Mesure de l`accélération

Mesure de l'accélération
Claude Barbaud
24 mars 2011
Définition
On peut lire Wikipédia
L'accélération d'un mobile est le taux de variation de sa vitesse(dérivée).
On mesure l'accélération en m/s2. On peut la mesurer en g si on sait que 1g = 9,81 m/s2.
On a des accélérations:
 Quand on accélère, évidemment (accélération positive)
 Quand on freine(accélération négative)
 Quand on tourne(sur un autre axe)
 Tous les objets sont soumis à l'accélération de la pesanteur, qui vaut 1g = 9,81
m/s2. Si on lâche l'objet, il tombe, et sa vitesse augmente.
Accéléromètre
Les applications des accéléromètres sont nombreuses:
 mesure d'inclinaison (grâce à la force de gravité de la Terre et à un accéléromètre
deux axes)
 mesure de vitesse (par intégration)
 mesure de position (par double intégration)
 diagnostic de machine (par la mesure des vibrations)
 détection de défaut dans les matériaux (en mesurant la propagation d'une vibration
à travers les matériaux)
Le principe en est simple:
L'accélération du véhicule, vers la gauche, génère un déplacement X de la masse
M(amortie par f); le détecteur D permet de générer une tension V=DX dépendante de
l'accélération. Cette tension est la sortie du capteur. Elle est aussi utilisée, via l'ampli et le
servomoteur, pour placer la masse autour de zéro.
Le seul problème est de faire entrer ça dans un boîtier en surface-mount!
Mesure de l’accélération
1
Les accéléromètres en circuit intégré utilisent bien sûr d’autres principes. Dans le cas des
accéléromètres d’Analog Devices, la mesure est faite au moyen d’un condensateur
différentiel qui varie en fonction de l’accélération :
 2 plaques fixes
 1 plaque mobile
 Les effets des variations de capacité modifient (phase, amplitude) une onde carrée
placée sur une plaque fixe.
Utilisation pour mesurer l’accélération d’un véhicule
C’est le plus évident. On peut mesurer :
 L’accélération en marche avant
 Le freinage
 Les forces vers la gauche et vers la droite
Mesure de l’accélération
2
Utilisation pour mesurer la position
Mesure de l’accélération de la pesanteur
Le capteur placé sur la barre voit le cosinus
de l’accélération de la pesanteur. On a alors


mesure _ capteur

  arccos
 accélération _ pesanteur 
capteur
g
α
Évidemment, si on utilise deux capteurs situés à 90o, on peut obtenir la position de la
barre en 3-D si un point est fixe…
.
Exemples d’accéléromètres
Analog Devices ADXL311
Data sheet
 2 axes
 +/- 1,7g
 sortie en tension 174 mV/g
Analog Devices ADXL202
Data sheet
 2 axes
 +/- 2g
 sortie en PWM
 Résolution 2 mg
Analog Devices ADXL330
Data sheet
 3 axes
 +/- 3g
 sortie en tension
 300 mV/g
 c’est celui du Wi
Exemple
#define XIN PIN_C1
set_timer1(0);
Mesure de l’accélération
// Entrée signal x
// demarre a 0
3
setup_timer_1(T1_INTERNAL
periode = 200 ns
do{}while(input(XIN));
do{}while(!input(XIN));
t1 = get_timer1();
do{}while(input(XIN));
t2 = get_timer1();
do{}while(!input(XIN));
t3 = get_timer1();
| T1_DIV_BY_1);
// demarre timer 1
// attend que x = 0 (front descendant)
// attend que x = 1 (front montant)
// t1 = début pulse
// attend x = 0 (front descendant)
// t2 = fin pulse
// attend x = 1 (front montant)
// t3 = fin période
Analog Devices ADIS16003
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/ADIS16003.pdf
 2 axes
 +/- 1,7g
 sortie en SPI
 Résolution 1,5 mg
Mesure de l’accélération
4