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Inclinomètre



  1. #1
    Toufinet

    Inclinomètre


    ------

    Bonjour à tous.

    Plus tard, je vais avoir besoin de mesurer une inclinaison.

    Il existe des CI dédiés à cette fonction, mais ils coûtent la peau des rouleaux du roi Henri IV ( compter 60$ minimum pour un double-axes ).

    En récupérant la mécanique d'un joystick et en plaçant un poids suffisant, je pourrait réaliser un inclinomètre mécanique.

    Cependant, je me demande s'il existe d'autres manières peu coûteuses de réaliser un inclinomètre.

    Avez-vous des idées ?

    Merci.

    Edit : je viens de voir que je suis passé dans les ACCRO !!!
    ça se fête non ?

    -----

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  3. #2
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Bonjour

    (Merci, je connais maintenant le prix de la peau des rouleaux du roi Henri IV... )

    Je crains que l'utilisation d'un potentiomètre induise une hystérésis très importante dans la mesure de l'angle, du fait de l'effort qu'il est nécessaire de lui appliquer pour le faire tourner.


    1/ Quand on veut mesurer un angle relatif, entre deux éléments accessibles, je pense que ce sont les roues codeuses qui donnent le meilleur résultat. Ça se présente généralement sous la forme d'un boîtier cylindrique avec un axe central, et une sortie sur plusieurs fils électriques. La position est donnée de façon absolue (numérique binaire, avec un fil par bit), ou incrémentale (deux fils fournissant des signaux déphasés, et parfois un troisième pour indiquer le passage à zéro). Mais ce type de capteur de position n'est pas spécialement bon marché.

    Il est possible de mesurer un angle entre des bobines magnétiques, l'angle faisant varier leur inductance mutuelle. Pour avoir une mesure sur 360°, on utilise une bobine mobile et deux bobines fixes distantes de 90°. La mesure des tensions induites par la bobine mobile sur les deux bobines fixes donne le sinus et le cosinus de l'angle.

    On peut aussi connaître un angle entre deux surfaces partiellement métallisées en mesurant la capacité électrique du condensateur variable ainsi constitué. La partie en vis-à-vis des zones métallisées doit être proportionnelle à l'angle.

    Il y a aussi les procédés optiques discrets:
    - On a le type analogique, avec un couple émetteur-récepteur (LED+photodiode ou LED+photorésistance) séparé par un masque dont le déplacement angulaire règle la quantité de lumière transmise (pan incliné ou masque semi-transparent à gradient de transmission).
    - On a le type numérique, avec un émetteur qui projette une figure lumineuse discontinue (laser, ou LED avec masque et optique de mise au point) sur un récepteur capable de déterminer la position de cette figure (capteur CCD linéaire). C'est un microcontrôleur qui détermine l'angle d'inclinaison à partir de la position des discontinuités de la figure projetée. L'émetteur et le récepteur sont mobiles l'un par rapport à l'autre, ou bien ils sont tous les deux fixes et c'est un miroir réfléchissant le faisceau lumineux qui est mobile.


    2/ Quand on veut mesurer une inclinaison absolue (par rapport à la verticale), c'est une autre paire de manche.

    On peut toujours utiliser les capteurs de position angulaires décrits plus haut pour mesurer la position d'un masse pendante.

    J'ai aussi déjà utilisé des inclinomètres à ampoule. C'est une ampoule contenant un liquide, avec quatre électrodes qui baignent partiellement dedans. La résistance mesurée (en courant alternatif) entre ces électrodes varie selon l'inclinaison de l'ampoule. On peut ainsi mesurer une inclinaison selon deux axes. Les défauts connus de ce type de dispositif sont :
    - une sensibilité importante aux vibrations mécaniques
    - la nécessité d'un temps de stabilisation après une modification de l'angle d'inclinaison
    - une limitation de l'angle mesurable
    - une hystérésis sur l'angle mesuré

    Il y a également des procédés plus complexes, à base de caméra pour la détection de l'horizon, ou à base de gyroscope (centrale inertielle). Mais là, ça coûte horriblement cher.

  4. #3
    metrallik

    Re : Inclinomètre

    Salut, je sais le faire.
    Il te faut un composant de chez analog devices (que tu ne paieras pas : échantillon gratuit ^^) qui est le ADXL311. Il te faut une alim 5 V ainsi qu'un CNA, un CAN et une mémoire programmée pour calculer l'arcosinus de la différence entre le niveau de référence et le niveau maximal en sortie de l'inclinométre ... Plus de détails plus tard ; tu pourra utiliser un affichage digital pour la sortie.
    Cordialement, Yves.
    PS : je t'ai répondu à propos du lecteur mp3 USB ; merci de consulter le message correspondant.

  5. #4
    Toufinet

    Re : Inclinomètre

    J'avais pas pensé à ça ...
    De mémoire Elektor a tiré un article sur un "Inclinomètre à base d'accéléromètre" un de ces quatre .

    Faudrait que je remettre la main dessus, c'est peut-être une des meilleures solutions.

    Merci pour vos réponses

  6. #5
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par Toufinet Voir le message
    J'avais pas pensé à ça ...
    De mémoire Elektor a tiré un article sur un "Inclinomètre à base d'accéléromètre" un de ces quatre .

    Faudrait que je remettre la main dessus, c'est peut-être une des meilleures solutions.
    Je pensais que tu parlais de ces circuits-là quand tu disais:
    Citation Envoyé par Toufinet Voir le message
    Il existe des CI dédiés à cette fonction, mais ils coûtent la peau des rouleaux du roi Henri IV ( compter 60$ minimum pour un double-axes ).
    Le ADXL311 ne coûte que 4,25$ ... par 1000 unités, hors taxes et sans frais d'expédition. Mais il coûte plus de 40 euros l'unité quand il arrive dans nos magasins (voire encore bien plus).

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Toufinet

    Re : Inclinomètre

    nono, je parlais de CI dont la réelle fonction est inclinomètre.

    Exemples :
    SCA100T-D01 ( 65$ chez digikey )
    jusqu'à
    SCA125T-D06-A ( 215$ chez digikey )
    Ce sont des double-axe, prix à l'unité.

    Les ADXL, je peux en avoir gratos à mon école ^^

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  10. #7
    metrallik

    Re : Inclinomètre

    Et de plus, vous pouvez l'avoir en échantillon gratuit !!
    Yves.
    PS : quelle serait la précision souhaitée ?

  11. #8
    Toufinet

    Re : Inclinomètre

    Pour l'instant j'ai pas de précision précise.
    La précision dépendra plus de la vitesse de réponse de l'asservissement en inclinaison.

    Mais c'est une bonne remarque, quelle précision peut-on obtenir avec un accéléromètre?

  12. #9
    Toufinet

    Re : Inclinomètre

    J'ai bien réfléchi à cet "inclinomètre à base d'accéléromètre", et quelquechose me chiffonne.

    Imaginons un système stable.
    Puis d'un coup, il s'incline de 5° par rapport à la verticale.
    L'accéléromètre va détecter l'accélération produite par l'inclinaison.
    Puis imaginons que le système reste stable, avec toujours 5° d'inclinaison par rapport à la verticale.

    Le système étant stable, il n'y a plus d'accélération, et l'accéléromètre ne détecte plus l'inclinaison.

    Donc ça ne peut pas fonctionner !
    Ou alors j'ai loupé quelquechose ..

  13. #10
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Si, ça fonctionne.

    L'inclinomètre détecte toutes les accélérations, y compris celle de la pesanteur.

    En plaçant un accéléromètre du type ADXL311 sur un plan vertical, quand on est au repos on obtient en sortie des deux axes des signaux proportionnels au sinus et au cosinus de l'inclinaison.


    Mais ça ne détecte pas l'inclinaison quand on débute une chute libre et quand on met le système en mouvement (accélération linéaire et force centrifuge).

  14. #11
    kikisurface

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par metrallik Voir le message
    Et de plus, vous pouvez l'avoir en échantillon gratuit !!
    Yves.
    PS : quelle serait la précision souhaitée ?
    Bonjour Yves,

    Je souhaite realiser un inclinometre peut etre en vue de realiser ma premiere machine volante ( j ai le droit de rever ... alors il me faut une "chose" pour garder l equilibre ).

    Bref je suis allez sur :

    http://www.analog.com/en/prod/0,,ADXL322,00.html

    Mais pour obtenir un SAMPLE je ne sais pas trop ou cliker...

    je me trouve devant la case :

    Samples Cart Contact ADI

    alors que

    Purchase Cart Add to Cart...

    Si une personne peut m aider

    D avance MERCI

    Kikisurface

  15. #12
    jiherve

    Re : Inclinomètre

    Bonsoir
    un système intelligent pour contrôler un aeronef:
    autopilote électrostatique http://www.modelaircraft.org/museum/bio/Hill.pdf
    JR

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  17. #13
    mike21

    Re : Inclinomètre

    Mesurer une inclinaison absolue (par rapport à la verticale)?!

    Voila ma question destinee plus particulierement a PA5CAL...

    pourrais-tu me dire comment fonctionne l'inclinometre a ampoule? (etant donne que tu l'as deja utilise). Je suis fortement interesse par ce type de systeme qui m'a l'air interessant car je veux connaitre l'inclinaison sur 2 axes par rapport a la vertical (j'espere que je me suis bien exprime).

    Etant donne que tu vois le probleme (je suppose) , pourrais-tu me dire quel type de systeme je peux utiliser (a part l'inclinometre simple).

    MERci d'avance!

  18. #14
    MofK

    Re : Inclinomètre

    Hello
    Juste pour info sur les échantillons gratuits: en accéléromètres il n'y a qu'un seul composant en "sample" (lorsqu'il y a marqué "add to cart" dans la colonne "samples cart"): l'adxl180. Je n'en ai trouvé aucun autre.
    Ya un "truc" pour l'avoir en sample ou il ne l'est plus??
    merci d'avance.
    @+ Benj
    La logique est le moyen systématique d'arriver à la mauvaise conclusion avec confiance...

  19. #15
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par mike21 Voir le message
    pourrais-tu me dire comment fonctionne l'inclinometre a ampoule?
    Un inclinomètre à ampoule est constitué d'un récipient (généralement une petite ampoule transparente) à moitié rempli par un électrolyte liquide dans lequel trempent des électrodes, parallèles entre elles et perpendiculaires à la surface du liquide lorsque l'inclinaison est nulle.

    Ce type de capteur exploite la conductance de l'électrolyte présent entre les électrodes prises deux à deux. Cette conductance dépend du niveau de liquide aux endroits considérés, lequel est fonction de l'inclinaison de l'ampoule par rapport à la verticale.

    Le nombre d'électrodes (3 à 5) varie selon qu'on souhaite déterminer l'inclinaison dans une ou deux dimensions, et selon qu'on mesure seulement les conductances entre les électrodes ou bien directement une ou des tensions représentatives du ou des angles appliqués (les inclinomètre à un seul axe sont tous de ce dernier type).

    Ces conductances sont caractérisées grâce à l'application de tensions sur les électrodes. Afin d'éviter une électrolyse, ces tensions sont nécessairement alternatives et doivent chacune présenter une valeur moyenne nulle (i.e. pas de composante continue) relativement les unes aux autres. La fréquence de ces tensions peut varier, en fonction de l'électrolyte utilisé, de quelques dizaines de Hz jusqu'à plusieurs kHz. Les niveaux de courants obtenus doivent également être adaptés aux caractéristiques de l'électrolyte.

    Les tensions sont généralement appliquées sous la forme de signaux carrés présentant, dans leur ensemble et pour chaque cycle de mesure, un nombre suffisant de phases pour exploiter toutes les conductances du capteur et pour assurer l'annulation des valeurs moyennes, soit un minimum de 2 phases pour 1 axe, et de 4 phases pour 2 axes.

    Dans le cas d'une exploitation séparée des conductances, la mesure des courants injectée permet le calcul indirect des angles après correction des valeurs enregistrées (compensation du zéro, de la non-linéarité, de la dérive en température, des modifications des caractéristiques dues au vieillissement).

    Dans l'autre cas, la tension alternative est mesurée directement sur une électrode passive (non alimentée) située au milieu de l'ampoule. Cette tension est la conséquence des tensions appliquées sur les autres électrodes et du pont diviseur constitué des différentes conductances dont on a parlé. Pour des inclinaisons peu importantes, une forme particulière du fond de l'ampoule permet d'obtenir une tension directement représentative des angles à mesurer (valeurs proportionnelles à la tangente des angles). Cela autorise l'utilisation d'un tel capteur dans des circuits électronique extrêmement simples, mais en contrepartie d'une précision assez modeste. Il est toutefois possible d'augmenter la précision (jusqu'à l'ordre du degré) et la plage de mesure (au-delà d'une centaine de degrés) en effectuant les traitements correctifs cités plus haut.

    Une sensibilité importante aux vibrations mécaniques liée à la nécessité d'attendre la stabilisation du niveau du liquide (à moins d'avoir recours à un traitement sur la dynamique), une plage de mesure limitée, une dérive en température, une légère hystérésis et une modification des caractéristiques au cours du vieillissement sont les principaux inconvénient de ce type de capteur.

    En contrepartie, ça a été longtemps un composant relativement bon marché, peu encombrant, de mise en oeuvre assez facile et particulièrement bien adapté aux systèmes simples ne réclamant pas une rapidité et une précision trop importante. Mais depuis l'avènement des capteurs électroniques intégrés, cela devient de moins en moins vrai.


    Au passage, je tiens à remercier Microsoft et ERDF (Électricité Réseau Distribution France), qui m'ont obligé à retaper trois fois l'intégralité de ce post, le premier en plantant mon PC, et le second en coupant le courant pendant un court instant. Je pense que ces deux là feraient mieux de s'intéresser plus à leurs clients qu'à leurs actionnaires, surtout pour le prix qu'on les paye.

  20. #16
    marmotte

    Re : Inclinomètre

    Je confirme que pour mesurer une inclinaison, l'accéléromètre est LA solution la plus simple et la plus rapide à mettre en place (j'en utilise un dans une application de boussole électronique compensée, même en mouvement ca marche impec), sans trop me forcer, et en codant en ASM sur un PIC16F, j'obtiens une précision de l'ordre du demi degré sur la gamme [-45° ; +45°] et environ 1° sur les gammes [-60° ; -45°] [45° ; 60°] avec un ADXL 320.

    Tu as le choix entre sorties analogique (évolution de type sinus en fonction de l'inclinaison), sorties PWM (utilises les entrées capture & compare de ton µC) ou carrément des sorties numériques, via bus IIC/SPI.

    Regarde chez Analog Devices, ST, Amosens, Memsic, etc... c'est LE composant phare de ces 2 / 3 dernières années (protection des HDD dans les portable, passage affichage portrait/paysage auto lors du basculement des smartphone, podometre, WII, etc...)

    Quand au prix que tu annonces ca me parait vraiment très cher, déjà tu pourras sans doute sampler des échantillons a droite a gauche, ensuite adresse toi directement aux distributeurs locaux des différentes marques pour te faire une idée réelle du prix, 40 à 60$ c'est le cout du kit de développement !
    If the world doesn't change today, what would it be tomorrow?

  21. #17
    marmotte

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    En contrepartie, ça a été longtemps un composant relativement bon marché, peu encombrant, de mise en oeuvre assez facile et particulièrement bien adapté aux systèmes simples ne réclamant pas une rapidité et une précision trop importante. Mais depuis l'avènement des capteurs électroniques intégrés, cela devient de moins en moins vrai.

    Surtout que pour la plupart que j'avais recensé il y a 3 ans, si ce n'est pas tous, il fallait une tension alternative symetrique et supérieure à 5 V (+/-9V; +/-12V, etc..) alors que pour les inclinometres, tu peux les alimenter en 3.3, 5V, et tu en as plein a sorties numérique, ce qui allège considérablement le hard
    If the world doesn't change today, what would it be tomorrow?

  22. #18
    mike21

    Re : Inclinomètre

    ma question peut devenir : quels types de capteur puis-je utiliser pour mesurer une inclinaison absolue (par rapport à la verticale)?précision :1 degrée et plage de fonctionement : +/- 45 degré (voir moins).

    marmotte,

    Comment peux-tu utiliser un accelerometre pour mesurer 2 angles? je n'ai pas saisi...

    PA5CAL,

    Ton idée m'a l'air forte interessante, sais-tu ou je peux trouver de la doc sur ce produit (principe de fonctionement avec photos, schemas, est-ce encombrant)? Est-ce qu'on peut trouver ca dans le commerce? si oui, peux- tu me donner quelques reference?
    * Est-ce que le capteur inductosyn absolu est aussi precis?
    * peut-être faut-il associer capteur rotatif + accéléromètre? Ne pas oublier qu'il faut que nous sachions ou nous sommes par rapport à la gravité!
    * est-ce que les procédés optiques discrets (analogique/numerique) peuvent également etre utilisé? Pareil, si tu as de la doc sur ces procédés...je suis preneur

    Touffinet parle de SCA125T-D06-A ( 215$ chez digikey ) tu penses que c'est aussi bien?

    merci

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  24. #19
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par mike21 Voir le message
    PA5CAL,

    Ton idée m'a l'air forte interessante, sais-tu ou je peux trouver de la doc sur ce produit (principe de fonctionement avec photos, schemas, est-ce encombrant)? Est-ce qu'on peut trouver ca dans le commerce? si oui, peux- tu me donner quelques reference?
    Malheureusement, mon utilisation de ce type de capteur remonte à une quinzaine d'années déjà, et la doc (si je l'ai encore) doit être enfouie dans une pile de vieux cartons. Je ne me rappelle plus de la marque. De mémoire, il s'agissait à l'époque d'ampoules de 1 cm de diamètre sur 1,5 cm de haut, approximativement.

    Quant aux modèles plus récents, j'en ai vu passer quelques-uns sans en prendre la référence.


    Je viens de faire une petite recherche sur Internet, qui m'a donné ça comme réponse :
    Mesures.com - Inclinomètre bi-axial

    (circuits numériques intégrés au capteur ?)

    Je ne sais pas si c'est sérieux, ni même si l'annonce est toujours valable (le site indiqué semble inaccessible). La technologie a dû beaucoup évoluer depuis quinze ans, mais la résolution annoncée de 0,001° me paraît quand même énorme (quoique résolution n'est pas toujours synonyme de précision...) .
    Dernière modification par PA5CAL ; 19/09/2008 à 18h28.

  25. #20
    ibtihel

    Re : Inclinomètre

    Dernière modification par ibtihel ; 19/09/2008 à 18h34.

  26. #21
    PA5CAL

    Re : Inclinomètre

    Le second lien donné par ibtihel permet de retrouver un inclinomètre à ampoule deux axes. On voit nettement l'ampoule du capteur sur la photo:

  27. #22
    marmotte

    Re : Inclinomètre

    Citation Envoyé par mike21 Voir le message
    ma question peut devenir : quels types de capteur puis-je utiliser pour mesurer une inclinaison absolue (par rapport à la verticale)?précision :1 degrée et plage de fonctionement : +/- 45 degré (voir moins).

    marmotte,

    Comment peux-tu utiliser un accelerometre pour mesurer 2 angles? je n'ai pas saisi...
    il existe des accéléromètres 1, 2 et 3 axes, tu prends un accéléromètres 2 axes, chacun mesurera une inclinaison par rapport à son axe de référence, tout simplement.
    If the world doesn't change today, what would it be tomorrow?

  28. #23
    pas59le

    Re : Inclinomètre

    Bonjour
    Voici la méthode la moins chère
    http://www.blms.freesurf.fr/cligno/clignometre.html

  29. #24
    JEFF26

    Re : Inclinomètre

    Tu trouveras certaineùent la reponse à ton appli sur :
    http://www.sensel-measurement.com/in...tres-c-42.html

  30. Publicité
  31. #25
    JEFF26

    Re : Inclinomètre

    tu trouveras certainement la reponse a ton appli sur le site :
    http://www.sensel-measurement.com

  32. #26
    JEFF26

    Re : Inclinomètre

    Vous devriez consulter les inclinomètre sur le site de Sensel Measurement : http://www.sensel-measurement.com/in...tres-c-42.html

  33. #27
    maclag

    Re : Inclinomètre

    J'arrive après la bataille, comme souvent, mais voilà mes 2 cents:
    Utiliser un accéléromètre comme inclinomètre, c'est ce que font, comme dit plus haut, tous les smartphones (y compris l'iPhone), APN etc. qui sont capables de faire une rotation de l'image affichée si tu pivotes l'appareil.

    Une petite application note sur le sujet:
    http://www.memsic.com/data/pdfs/an-00mx-007.pdf

    Pour éviter de faire de la publicité pour une boîte en particulier, je vais insister pour préciser que bien sûr, c'est exactement la même chose avec tout accéléromètre 2 axes, qu'il vienne de Freescale, ADI, ST, Bosch, Kyocera, etc.

    Conclusion: Contacte les distributeurs, et prends le moins cher!
    Pour te faire une idée, si tu en prends beaucoup, sur le marché grand public, c'est vendu moins d'1$, donc 40$ pièce, c'est n'importe quoi.

    Tu peux aussi faire une petite recherche sur internet: y'a pas mal de gens qui ont utilisé ça pour stabiliser des engins volants radiocommandés.

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