un bruit blanc.
La sensibilité transversale : Cela correspond à la déviation entre les axes X,Y,Z vus par l’ac-
céléromètre et les axes X,Y,Z réels (à distinguer de l’angle d’incidence, qui correspond à un déplacement
de l’accéléromètre par rapport à un référentiel). Cela est à prendre en compte par exemple lorsque la
verticale varie (par exemple pour les avions de ligne).
Le prix : d’après Wikipédia en 2007, il varie entre 6 euros pour un accéléromètre bas de gamme non
asservi, jusqu’à 3000 euros pour un accéléromètre haut de gamme. Actuellement on en trouve autour de
4 euros sur radiospare.
3 Gyromètre
Le gyromètre cherche à mesurer la vitesse angulaire. Un tel capteur en MEMS utilise une structure
de quartz vibrant qui est sensible aux rotations grâce à la force de Coriolis. Normalement, il y a deux
masses qui vibrent en opposition de phase sur un certain axe, dans la littérature cet axe est connu comme
“drive axe”. Lorsque le capteur tourne, la force de Coriolis crée une vibration dans un axe orthogonal
à la vitesse linéaire du drive axe et à la vitesse angulaire ~
Ω. Étant proportionnelle à la vitesse ~
Ω, cette
vibration est la base pour le calcul. Ce nouveau axe est appelé “sense axe”.
Du point de vue électrique, les matériaux qui ont des propriété piézoélectrique sont utiles pour génèrer
la vibration du drive axe ou pour la mesure dans le sense axis. Il existe des materiux qui peuvent générer
une différence de potentiel lors une compression. Toutefois, la vibration du drive axe pourrait être créée
par une courant alterné dans un champ magnétique, Force de Lorentz [1] par exemple.
La force de Coriolis est le composant dynamique de la force inertielle, car son existence dépend d’une
vitesse linéaire, tandis que l’autre composante, la force centrifuge, est toujours là. En fait, ces forces
n’existent pas, elles sont des abstractions de l’inertie vues dans référentiel qui tourne. Pour clarifier un
peu le principe physique derrière la majorité de ce capteur, voici la formule 1.
~
FCoriolis =−2m~
Ω(t)×~v (1)
En résumé le gyromètre peut être modélisé comme un système masse-ressort avec frottement (3). En
pratique les deux axes sont couplés à cause de l’inertie et de l’élasticité de masse. Cette couplage est
responsable du transfert d’énergie du drive axe au sense axe, ce qui évidemment résulte d’une erreur de
lecture. Un système d’asservissement pour retirer la vibration de l’axe, quand il n’y a pas de rotation,
peut être intéressant pour minimiser l’erreur d’imperfection du processus de fabrication.
m¨x+dxx ˙x+dxy ˙y+ (kxx −m(Ω2
y+ Ω2
x))x+ (kxy +mΩyΩx)y=fx+ 2mΩz2y(2)
m¨y+dxy ˙x+dyy ˙y+ (kyy −m(Ω2
x+ Ω2
z))y+ (kxy +mΩxΩy)x=fy−2mΩz2x(3)
Comme ce type de capteur se base sur les vibrations, il faut faire attention à la température et aux
vibrations mécaniques (e.g. provenant d’un moteur). Placer le composant loin d’un moteur ou retirer de
la mesure la partie correspondant au changement de température quand ce dernier est conséquente sont
importants pour avoir un valeur plus réaliste. Sachant que le signal de sortie est la combinaison d’une
droite avec un bruit souvent modélisé par un bruit blanc, on retire le facteur dû à la droite, puis on fait
le filtrage qui est aussi d’une grande importance. Dans la littérature, il y a de nombreux exemples de
filtres de Kalman comme dans la reference [3].
4 Conclusion
Nous avons vu au fil de cet article une introduction à la technologie MEMS et aux deux applications
que sont le gyroscope et l’accéléromètre. Les capteurs, ainsi toujours plus petit et toujours moins coûteux
voient leur champ d’application devenir de plus en plus vaste.
Ainsi, la Nintendo Wii et l’iPhone possèdent un petit accéléromètre, qui donnent une nouvelle di-
mension à l’interaction entre l’Homme et la machine. Sans les technologies MEMS, ça n’aurait pas été
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