Quel que soit le type de balances de laboratoire, seules deux technologies de pesage sont principalement mises en œuvre par les fabricants : la (très) grande majorité des modèles reposent sur des capteurs à compensation électromagnétique des forces – il s'agit d'injecter un courant électrique pour maintenir un équilibre–, l'autre méthode étant les cellules à jauges de contrainte ( voir Mesures n° 803 ). Ces dernières sont plutôt réservées aux balances d'entrée de gamme, pour des raisons métrologiques. Il est en effet difficile d'atteindre d'excellentes précisions d'affichage de par le nombre très faible de points de mesure comparé à celui obtenu avec les capteurs à compensation électromagnétique (20 millions à 25 millions de points de mesure). Par contre, si l'on recherche une portée importante, au-delà de 1 kg par exemple, cela est tou-jours possible avec les capteurs à compensation électromagnétique, mais à un coût bien plus élevé.

La technologie des cellules de pesée étant mature, les développements des fabricants portent maintenant sur la sécurité des opérateurs. Cela se traduit par des fonctions telles que l'étalonnage et/ou la mise à niveau automatique, la prise en compte des échantillons chargés électrostatiquement, etc.

Les bonnes questions à se poser

« Il y a une dizaine d'années au moins, les “pots magnétiques”, à savoir les capteurs à compensation électromagnétique des forces,ont connu une évolution majeure », rappelle Charles Bihl (Sartorius France). À l'époque, les pots magnétiques étaient constitués d'une centaine de pièces différentes, de matières différentes (laiton, ferraille, inox…) de surcroît. Les moindres variations de température se traduisaient alors par des variations mécaniques différentes, très difficiles à compenser pour garantir les meilleures performances. « Le développement de cellules de pesage monoblocs, fabriquées à partir d'un seul bloc d'aluminium, a alors permis une bien meilleure maîtrise de la précision d'affichage des balances », poursuit-il. Sartorius, à l'image d'autres fabricants, associe par ailleurs, à la cellule monobloc, une fonction qui alerte l'opérateur dès l'apparition d'une dérive de la température. Ce qui permet non seulement la détection de la dérive, mais aussi une éventuelle correction (fonction IsoCal chez Sartorius) et surtout une certaine maîtrise des résultats. Mais les variations de température restent néanmoins une préoccupation pour n'importe quel utilisateur de balances analytiques et de microbalances.

Puisque l'on aborde ici la technologie au cœur d'une balance, quelles sont les bonnes questions à se poser avant d'acquérir un modèle de laboratoire? « Les premiers critères à regarder sont évidemment la portée maximale, la précision d'affichage et les autres caractéristiques techniques.Un deuxième volet important concerne l'application du client. Selon qu'il s'agisse de formulation, de pesée de filtres, de mesure de masse volumique, de préparation d'échantillons ou d'étalons, les exigences seront différentes.Et la priorité et la criticité des résultats (incertitudes de mesure et pesée minimale (voir Mesures n°868, ndlr) seront bien plus élevées en pharmacopée USP ou européenne », liste Samuel Cantelou (Mettler-Toledo France).

Ce que confirme Charles Bihl (Sartorius France), en ajoutant: « Comme les règles de calcul en pharmacopée USP doivent être réalisées dans les conditions réelles de l'application du client,nous prêtons du matériel pour qu'il puisse tester la véracité de la valeur limite,dont la répétabilité dépend de la balance elle-même et de l'opérateur. On trouve également les usages en transaction commerciale,ce qui signifie l'obligation d'être certifié OIML, ou les applications en zone dangereuse. » Enfin, n'oublions pas les logiciels et les services associés (prestations de métrologie, d'installation, de conseil, etc.).

« Là où la demande a changé ces dernières années, c'est que les utilisateurs recherchent maintenant un produit plus compact, plus facile à utiliser (écran tactile, interface One Check commune, capteurs de porte, etc.), en harmonie avec les autres gammes d'équipements de laboratoire pour accroître encore la productivité (une démarche permanente de la part des industriels) », résume Samuel Cantelou (Mettler-Toledo France). Cela se traduit par exemple par des balances de laboratoire stables, l'automatisation des chaînes de mesure analytique, l'obtention de résultats le plus rapidement possible via l'envoi dans un tableur ou même directement dans un Système de gestion de l'information du laboratoire (LIMS). « Il s'agit de sécuriser les résultats de pesage (traçabilité). Les réglementations en pharmacopée, mais aussi en agroalimentaire, font que les industriels sont sensibles à la conception des balances, à la sécurité des données et à celle des personnes, etc. », ajoute-t-il.

Des fonctions pour sécuriser données et utilisateurs

Parmi la panoplie des fonctions désormais disponibles pour sécuriser données et opérateurs, on peut notamment citer la mise à niveau des balances de laboratoire. Certaines d'entre elles sont désormais capables d'avertir l'utilisateur si le niveau n'est plus bon et de bloquer la pesée tant que le niveau n'est pas refait. Deux solutions s'offrent alors à l'opérateur: un menu d'aide lui indique quel pied tourner et dans quel sens, ou il lui suffit d'appuyer sur une touche pour déclencher la mise à niveau automatique. « Cette vérification doit d'ailleurs être le premier réflexe de l'opérateur avant de réaliser la moindre pesée. Cette fonction peut paraître un gadget marketing, mais il est parfois difficile de voir la bulle de niveau, comme dans une boîte à gants par exemple.Sans oublier que le personnel est souvent de moins en moins nombreux dans les laboratoires et qu'il a donc beaucoup de tâches à faire », constate Charles Bihl (Sartorius France).

Une autre aide à la pesée, qui permet également à l'utilisateur de se concen-trer sur son travail, concerne la prise en charge des échantillons chargés électrostatiquement (béchers en plastique, filtres, etc.). Pour s'affranchir du temps nécessaire pour que la charge électrostatique disparaisse et que la mesure se stabilise – il faut attendre entre 15 et 30 s avant chaque pesée –, les fabricants ont installé un système de désionisation à l'intérieur même de certains modèles. D'où une optimisation du temps de l'opérateur qui peut alors faire autre chose en même temps. Les fabricants font par ailleurs évoluer la connectivité de leurs balances de laboratoire. En plus de la possibilité d'imprimer les tickets – nombreux sont les utilisateurs préférant encore vérifier les résultats sur papier et qui ne sont pas prêts au passage au numérique –, les modèles plus récents intègrent une ou des interface(s) USB, voire des ports Ethernet et/ou Wi-Fi.

Il est alors possible très facilement de sauvegarder les données sur un PC (double traçabilité avec les tickets papiers), voire directement dans un LIMS. Autre cas de figure, un utilisateur peut télécharger dans sa balance de laboratoire des modes opératoires spécifiques à ses applications (faire scanner un code-barres, par exemple). Il fallait auparavant faire exécuter les programmes logiciels dans un PC externe. « Dans les trois à cinq prochaines années, les industriels veulent aller encore plus loin dans l'automatisation et la robotisation de leurs équipements, dans le but d'augmenter la productivité et la qualité de leurs laboratoires. Nous avons développé la plateforme LabX, qui permet de connecter nos balances et d'autres appareils entre eux, ainsi que des têtes “intelligentes” et des passeurs d'échantillons pour la distribution de poudre… », conclut Samuel Cantelou (Mettler-Toledo France).