Qu’est-ce qu’un générateur de vibrations ?
Les générateurs de vibrations sont des appareils qui produisent des vibrations mécaniques.
Il peut s’agir de minuscules appareils intégrés dans des téléphones portables ou de grands appareils utilisés pour reproduire des tremblements de terre. Certains de ces appareils génèrent exactement les vibrations souhaitées et peuvent être utilisés de diverses manières.
Il existe toutes sortes de conditions relatives à la fréquence, à l’amplitude et à la direction des vibrations à générer, ainsi qu’une grande variété de méthodes d’entraînement, qu’elles soient électriques, pneumatiques ou hydrauliques. Le cas échéant, l’équipement approprié est incorporé pour répondre aux exigences.
Utilisations des générateurs de vibrations
Les générateurs de vibrations les plus connus sont utilisés dans des applications où la vibration sert à transmettre quelque chose à une personne, comme les générateurs de vibrations dans les téléphones portables.
Dans les équipements industriels, ils sont principalement utilisés dans les dispositifs qui transportent ou alignent des pièces en appliquant des vibrations, ainsi que dans les alimentateurs de pièces et les coupe-poudres.
Parmi les autres utilisations, l’on peut citer les équipements de test qui simulent le transport de marchandises par camion, ainsi que les équipements de test qui simulent un tremblement de terre majeur pour vérifier la solidité des bâtiments et autres structures.
Principe des générateurs de vibrations
Les vibrations dans les téléphones portables, par exemple, sont basées sur le principe d’un poids excentrique fixé à l’extrémité d’un moteur et mis en rotation, ce qui provoque des vibrations lorsque le moteur ne peut pas tourner de manière stable. Dans les domaines industriels, où la reproductibilité des vibrations est importante, les générateurs de vibrations à axe unique sont souvent combinés dans plusieurs directions pour générer la vibration souhaitée.
Les générateurs de vibrations hydrauliques peuvent également produire des forces et des amplitudes importantes mais, à des fréquences plus élevées, le mouvement de l’huile ne peut pas suivre. Les générateurs de vibrations pneumatiques sont de construction simple, faciles à installer et peuvent être utilisés dans des environnements propres. Ils ne conviennent toutefois pas pour générer des vibrations précises, ceci en en raison de la compressibilité de l’air lui-même. Les générateurs de vibrations utilisant des bobines électromagnétiques peuvent être utilisés jusqu’à des fréquences élevées, mais l’amplitude générée est faible.
Afin de générer des vibrations avec précision, les équipements d’essai, par exemple, peuvent être équipés d’un capteur sur le dispositif de vibration et un retour d’information peut être fourni pour reproduire avec précision la vibration souhaitée.
Types de générateurs de vibrations
Les générateurs de vibrations peuvent être classés en trois catégories : les générateurs hydrauliques, les générateurs électrodynamiques et les générateurs à masse non équilibrée.
1. Type hydraulique
Les générateurs de vibrations hydrauliques utilisent la pression hydraulique pour entraîner un piston afin de générer des vibrations.
2. Type électrocinétique
Les générateurs de vibrations électrocinétiques génèrent des vibrations en appliquant un courant électrique à une bobine et en utilisant la force générée dans un champ magnétique. Il sont construits sur le même principe qu’un haut-parleur, connu sous le nom de règle de la main gauche de Fleming. La règle de la main gauche de Fleming est une méthode de mémorisation des phénomènes électro-magnétiques, inventée par John Ambrose Fleming : un courant électrique circulant dans un conducteur dans un champ magnétique provoque le déplacement du conducteur dans une certaine direction en raison de la force de Lorentz qui agit sur lui, comme le montrent les doigts de la main gauche.
3. Type à masse déséquilibrée
Les générateurs de vibrations à masse non équilibrée sont des moteurs auxquels sont attachés des poids excentriques qui tournent et génèrent des vibrations par la force centrifuge. Le type de masse non équilibrée est basé sur le même principe que les vibrations des téléphones portables et est souvent utilisé dans les machines d’alignement.
Comment choisir un générateur de vibrations
1. Type hydraulique
Les générateurs de vibrations hydrauliques génèrent facilement des forces importantes. Ils peuvent être suffisamment grands pour construire une maison au-dessus du générateur de vibrations et peuvent être pilotés dans la gamme moyenne, par exemple 1 000 Hz. En revanche, il n’est pas possible de produire des générateurs de vibrations plus petits : les grosses pompes hydrauliques sont difficiles à entretenir, ne sont pas adaptées à l’environnement de travail et ne conviennent pas pour les hautes fréquences.
2. Type électrocinétique
Les générateurs de vibrations électrodynamiques peuvent être entraînés sans contact et produisent des formes d’ondes à large bande et sans distorsion. Ils peuvent également s’adapter à une grande variété de signaux d’entrée externes. De plus, ils peuvent être fabriqués à partir de très petits dispositifs jusqu’à des dispositifs de grande taille et peuvent être facilement installés dans des laboratoires avec seulement une alimentation électrique. Cependant, il est difficile d’obtenir de grandes amplitudes et de grandes sorties : une source de signaux et un amplificateur de puissance sont nécessaires pour piloter le système et ce dernier est très coûteux.
3. Type de masse non équilibrée
Les générateurs de vibrations à masse non équilibrée sont simples et bon marché et peuvent être alimentés uniquement par une source d’énergie. Cependant, ils ne conviennent pas aux essais de vibration en raison de leur nature rotative et de leur faible reproductibilité. Les limites de fréquence sont basses et ne peuvent pas être influencées par des signaux externes tels que des ondes sismiques, aléatoires ou de choc.