Qu’est-ce qu’un capteur de vitesse angulaire ?
Les capteurs de vitesse angulaire sont des capteurs qui mesurent le mouvement de rotation et le changement d’orientation d’un objet.
Ils sont également appelés “capteurs gyroscopiques”. Ils convertissent les variations de la vitesse angulaire d’un objet en rotation en un signal électrique et acquièrent ces informations. Ils sont très réactifs et sont capables de détecter le mouvement ainsi que la rotation des objets quasiment en temps réel.
Ils peuvent donc servir au contrôle en temps réel et aux applications réactives. Les capteurs de vitesse angulaire modernes sont également très petits et peuvent être intégrés dans des dispositifs compacts.
Cependant, des facteurs externes tels que les vibrations et les chocs peuvent affecter la mesure de ces capteurs. Des mesures doivent ainsi être prises pour minimiser ces perturbations, en particulier lorsque des mesures de haute précision sont requises.
Utilisations des capteurs de vitesse angulaire
Les capteurs de vitesse angulaire ont été utilisés dans une large gamme d’équipements au cours des dernières années. En voici quelques exemples :
1. Les automobiles
Dans les systèmes de contrôle de la stabilité des automobiles, les capteurs de vitesse angulaire peuvent être utilisés pour détecter l’angle de glissement et la déflexion du véhicule. Cela permet de contrôler le couple de chaque roue en fonction de l’état de la route et des conditions de conduite, améliorant ainsi la stabilité du véhicule.
Les systèmes d’aide à la conduite peuvent également utiliser des informations telles que l’inclinaison du véhicule et les virages serrés pour améliorer la sécurité en fournissant un contrôle approprié.
2. Les smartphones et tablettes
Les capteurs de vitesse angulaire des smartphones et des tablettes détectent l’inclinaison et la rotation de l’appareil et ajustent automatiquement l’orientation de l’écran ainsi que le point de vue. Lorsque l’utilisateur incline l’appareil, l’écran peut pivoter en réponse, par exemple.
Ils sont également utilisés dans les jeux à capteurs de mouvement et les expériences de réalité virtuelle pour refléter les mouvements de l’appareil en temps réel.
3. Les contrôleurs de jeu
Les contrôleurs de jeu détectent souvent les mouvements et les inclinaisons du joueur et les renvoient aux personnages du jeu. Cela permet un jeu plus interactif.
4. Les robots industriels
Les robots doivent connaître avec précision leur propre posture et leurs mouvements afin d’effectuer des mouvements précis. Ces capteurs détectent alors la vitesse angulaire des articulations et des composants du robot, puis contrôlent le mouvement de celui-ci grâce à un retour d’information en temps réel. Cela permet d’effectuer un positionnement et un travail de haute précision.
Principe des capteurs de vitesse angulaire
Les capteurs de vitesse angulaire sont disponibles dans les types mécanique rotatif, optique et capacitif.
1. Le type mécanique rotatif
Ce type de capteur utilise la force apparente (force de Coriolis) agissant sur un objet en rotation pour la détection. Lorsqu’une vitesse angulaire est appliquée à un objet en rotation, un couple est alors généré pour faire basculer l’axe de rotation. La détection de ce couple permet celle de la vitesse angulaire.
2. Le type optique
Cette méthode de détection est basée sur l’effet Sagnac. Elle utilise la différence de temps nécessaire à la lumière pour effectuer un tour d’un chemin optique circulaire rotatif dans le sens de la rotation, puis dans le sens opposé. Cela permet de calculer la vitesse angulaire à partir de la fréquence et de l’intensité de la lumière.
3. Le type capacitif
Lorsqu’il y a des électrodes mobiles et fixes, cette méthode mesure la vitesse angulaire par le changement de capacité causé par le mouvement de l’électrode mobile. Elle permet de mesurer la vitesse angulaire avec une grande précision et est utilisée dans les domaines aérospatiaux et industriels.
Comment choisir un capteur de vitesse angulaire ?
Lors de la sélection d’un capteur de vitesse angulaire, les points suivants doivent être pris en compte :
1. Les dimensions
Il est important de choisir un capteur de taille compacte adapté à l’utilisation qui en sera faite. Les dimensions du capteur peuvent être un facteur limitant, en particulier s’il doit être intégré dans des appareils portables ou de petite taille. Lorsque vous étudiez vos options, vérifiez que les dimensions du capteur sont adaptées à l’utilisation prévue.
2. La tension de fonctionnement
La tension de fonctionnement du capteur doit être choisie en fonction de l’alimentation utilisée. En général, la plupart des capteurs fonctionnent à basse tension et conviennent aux appareils alimentés par batterie. Il est donc important de veiller à ce que la tension de fonctionnement corresponde à la tension de commande.
3. La plage de mesure
La plage de mesure d’un capteur indique la plage de capteurs de vitesse angulaire que le capteur peut mesurer avec précision. Elle doit être sélectionnée en fonction de la plage de vitesse angulaire requise. Il est important de sélectionner une plage appropriée, car les capteurs ayant une plage de mesure trop large peuvent être moins précis.
4. Le signal de sortie
Le signal de sortie d’un capteur de vitesse angulaire peut être analogique ou numérique. Les sorties analogiques fournissent des valeurs continues, tandis que les sorties numériques peuvent fournir des valeurs au format numérique. Le choix se fait en fonction de l’interface avec l’unité de contrôle.
Informations complémentaires sur les capteurs de vitesse angulaire
Différences entre capteurs de vitesse angulaire et accéléromètres
Les capteurs de vitesse angulaire et les accéléromètres sont tous deux des types de capteurs qui détectent les mouvements dans l’espace inertiel. Cependant, les mouvements qu’ils mesurent sont différents. Les capteurs de vitesse angulaire détectent les changements de rotation ou d’orientation d’un objet, tandis que les capteurs d’accélération détectent la vitesse à laquelle un objet se déplace.
Les mouvements complexes ne peuvent pas être détectés par chaque capteur seul. De ce fait, de nombreux appareils utilisent les deux capteurs. En disposant les capteurs selon deux ou trois axes, il est possible de détecter les mouvements avec une plus grande précision. Il faut toutefois veiller à ne pas trop augmenter le nombre de capteurs, car cela augmente l’espace et le coût d’installation des capteurs.