Qu’est-ce qu’un capteur d’accélération ?
Les capteurs d’accélération sont des capteurs permettant de mesurer l’accélération.
L’accélération est l’augmentation de la vitesse par unité de temps et est importante en physique en tant que paramètre pouvant exercer une force sur un objet.
Les capteurs d’accélération peuvent être classés en trois grandes catégories : les capteurs capacitifs, les capteurs piézoélectriques (piézorésistifs) et les capteurs thermiques. Les capteurs de chaque méthode diffèrent par l’accélération qu’ils peuvent détecter. Les méthodes capacitives peuvent détecter l’accélération gravitationnelle, alors que les méthodes piézoélectriques ne le peuvent pas.
Utilisations des capteurs d’accélération
Les accéléromètres sont utilisés pour mesurer simplement l’accélération, mais aussi pour mesurer d’autres paramètres par le biais de l’accélération. Dans le premier cas, il s’agit notamment des capteurs intégrés dans les smartphones et les consoles de jeux portables, des capteurs de détection des chocs pour activer les airbags dans les voitures, et d’autres capteurs tels que les sismomètres.
La seconde utilisation comprend les inclinomètres et les podomètres qui utilisent des capteurs d’accélération à méthode capacitive capables de détecter l’accélération gravitationnelle.
Principe des capteurs d’accélération
Les capteurs d’accélération peuvent être classés en trois grandes catégories : la méthode capacitive, la méthode piézoélectrique (piézorésistive) et la méthode de détection thermique. Le principe de base de chaque méthode est le même : le capteur est divisé en une partie fixe et une partie flexible. Lorsqu’une accélération est appliquée au capteur d’accélération, la partie flexible se déforme.
La différence entre la partie fixe et la partie flexible déformée est détectée par l’élément, qui mesure alors l’accélération. Dans la méthode de la capacité, il y a une électrode dans la partie fixe et dans la partie flexible. La configuration du capteur est un agencement en peigne d’une alternance de parties fixes et flexibles avec des électrodes.
La capacité entre les électrodes de la partie fixe et de la partie flexible change lorsqu’une accélération est appliquée, de sorte que l’accélération peut être déterminée à partir de l’ampleur du changement. Par exemple un podomètre peut détecter l’accélération gravitationnelle à l’aide d’un capteur d’accélération à 3 axes.
Les méthodes piézorésistives utilisent un élément piézoélectrique pour mesurer l’accélération. Cet élément piézoélectrique est déformé par l’accélération et génère un courant électrique. Le courant généré est mesuré en tant qu’accélération.
Autres informations sur les capteurs d’accélération
1. Différences entre les accéléromètres et les capteurs gyroscopiques
Le capteur gyroscopique est un capteur dont les performances sont similaires à celles des accéléromètres. Cette section explique les différences entre les deux types de capteurs.
Comme leur nom l’indique, les accéléromètres sont des capteurs utilisés pour mesurer l'”accélération”. Les capteurs gyroscopiques, quant à eux, sont conçus pour mesurer la “vitesse angulaire”, ce qui signifie que les quantités physiques qu’ils détectent sont différentes.
Les capteurs gyroscopiques utilisent la force de Coriolis pour détecter la direction et l’orientation d’un objet, qui est ensuite transmise sous forme de signal électrique. Ils sont utilisés, par exemple, pour mesurer l’inclinaison d’un objet et sont installés dans un large éventail d’appareils électroniques tels que les systèmes de navigation automobile, les appareils photo numériques avec stabilisation de l’image, les smartphones et les consoles de jeux vidéo.
Les capteurs d’accélération et les capteurs gyroscopiques peuvent également être combinés pour mesurer le mouvement d’un objet de manière plus détaillée. Par exemple, la technologie des capteurs combinés est utilisée dans les systèmes de navigation automobile, l’un des produits embarqués les plus populaires.
Le capteur gyroscopique peut ainsi déterminer la direction du véhicule et le capteur d’accélération la distance parcourue, ce qui permet d’afficher avec précision l’emplacement actuel, même dans les endroits où la réception du signal est difficile, comme dans les tunnels.
2. Comment utiliser les capteurs d’accélération
Pour réaliser l’application souhaitée à l’aide de capteurs d’accélération, il convient de confirmer au préalable la plage de mesure ou la largeur de bande de fréquence requises. Par exemple, si un accéléromètre doit être monté sur le contrôleur d’une console de jeux vidéo, il doit avoir une plage de mesure supérieure à la plage requise, en supposant que l’utilisateur secoue le contrôleur pour le faire fonctionner.
Une fois que le capteur d’accélération adapté à la cible de mesure a été choisi, le capteur est effectivement câblé et le programme de mesure est créé. C’est à ce stade que le “paramétrage” est important. Dans le paramétrage, vous pouvez modifier la sensibilité du capteur, le niveau de sortie 0g (lorsque l’accélération gravitationnelle est égale à 0), etc. Si ces paramètres ne sont pas réglés correctement, il sera difficile de réaliser l’application souhaitée.