Étude de cas MEMS, accéléromètres, gyromètres · Plan de la présentation page 1 •...

Étude de casMEMS, accéléromètres, gyromètresgyromètres

Arnaud DouceurFernando Granha JeronimoXavier Jean

ROSE 2010, 26/02/2010

Plan de la présentation

page 1

• Introduction, présentation des MEMS• Application aux accéléromètres

• Un exemple : l’accéléromètre via (onera)• Caractéristiques générales des accéléromètres• Application à la navigation inertielle

• Application aux gyromètres• Principe Physique/ Principe Électrique • Résultat• Caractéristiques/Interfaces

• Les capteurs d'inertie Arnaud Douceur, Fernando Grahna, Xavier Jean

Qu’est ce qu’un MEMS ?

• Composants internes de l’ordre du 1 µm

• 20µm < taille composant < 1mm

• 1 processeur, des microcapteurs

page 2 Les capteurs d'inertie Arnaud Douceur, Fernando Granha, Xavier Jean

• Physique classique non appliquable

• Constitué de silicone, de métaux et de polymères

• Fabrication rendue possible en adaptant les technos de

l’industrie du semiconducteur en 1980

Ouch, c’est petit !


http://en.wikipedia.org/wikiFile:Sandia_MEMS_bug_1b.jpg

Applications des MEMS

• Têtes d’impression des imprimantes

• Accéléromètres

• Gyroscopes


• Capteurs de pression

• µMiroirs pour projecteurs

• Modulation optique (télécommunications)

• Médecine (biocapteurs, chémorecepteurs)

Les accéléromètres

� Principe fondamental de la dynamique

� Plusieurs technologies� Effet piezzo-électrique

Mesure optique


� Mesure optique� Jauge de contrainte

� MEMS : basés sur l'effet piezzo-électrique

Exemple de l’accéléromètre Via

� Accéléromètre à lame vibrante en quartz


Source : onera

Exemple de l’accéléromètre Via


Caractéristiques

� Sensibilité transverse : écart entre l'axe de mesure et l'axe réel

� Précision : 1% habituellement

Amplitude : +/- 2g ou +/- 6g


� Amplitude : +/- 2g ou +/- 6g

� Bande passante : utile si on veut mesurer la violence des chocs et les vibrations (~10kHz). Habituellement de 0 à 1kHz

� Interface SPI en général

Gestion des imprécisions

• Erreur : offset au niveau zéro-g

• amplifié par l’intégration…

• Recalages nécessaires

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• Si deux accéléromètres possibilité de couplage

Les capteurs d'inertie Arnaud Douceur, Fernando Granha, Xavier Jean

Les Gyromètres

page 10 Les capteurs d'inertie Arnaud Douceur, Fernando Grahna, Xavier Jean

Source : sensor dynamics et STMicroelectronics

Principe Physique

• Force de Coriolis (force inertielle comme la centrifuge)

• Formule:

• Finertie = Fc + Fcentrifuge


• La force de Coriolis est la partie cinétique et la force

centrifuge est la partie statique

Source : wikipedia

Principe Électrique

• Piézoélectricité: capacité de polarisation electrique en repose à une action mécanique

• Technologie: Gyromètre vibrant en Quartz (VIG)


Source : onera

Le Résultat

• Un circuit oscilateur excite continuament un resonateur avec sa fréquence de ressonace ωx et amplitude X

• L’accélération de Coriolis excite en vibration l’axe y avec une fréquence ωy et amplitude Y


Source : onera

Caractéristiques

• Étendue de mesure: 1500 °/s, 1000 °/s, 500 °/s, 300 °/s,

100 °/s...

• Fréquence: ~80Hz


• Précision : 0,01 °/s

Interfaces

• Normalement analogique: STMicroelectronics LISY300AL ( <

12.00 € )

• SPI: sensor dynamics SD721_A et SD721_I (65.00 €)


Source : sensor dynamics

Les capteurs d'inertie Arnaud Douceur, Fernando Granha, Xavier Jean

Merci de votre attention

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