Gyroscope: tout ce que vous devez savoir

Module gyroscope

De nombreux projets électroniques nécessitent un élément de gouvernance, et cela se fait en ayant un gyroscope ou gyroscope. Cet élément peut également détecter des mouvements ou des tours de l'appareil, et aider à générer une réaction contre ce mouvement. Par exemple, s'il s'agit d'une commande, elle pourrait pivoter dans le sens où l'utilisateur souhaite contrôler un élément ou un jeu vidéo.

Les applications d'un gyroscope, comme vous pouvez l'imaginer il y en a beaucoup, comme celui intégré par les smartphones pour pouvoir savoir quand l'écran a été tourné et effectuer des actions de contrôle sur le système d'exploitation, pour manipuler des véhicules ou des personnages de jeux vidéo, etc. Il est également intégré dans certains ordinateurs portables pour déterminer que l'équipement a été abandonné et ainsi pouvoir éteindre le disque dur (HDD) à temps pour empêcher la tête de heurter le disque rotatif et de se casser, etc.

Ils peuvent également être utilisés pour systèmes de guidage, pour savoir où va un appareil. Cela sert à la fois aux robots autonomes et à d'autres systèmes qui doivent être correctement orientés sans intervention ou avec intervention de l'utilisateur. Les drones ont aussi ce type d'éléments installés, et même des lunettes de réalité virtuelle, réalité augmentée ou mixte, pour pouvoir adapter l'image que l'on voit en fonction du mouvement de l'utilisateur ...

Aussi dans le industrie militaire Il a eu de nombreuses applications, comme être capable de guider les premières roquettes et missiles qui pourraient être orientés vers une cible d'une meilleure manière grâce à ces gyroscopes. De plus, cela, associé aux systèmes satellitaires modernes tels que le GPS, peut avoir une très haute précision.

Comme tu peux le voir, les applications sont nombreuses, et sûrement vous, en tant que fabricant, avez plus en tête pour votre futur projet de bricolage ...

Un peu d'histoire

Effet gyroscope

El sens de l'orientation cela a été nécessaire pendant de nombreuses années, surtout avec la navigation. Les premiers systèmes étaient basés sur une toupie, comme celle du XVIIIe siècle par le britannique John Serson. Avec lui, il entendait donner un autre usage à la toupie pour pouvoir localiser l'horizon en haute mer lorsque la visibilité était réduite ou nulle.

Peu à peu les dispositifs d'orientation évoluaient jusqu'au premier gyroscope en tant que tel non irait jusqu'en 1852, avec l'invention de Foucault. Il est apparu comme le produit d'une expérience visant à démontrer la rotation de la Terre. Un élément avec un pendule qui pourrait montrer ce virage de manière simple.

Petit à petit, les dispositifs mécaniques ont évolué avec la prolifération des industries aéronautique et militaire des torpilles et des missiles. Il est nécessaire de souligner dans ce sens la Gyro Sperry Corp, pour l'industrie militaire et qui est devenu l'un des premiers concepts directionnels et modernes.

Après cela, ils commenceraient à se raffiner, à réduire en taille, à augmenter en termes de précision jusqu'à ce qu'ils atteignent les systèmes actuels. électronique et miniaturisé grâce à des technologies telles que MEMS. De cela, nous avons déjà vu quelque chose dans le MPU6050 article de ce même blog.

Comment fonctionne un gyroscope?

Gyroscope MEMS

Le gyroscope ou gyroscope est basé sur le effet gyroscope. Il s'agit d'un phénomène qui se produit lorsqu'un dispositif formé par un disque monté sur un axe horizontal, autour duquel le disque tourne librement à grande vitesse. Si un observateur maintient l'axe du fond avec la main gauche et l'axe du devant avec la droite, en abaissant la main droite et en élevant la gauche, il ressentira un comportement très particulier.

Ce que l'observateur ressentira, c'est que le gyroscope pousse votre main droite et tire votre main gauche. C'est ce que l'on appelle l'effet gyroscope. Je ne sais pas si vous avez déjà tenu dans votre main un disque dur mécanique (HDD) avec des vitesses de rotation élevées (7200 RPM), quand il est en fonctionnement, mais vous observerez sûrement qu'il a une certaine inertie lorsque vous le déplacez, quelque chose comme ça c'est ce que je vous parle ici ...

Eh bien, ce phénomène est utilisé par les gyroscopes conventionnels pour pouvoir savoir quand un mouvement se produit. Bien que le courant dispositifs microélectroniques embarqués Dans les dispositifs technologiques auxquels il est fait référence dans cet article, ce sont des éléments sophistiqués qui capturent le déplacement angulaire par unité de temps ou la vitesse de rotation d'un corps autour de son axe, en utilisant un effet différent.

Ils obtiennent de très bonnes précisions grâce au MEMS avec un effet connu ressemble à Coriolis. Dans ce cas, il a été découvert par le Français Gaspard-Gustave Coriolis en 1836. L'effet est observé dans un référentiel tournant lorsqu'un corps est en mouvement par rapport audit référentiel. Il consiste en une accélération relative du corps dans ledit système de rotation. Ladite accélération sera toujours perpendiculaire à l'axe de rotation du système et à la vitesse du corps.

L'objet dans ce cas subit une accélération du point de vue de l'observateur en rotation, comme s'il y avait une force irréelle sur l'objet qui l'accélère. C'est une force de Coriolis de type inertiel ou fictif, grâce à laquelle elle peut être mesurer la vitesse angulaire, intégrer la vitesse angulaire par rapport au temps, le déplacement angulaire, ou simplement savoir si un objet s'est déplacé ...

Plus précisément, dans un Capteur de type MEMS, vous avez une petite puce à l'intérieur de laquelle a été implémenté un gyroscope d'une taille allant de 1 à 100 microns, c'est-à-dire encore plus petit qu'un cheveu humain. Ce dispositif est suffisant pour que lors de sa rotation, une petite masse de résonance se déplace avec les changements de vitesse angulaire, produisant à son tour des signaux électriques à très faible courant qui seront lus et interprétés par les circuits de commande.

Caractéristiques à observer dans un gyroscope

puce de gyroscope

Certaines des caractéristiques à prendre en compte pour choisissez un gyroscope pour votre projet eson:

  • Rango: la vitesse angulaire maximale qu'il pourra mesurer ne doit pas dépasser la portée maximale du gyroscope que vous choisissez. Cependant, vous devez également avoir la meilleure sensibilité possible, ce qui est obtenu en faisant en sorte que la portée du gyroscope ne soit pas beaucoup plus élevée que ce dont vous avez besoin.
  • Interface: Ce n'est pas trop un problème, puisque 95% des gyroscopes du marché ont une sortie analogique, bien qu'il y en ait avec une interface numérique de type SPI ou bus I2C.
  • Nombre d'essieux: comme dans les accéléromètres, c'est quelque chose de très important. Ils n'ont généralement pas autant d'axes disponibles que dans le cas des accéléromètres, mais plus il y en a, mieux c'est. Aujourd'hui, des 3 axes ont commencé à apparaître, ce qui est une très bonne chose. Mais la plupart des modèles ont 1 ou 2 axes, ce qui devrait être suffisant pour la plupart des projets. Dans les 3 axes, vous devriez consulter les informations du modèle pour savoir quel axe mesure le virage, car les deux autres peuvent également mesurer le tangage et le roulis d'un objet, tandis qu'un autre mesure le tangage et le lacet.
  • Consommation: une autre des caractéristiques importantes, car si votre projet dépend d'une batterie ou d'une cellule, vous devez en choisir une qui consomme peu d'énergie. En général ce n'est pas trop, la consommation moyenne se situe généralement autour de 100 micro ampères. Certains plus avancés auront une fonction de suspension de l'alimentation lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
  • Extra: certains peuvent avoir des extras, tels que des capteurs d'accéléromètre, des thermomètres, etc., dans le même module.

Aussi, si vous achetez modulesIls auront la puce et un PCB avec quelques extras qui faciliteront leur intégration avec Arduino, par exemple, en fournissant des broches de connexion et d'alimentation, etc.

Gyros que vous pouvez acheter

Plusieurs des gyroscopes que vous pouvez acheter comme l' MPU6050 qui comprend également un accéléromètre. Nous l'avons déjà décrit dans un autre article, mais à part cela, il y en a d'autres que vous pouvez facilement intégrer dans vos projets électroniques avec Arduino.

  • Vous pouvez acheter un gyroscope comme le ST Microélectronique LPY503AL. C'est l'un des plus populaires, et vous pouvez lire sa fiche ici.
  • Vous pouvez également utiliser le capteur inertiel comme Aucun produit trouvé.,Aucun produit trouvé. e Aucun produit trouvé., en plus du MPU6050 ...

Sa connexion et son intégration avec Arduino dépendront de chaque modèle et fabricant. Mais ce n'est pas compliqué. Vous pouvez vérifier leur fiches techniques et brochage pour savoir comment les gérer. La question est de savoir comment ils fonctionnent pour savoir calculer le déplacement angulaire et que votre code dans Arduino IDE l'interprète et génère une action en conséquence ...


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