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capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire



  1. #1
    comode

    capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire


    ------

    Bonjour,

    Voilà, je voulais me fabriquer un gyroscope électronique, capable de me donner un angle par rapport à un plan (sur un axe).
    J'ai commandé vite fait des ENC-03R pensant que c'était ce qu'il fallait d'apres la description ebay. Seulement voilà, maintenant qu'ils sont là et que je lis la datasheet, je m’aperçoit que la 1er ligne dit "this product is an angular velocity sensor"... oups... Ca ne donne donc pas du tout un angle mais bien une vitesse angulaire.

    Bon, dans l'absolue, je pourrais effectivement m'amuser à déduire la position à chaque échantillonnage, mais ça me parait... risqué...

    Aussi, quelqu'un saurait-il si il existe de vrais capteur gyroscopique sous forme de composants électroniques et capable de faire ce dont j'ai besoin ?

    En vous remerciant

    -----

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  3. #2
    Antoane
    Responsable technique

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Bonjour,
    Formellement, un gyroscope donne un angle par rapport à une direction de référence (http://fr.wikipedia.org/wiki/Gyroscope) (qui dérive, mais c'est une autre histoire).
    D'un manière générale, on aime pas trop calculer des intégrales, à cause des offsets.

    Par exemple :
    http://www.analog.com/en/mems-sensor...EMS_Gyroscopes
    http://www.st.com/web/en/catalog/sen...er/FM89/SC1288
    ...
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  4. #3
    PA5CAL

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Bonsoir
    Citation Envoyé par comode Voir le message
    quelqu'un saurait-il si il existe de vrais capteur gyroscopique
    Mais ce composant est un vrai gyroscope ! Tu sembles une vision erronée de ce que sont ces appareils et ce qu'ils permettent de mesurer.

    Les gyroscopes sont naturellement affectés d'une dérive angulaire, de sorte qu'ils ne peuvent pas durablement conserver une orientation donnée, ni donc fournir directement une mesure d'angle absolu, sans un lourd système de compensation. Quelle que soit la technologie mise en œuvre, tout ce qu'ils permettent de mesurer efficacement, c'est la vitesse angulaire, autrement dit la variation de la position angulaire rapportée au temps.

    Si tu souhaites mesurer l'angle entre deux positions, alors il suffit intégrer (à l'aide d'un intégrateur) le signal produit durant le déplacement entre celles-ci. Et si tu souhaites obtenir une indication de l'angle absolu, alors il faudra repérer une position de référence à l'aide d'un dispositif de mesure extérieur, puis y ajouter les variations déduites par l'intégration du signal dans le temps.


    Quoi qu'il en soit, la valeur d'angle obtenue ne restera valable que durant un temps limité, du fait de la dérive du gyroscope et de l'imperfection des systèmes de compensation envisageables. Les systèmes gyroscopiques mécaniques donnant directement un angle en étant également affectés, cet angle est affecté d'une erreur croissante dans le temps, et le problème à traiter est équivalent à celui des capteurs donnant la vitesse angulaire.
    Dernière modification par PA5CAL ; 08/01/2014 à 01h19.

  5. #4
    PA5CAL

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    ... En effet, dans ce cas il faut estimer la vitesse de dérive, et l'intégrer dans le temps afin d'évaluer l'angle absolu recherché.

    Comme dit Antoane, « on aime pas trop calculer des intégrales, à cause des offsets ». Mais dans le cas des gyroscopes, il n'y a simplement aucun moyen de faire autrement.

    Je dirais donc que si tu souhaites absolument utiliser un gyroscope, le modèle que tu as cité pourrait tout de même convenir compte tenu du traitement qui doit être réaliser sur l'information délivrée.

    Mais si c'est la mesure directe d'un angle que tu recherches, alors je te conseillerais plutôt de t'orienter vers un tout autre dispositif (optique, à accéléromètre, ou autres, en fonction du contexte).

  6. #5
    comode

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    * * * Cool : je viens de trouver le bouton "restaurer le contenu auto-enregistré" je pensait avoir perdu mon pavé que j'avais rédigé entre les réponses de PA5CAL * * *

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    BonsoirMais ce composant est un vrai gyroscope ! Tu sembles une vision erronée de ce que sont ces appareils et ce qu'ils permettent de mesurer.
    ...
    Bhé le gyroscope, c'est ce qu'ils mettent dans le compas de mon Cesna pour pouvoir conserver une orientation de référence (le nord), ce dernier pouvant conserver sa position de référence indépendamment du mouvement de l'avion, et c'est ce que je cherche à obtenir (sur le plan vertical). Je cherche donc bien à avoir un angle par rapport à une direction de référence (Tu paraphrases juste ma question Antoane).

    En vérité, je cherche à connaitre une déviation par rapport à la verticale, mais sur un dispositif qui sera soumis en permanence à des accélérations erratiques et aléatoires sur les 3 axes, ce qui rend impossible l'utilisation d'un accéléromètre pour trouver l'axe vertical (et je ne vois ce que je peux utiliser comme référence dans ces conditions).

    Quand à l'intégration de la vitesse angulaire, en numérique et donc par échantillonnage, je pense que je serais dans les choux en quelques secondes d'utilisation...

    Et j'avais effectivement omis le problème déviation... J'ai du penser que le problème ne se poserait pas sur un capteur "electronique"... Remarque que le dispositif n'est pas destiné à marcher plus d'une heure, ce qui limite le problème de la déviation.

    Une idée pour résoudre ce problème ?

    * * * et vu qu'entre temps, j'ai lu la 2eme partie de la réponse... * * *

    A ma place, vous feriez comment sachant que mon truc doit être fait pour être secoué ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    PA5CAL

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    La centrale inertielle de ton Cesna est loin de se limiter à un simple gyroscope, et encore moins à un petit composant ne coûtant que quelques euros et n'offrant qu'une précision de plusieurs pourcents.

    Avec les gyroscopes MEMs du commerce (qui sont principalement utilisés dans les stabilisateurs d'image sur les APN et les caméras), il ne faut pas compter tenir une position angulaire plus de quelques minutes, voire quelques secondes si l'on secoue le dispositif.

    Si tu souhaites t'en tenir à la solution de la centrale inertielle (gyroscopes + autres capteurs + calculateur pour les différentes compensations), il te faudra certainement débourser plusieurs dizaines de milliers d'euros pour t'offrir un système présentant une précision et une robustesse suffisantes.


    Il serait plus sage de tenter de mesurer l'angle par rapport à une référence extérieure, à l'aide d'une caméra, de capteurs optiques ou de capteurs magnétiques, par exemple. Le type de solution dépend bien entendu de la situation dans laquelle le dispositif se trouvera... et dont tu ne nous as pour l'instant rien dit.

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  10. #7
    Bluedeep

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    La centrale inertielle de ton Cesna est loin de se limiter à un simple gyroscope, .
    Sous toutes réserves, je ne pense pas que comode parle ici d'une centrale inertielle (à moins qu'il ait un jet d'affaire style Cessna Citation) mais plutôt du "conservateur de cap", c'est à dire un simple compas gyroscopique qu'on aligne au décollage sur la direction de la piste et qu'on réaligne périodiquement en vol horizontal stabilisé sur le compas magnétique de bord. Contrairement à la centrale inertielle, tous les avions même les plus petits et même certains ULM sont équipés de cet instrument. (il fait parti de la liste des trois instruments gyroscopiques aéronautiques "basiques" : conservateur de cap, bille-aiguille, horizon artificiel - ce dernier étant un peu moins basique).

  11. #8
    PA5CAL

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Citation Envoyé par Bluedeep Voir le message
    Sous toutes réserves, je ne pense pas que comode parle ici d'une centrale inertielle (à moins qu'il ait un jet d'affaire style Cessna Citation) mais plutôt du "conservateur de cap", c'est à dire un simple compas gyroscopique qu'on aligne au décollage sur la direction de la piste et qu'on réaligne périodiquement en vol horizontal stabilisé sur le compas magnétique de bord.
    Oui certainement, au temps pour moi. Il était tard, et je n'ai pas fait dans le détail.

    Il n'empêche (et c'est le fond de mon propos) qu'il ne s'agit pas d'un simple gyroscope à quelques euros, et qu'il est au contraire nécessaire d'y mettre le prix pour atteindre un bonne précision (précession très réduite) et de disposer d'une référence extérieure pour garder une direction durant un temps raisonnable, notamment lorsque le dispositif est secoué.

  12. #9
    _asm_

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Et pourquoi pas une bousole ?

  13. #10
    Bluedeep

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Citation Envoyé par _asm_ Voir le message
    Et pourquoi pas une bousole ?
    On va supposer que tu parles d'un capteur fluxgate, car récupérer le signal d'une boussole mécanique, c'est délicat (même si ça existait avant, sur les pilotes auto de bateau et sur les systèmes d'entretien d'estime pour les récepteurs satellites utilisant l'ancien système Transit - ancêtre du GPS - à l'époque où les capteurs fluxgate étaient moins répandus).

    Le problème des capteurs fluxgate c'est qu'ils ne fournissent une indication valide que si ils restent assez près de l'horizontal et, bien entendu, ne peuvent que mesurer une différence horizontale d'angle.

  14. #11
    _asm_

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Il y a des chips qui font boussole 3d qu'il suffit de coupler à un accéléromètre.
    Un peu de math... Et le tour est joué

  15. #12
    comode

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    j'ai effectivement quelques composants "boussole 3d" en stock (des HMC5883L), mais ils me posent 2 problèmes :
    - ils sont quasiment impossible à souder de façon artisanale... Ils font 3mm de coté, et ont 16 pins LPCC, sous le boitier.
    - le circuit doit être contenu dans un boitier métallique

    Je m'excuse si je ne rentre volontairement pas dans le détail de mon application pour contenir au maximum les hors sujets. L'idée est de maintenir à la bonne inclinaison une antenne à haut gain (rien qu'avec cette petite phrase par exemple, je viens d'en dire assez pour que le sujet dévie complètement sur pourquoi tu utilises pas une antenne X plutôt qu'une antenne Y, ou pourquoi tu compenses pas simplement en augmentant la puissance rayonnée...).

    En vous remerciant.

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  17. #13
    Bluedeep

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Citation Envoyé par comode Voir le message
    j'ai effectivement quelques composants "boussole 3d" en stock (des HMC5883L), mais ils me posent 2 problèmes :
    - ils sont quasiment impossible à souder de façon artisanale... Ils font 3mm de coté, et ont 16 pins LPCC, sous le boitier.
    - le circuit doit être contenu dans un boitier métallique.
    A vrai dire, je pense que pour s'assurer de la mesure il faudrait pouvoir s'assurer de la stabilité horizontale du circuit via un gyro : il me semble que la composante verticale du champs magnétique terrestre n'est pas tout à fait verticale et varie suivant les endroits.

  18. #14
    comode

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Je viens de penser à un truc... Il me semble qu'en aéromodélisme, il existe des horizons artificiels à base de capteur IR capable de "voir" l'horizon (ils sont constitué de 4 capteurs sur un même plan et regardant à 90° les un des autres)... Je suppose que ça doit être quelque chose de binaire, genre de vois la terre ou je vois le ciel, et qu'on déduit de plusieurs capteur la position.

    Quelqu'un en sait un peu plus sur le fonctionnement de ce genre de dispositif ?

  19. #15
    ftorama

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Un accéléromètre ne serait pas plus adapté?

    En "statique", il mesure la gravité et toute dérive de l'horizontale fera apparaître une composante non nulle sur les axes x ou y.
    Quand un homme a faim, mieux vaut lui aprendre à pecher que de lui donner un poisson.

  20. #16
    PA5CAL

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Citation Envoyé par comode Voir le message
    L'idée est de maintenir à la bonne inclinaison une antenne à haut gain (rien qu'avec cette petite phrase par exemple, je viens d'en dire assez pour que le sujet dévie complètement sur pourquoi tu utilises pas une antenne X plutôt qu'une antenne Y, ou pourquoi tu compenses pas simplement en augmentant la puissance rayonnée...).
    Comme il s'agit de maintenir l'antenne dans une direction donnée, on pourrait imaginer, si les conditions s'y prêtent, que la référence extérieure dont je parlais puisse être fournie par la cible de cette antenne, par exemple sous forme optique (poursuite visuelle), ou bien en tirant partie de l'onde radio incidente si cette cible est l'émetteur.

  21. #17
    Ridezebigone

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    Bonour,
    concernant les magnétomètres : il existe des petites cartes d'adaptation pour les bidouilleurs , exemple :
    https://www.sparkfun.com/categories/83

    les magnétomètres (3D) peuvent faire office d'inclinomètres mais sous certaines conditions : pas de pièces magnétiques à proximité, pas de champs HF non plus ... selon la précision désirée, il faut compenser (déclinaison et inclinaison magnétique locale) et faire une compensation magnétique pour les fer durs (pour compenser les perturbations magnétiques locales dues aux pièces métalliques qui ne bougeront pas).

    si tu veux seulement régler le tilt de ton antenne, mieux vaut un accéléromètre non? ça te donne l'angle grâce à la pesanteur ... y'a qu'un SINUS à faire ! (valable pour un équipement statique) . c'est moins cher et plus fiable vu ton environnement L'avantage du magnéto sera que tu pourras aussi régler l'azimut pour pointer vers ton autre E/R.

    A+

  22. #18
    Ridezebigone

    Re : capteur gyroscopique, mais qui ne donne un angle, pas une vitesse angulaire

    oups, pas vu que ton système était mobile...

    donc oubli l'accéléromètre

    ayant été confronté à ce type de "désir", la solution ne passe que par une IMU et une bonne tartine de soft (kalmann & Co). Mieux vaut que tu commences à regarder dans les projets open source dédiés aux drones et autre machins volants à 3 hélices et plus. J'avais commencé à me documenter là dessus, il y a des projets très poussés sur ces sujets mais il faut s'accrocher pour assimiler les notions de maths derrière tout ça pour l'adapter à ton besoin.
    Dernière modification par Ridezebigone ; 08/01/2014 à 18h35.

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