Accéléromètre comportement étrange

[sylverb9]

Bonjour,
Je suis en train de faire plusieurs essai grâce à accéléromètre " ADXL335" monter avec un arduino.

Tous ce passe bien je mesures des accélération pour des mouvement simple; mise en œuvre d'un gyroscope, accélération en ligne droite ou courbe, etc.. tous est cohérent jusqu'ici

Ce matin j'ai placé mon module électronique dans une boite et je l'ai lancer en l'air sur quelque mètre. ( une peu comme un ballon de rugby).
Et lorsque je relève mes mesures je remarque que pendant la durée du "vol", mon accéléromètre mesure 0G, 0 m/s² dans tous les axes....

Je sais que lors d'un simple chute libre, droite et sans pertubation la gravité n'est pas mesuré par le capteur. mais dans ce cas, la trajectoire est parabolique sur plusieur mètre.. Une explication??

Merci !
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[gts2]

Bonjour,

Si vous êtes en chute libre que le mouvement soit vertical (donc avec une vitesse horizontale initiale nulle) ou non (composante horizontale), vous êtes toujours en chute libre.
Dit autrement la chute libre verticale n'est qu'un cas particulier, le cas général est le mouvement parabolique.

[sylverb9]

Ok je veux bien. Mais pourquoi j'ai 0g alors? tout le module bouge ce qui provoque fatalement des accélération et décélération... il devrais y avoir un mesures. du au minimum à la poussée initiale. De plus la forme parabolique est comparable au un mouvement circulaire non uniforme. ainsi il y a une composant teangeantielle et centripède. je ne les retrouve absolument pas dans mon 0g.

[gts2]

Tout le module bouge ce qui provoque fatalement des accélération et décélération.

On va dire accélération au sens vectoriel, ce n'est pas le fait que le module bouge qui provoque des accélérations, mais la présence du champ de pesanteur, de l'air qui freine ...

Il devrait y avoir des mesures dues au minimum à la poussée initiale.

Oui, il doit y avoir une valeur non nulle quand vous le lancez, mais comme vous le dites vous-même, c'est la poussée initiale, une fois celle-ci disparue...

De plus la forme parabolique est comparable au mouvement circulaire non uniforme. ainsi il y a une composant tangentielle et centripède. je ne les retrouve absolument pas dans mon 0g.

Tangentielle va de concert avec normale pas centripète, mais oui on est d'accord.

Pour comprendre, il faut voir le principe de l'accéléromètre, cela se trouve facilement sur Internet, disons qu'on mesure la déformation d'une structure assimilée à un système masse-ressort.
On se place en régime permanent dans le référentiel de l'accéléromètre : somme des forces = , soit
En chute libre, a=g donc la déformation est nulle et l'indication de l'accéléromètre aussi.

En fait, bien sûr, vous n'avez pas une vraie chute libre (frottement de l'air), donc vous devez mesurer une faible valeur (avec le bon calibre)

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Tu viens de redécouvrir l'avion zero G !

[albanxiii]

Décomposez le mouvement : composante verticale = chute libre, composante horizontale = mouvement rectiligne uniforme.

[sylverb9]

ok, très interressant en effet !

En fait je fais ca pour répondre à un projet qui m'as été donné.
j'ai des capteurs de pression et des accéléromètre. grace à ces données, je dois pouvoir retracé la trajectoire d'un petite fusée à air comprimé. (style fusée à eau mais avec plus de punch)

Cela vous parraît-il réalisable?

J'ai relancé ma boite mais cette fois si avec beaucoup plus de force ( à la main), j'ai don sur mon graphique une augmentation soudaine, courte et très élevée de l'accélération (35m/s²) . suivit d'une second ou les accélération sont réduite mais pas égal à 0g, c'est plutot comparable à une période de sinusoide (max -2m/s² et min + 2 m/s²). Après cette seconde ( qui correspond à mon "vol") de nouveau une accélération très brusque (mon "attérisage").

avant j'aivais sensiblement la même chose mais avec un véritable 0 m/s² pendant le vol.

Qu'es ce que vous en pensez?

[gts2]

Si vous avez lancé "avec beaucoup plus de force", la vitesse devait être plus élevée, et les forces de frottement fluide aussi.
Tant qu'à la sinusoïde, la boite ne tournait pas par hasard ? Et dans ce cas, les axes de l'accéléromètre tournaient avec.

Pour la fusée, si c'est vertical, pourquoi pas, si la trajectoire s'incurve, là cela devient plus compliqué : de nouveau les axes vont tourner et il faudra connaitre les angles

[sylverb9]

Si la trajectoire s'incurve , c'est possible de le calculer, j'ai déjà calculer la trajectoire avec l'accéléromètre attacher à une roue de vélo
Une trajectoire circulaire revient plus ou moins au même qu'une trajectoire parabolique.

effectivement elle tournais quel rapport avec une sinusoïde ? de plus pourquoi ca fonctionnerais avec une fusée si ca ne marche déjà pas quand je le lance à la main?

[mach3]

Pour prendre les choses à l'envers et vous faire réfléchir, posez votre accéléromètre immobile sur le sol, que mesure-t-il ?

m@ch3

[sylverb9]

je sais ce que cela fait, j'ai déjà reussit à réaliser le gyroscope basé sur les les 1g mesurables en étant statique (dit dans le 1er post ). mais je n'arrive pas vraiment à voir le rapport avec le fait que la fusée me donnerais des valeur exploitable et non un lancé à la main. je comprend le principe du vol zero g. mais j'ai beau reflechir quelque chose m'échappe.

[invite33096041]

Bonjour,

Ce matin j'ai placé mon module électronique dans une boite

Voir si votre "module" est isolé ou pas. Le fait d'obtenir une différence de mesures en le mettant dans une boîte montre qu'ainsi, il a obtenu une isolation par rapport à l'extérieur, qui n'existait pas avant. Comme si votre "module" est un appareil primaire, muni d'une masse support, à mesurer, et d'une autre masse uniquement destinée à commander les actions de l'accéléromètre, jointe à celle-ci par une biellette libre de tourner sans contraintes sur un axe, tout ceci sans enveloppe protectrice.

Et ben voilà la différence, tout est là. Avec la boîte, plus de frottement entre votre module et l'atmosphère, plus de poussée directe de celle-ci sur le module. lorsque vous l'envoyez en l'air, votre module ainsi isolé suit sa ligne d'univers sans aucune contrainte, force, soit sans déviation, dès la date, la micro seconde, où vous le lâchez (vous arrêtez alors de l'accélérer ).

Seule reste la gravitation, qui par essence laisse les accéléromètres à zéro. Et ceci quelque soit la courbe de sa trajectoire mesurée dans tout système de coordonnées (la masse témoin de l'accéléromètre suit une ligne d'univers strictement parallèle à la masse à mesurer).

Jusqu'à sa rencontre avec le sol, qui l'accélère de nouveau vers le haut, de la valeur de la gravitation sur terre (donc ici l'accéléromètre réagit un peu moins un peu moins que dans la phase de lancement, bien sûr).
Entre-deux (si dans une boite), pot de balle, pas de frottements, l'ensemble objet + son accéléromètre constitue un ensemble suivant une seule ligne d'univers.

Bien à vous. bisou.

[gts2]

Mais je n'arrive pas vraiment à voir le rapport avec le fait que la fusée me donnerais des valeur exploitable et non un lancé à la main. je comprend le principe du vol zero g. mais j'ai beau réfléchir quelque chose m'échappe.

Votre lancé à la main vous donne des résultats exploitables : mesures 0=a-g, donc a=g. Vous connaissez l'accélération, il n'y a plus qu'à intégrer.

[gts2]

Si la trajectoire s'incurve , c'est possible de le calculer, j'ai déjà calculer la trajectoire avec l'accéléromètre attacher à une roue de vélo

Une différence essentielle, vous connaissez le comportement de la roue (disons roulement sans glissement), vous avez donc pu corriger l'effet de g sans trop de problème.
Qu'avez-vous fait exactement dans le cas du vélo ?
Dans le cas de la fusée, si son comportement est idéal (vitesse selon l'axe de la fusée), la correction est elle aussi facile.

Effectivement elle tournais quel rapport avec une sinusoïde ? de plus pourquoi ca fonctionnerais avec une fusée si ca ne marche déjà pas quand je le lance à la main?

Supposons, pour simplifier, une accélération a constante selon Y parallèle au sol, votre bidule tournant à w dans le plan XY (donc les axes xy de votre bidule idem), ax=a*cos(wt) et ay=a*sin(wt)

[Biname]

Bravo !

D'un point de vue théorique, pour qu'il y ait une accélération/décélération, il faut qu'une force agisse (voir les lois de Newton) F=m.a
Lors du 'vol', si on néglige les forces de frottement, aucune force ne s'exerce sur le mobile : l'accéléromètre ne mesure donc rien.
La gravité est très contre-intuitive, lorsqu'un objet est en chute libre, il ne subit aucune accélération , c'est là que tu cales ! C'est ce qu'essayent de t'expliquer GTS2 et Mach3

Si tu disposais d'un accéléromètre 6DOF, tu mesurerais aussi la rotation de l'objet selon les trois axes. Cette rotation explique probablement la sinusoïde dont tu parles ??? ... mais là, je suis probablement perdu aussi dans la contre intuitivité de la gravité .

Nos smartphones contiennent tous un accéléromètre - souvent 6DOF - et des applications gratuites tracent la variation de l'accélération selon les trois axes. Leur sensibilité est impressionnante, posé sur le bureau, il détecte un léger tapotement de doigt.
J'utilise celui-là : Accelerometer Analyzer de mobile tools (200 lectures par seconde IIRC). Un physicien doit craquer !
Nos smartphones possédent aussi un magnétomètre 3 axes ... aussi 1€ sur les mêmes sites de vente.

Caractéristiques de ces accéléromètres :
https://www.analog.com/media/en/tech...ts/ADXL335.pdf
Sur EBAY, Ali, ..., on trouve des accéléromètres 6DOF(degrés de liberté) pour 1€ port compris MPU6050 par exemple.
https://invensense.tdk.com/wp-conten...Datasheet1.pdf

Biname

[Biname]

Si la trajectoire s'incurve , c'est possible de le calculer, j'ai déjà calculer la trajectoire avec l'accéléromètre attacher à une roue de vélo Une trajectoire circulaire revient plus ou moins au même qu'une trajectoire parabolique.

Pas vraiment, la roue remonte ... ...

effectivement elle tournais quel rapport avec une sinusoïde ? de plus pourquoi ca fonctionnerais avec une fusée si ca ne marche déjà pas quand je le lance à la main?

Salut,

Pas se décourager, ça va marcher !

Biname

[mach3]

Si tu disposais d'un accéléromètre 6DOF, tu mesurerais aussi la rotation de l'objet selon les trois axes. Cette rotation explique probablement la sinusoïde dont tu parles ??? ... mais là, je suis probablement perdu aussi dans la contre intuitivité de la gravité .

Nos smartphones contiennent tous un accéléromètre - souvent 6DOF - et des applications gratuites tracent la variation de l'accélération selon les trois axes. Leur sensibilité est impressionnante, posé sur le bureau, il détecte un léger tapotement de doigt.
J'utilise celui-là : Accelerometer Analyzer de mobile tools (200 lectures par seconde IIRC). Un physicien doit craquer !
Nos smartphones possédent aussi un magnétomètre 3 axes ... aussi 1€ sur les mêmes sites de vente.

D'ailleurs la combinaison acceleromètre+gyroscope+magnét omètre permet de reconstruire l'accélération coordonnée dans le référentiel terrestre. Par exemple l'appli mobile "physics toolbox" propose une fonction "mètre de force g", qui donne l'accélération propre, mesurée simplement par l'accéléromètre (donc 9.8m/s² si le mobile est posé sur une table, et 0 si il est en chute libre*), et une autre fonction "accéléromètre linéaire", qui donne l'accélération coordonnée et qui pour cela effectue un calcul à partir des mesures de l'accéléromètre, du gyroscope et du magnétomètre (et il indique 0 si posé sur une table et 9.8m/s² si en chute libre).

*: prévoir de quoi réceptionner le mobile à la fin de la chute libre

m@ch3

[sylverb9]

Pour calculez ma roue, je la place à l'horizontal, ainsi le vecteur gravité est dans l'axes Z. Le X me donne la normal et le Y la centripède. Intégration et MCUA me donne ma trajectoire.

Pour le cas d'une roue à la vertical voici ce que j'aimerais faire, imaginons ma roue dans un référenciel cartésiens X,Y chaque point de ma roue subit un mouvement MRUA en x et en y, mettons ax' et ay'.
mon accéléromètre me donne ma normal aX et ma centripède aY (sans oublier que la gravité ce perd la dedans). je commence ma mesure au point le plus haut de la roue tel que ax' = aX et que ay' = aY. par la suite, mes accélération du capteur aX et ay' vont suivre le cercle en se décalant d'un certain angle à chaque point. je devrais pouvoir calculez cet angle et le transposer avec un peut de trigo pour obtenir mes composante ax' et ay'. Avec ces composante je sais que je dois enlevé la gravié sur ay' et le tour est joué.

De plus cela pourrais fonctionner avec ma fusée car si j'enlève la gravité, j'obtient a=-g lorsqu'il est en vol.

[Biname]

Salut,

De plus cela pourrais fonctionner avec ma fusée car si j'enlève la gravité, j'obtient a=-g lorsqu'il est en vol.

Ben oui, c'est ça que tu dois faire : dès que le mobile 'vole', il subit une accélération verticale -g due à la pesanteur, pour qu'il 'monte', il faut a_verticale>|g| ...
epicétou. Puisque tu 'intègres', il te suffira de faire une intégration numérique, selon x, y et z : MRUA comme tu dis ou passer en vectorielle mais là ??? vais essayer de me souvenir mais sur ce forum, je vais me faire doubler .

Si tu comprends l'anglais : https://www.youtube.com/watch?v=Z07t...e=youtu.be&t=1

Biname

Biname

[gts2]

De plus cela pourrais fonctionner avec ma fusée car si j'enlève la gravité, j'obtient a=-g lorsqu'il est en vol.

En chute libre a=g pas -g.

Attention au sens que vous donnez à "enlever la gravité", si c'est enlever l'effet de la gravité OK, sinon on rappelle que la mesure m est m=a-g, donc pour avoir l'accélération à partir de la mesure, il faut ajouter g.
La datasheet de adxl335 indique clairement que lorsque l'axe des x est dans le même sens que la gravité, la sortie au repose est -g.

[sylverb9]

si j'utilise un accéléromètre 6axes, pouvant donnée la rotation autour d'un axes, es ce que cette rotation serais égal à zéro aussi durant le "vol"?

[gts2]

Si j'utilise un accéléromètre 6axes, pouvant donnée la rotation autour des axes, est-ce que cette rotation serait égal à zéro aussi durant le "vol"?

Non justement le but des 6 axes est de pouvoir déterminer l'accélération en combinant les données de l'accéléromètre et celle du gyroscope.
Si les données du gyroscope restaient à zéro, cela voudrait dire que les axes ne tournent et dans ce cas, la correction est aisée : on fait le zéro au repos et on lance, et dans ce cas mesure=accélération.

Remarque sur ma remarque sur -g : cette remarque suppose que l'on parle de vecteur : en chute libre , soit
Si vous mettez un axe vertical ascendant et que vous projetez cela donne effectivement a=-g.