulique à partir du transducteur de force hydraulique déjà en place. Les transducteurs de force pneumatiques ont également été largement utilisés pour contrôler directement les freins de tension d’enroulement sur les machines à rouler dans l’industrie du papier.
Les progrès dans l’art des capteurs à jauges de contrainte depuis les années 1950 ont changé la façon dont les forces seraient mesurées. L’élément de détection était basé sur la relation entre la résistance électrique et l’allongement, la torsion ou toute autre distorsion physique d’un fil de filament conducteur, d’une feuille ou d’un film mince par rapport à sa position de repos normale. Lorsque ces conducteurs étaient liés à des poutres, des broches, des arbres ou des plaques, ils permettaient la mise en œuvre de systèmes de transducteurs de force très précis, reproductibles et robustes appelés cellules de charge. Ils seraient appliqués à tous les domaines de l’entreprise humaine, de l’industrie et du commerce aux transports, aux soins de santé, à la recherche scientifique et à l’électronique personnelle. Ils sont utilisés dans les bacs de pesée, les balances et pour les mesures médicales telles que la pression artérielle.
Les systèmes de transducteurs de force basés sur des capteurs à jauges de contrainte ou des cellules de charge sont généralement peu coûteux à produire. Ils comprennent une excitation de tension pour le capteur et le circuit de pont d’équilibrage, une section d’amplificateur, une mise à l’échelle et une électronique de conditionnement pour la sortie. Les sorties analogiques peuvent aller des tensions de courant continu (CC) qui prédominent dans les applications scientifiques, médicales et de défense, aux sorties de courant CC standard de 4 à 20 milliampères pour les systèmes de contrôle industriels. Les capteurs de force directement connectés aux ordinateurs et aux multiplexeurs peuvent intégrer des interfaces série RS-232, des connexions Universal Serial Bus (USB) et des autoroutes de données industrielles telles que Modbus®. Les balances alimentaires dans les cuisines des personnes à la diète ou les manomètres numériques de pression des pneus sur les porte-clés intègrent tous deux des transducteurs de force miniatures avec de simples écrans à cristaux liquides (LCD).