Projet Electronique :

Projet Electronique :Projet Electronique :

Baptiste Ivaldi-BrunelBaptiste Ivaldi-BrunelYoann Le FurYoann Le FurBertrand Joly Bertrand Joly Thomas HorelThomas Horel

Circuit d’interface d’un gyromètre

Projet Electronique 2006Projet Electronique 2006 22

Objectif du projetObjectif du projet

Concevoir un circuit générant une tension analogique Concevoir un circuit générant une tension analogique proportionnelle à une vitesse de rotation.proportionnelle à une vitesse de rotation.

La mise en forme du signal issu du gyromètre devra La mise en forme du signal issu du gyromètre devra permettre d’obtenir un signal d’amplitude 5V pour une permettre d’obtenir un signal d’amplitude 5V pour une variation de +/- 2rad/s.variation de +/- 2rad/s.

Pour pouvoir exploiter ce signal, il sera nécessaire de Pour pouvoir exploiter ce signal, il sera nécessaire de rejeter les différentes sources de bruit en basse fréquence rejeter les différentes sources de bruit en basse fréquence (T°) et en hautes fréquences (parasites radio).(T°) et en hautes fréquences (parasites radio).


Cahier des chargesCahier des charges

Circuit d’interface du gyromètre

Vitesse de rotation

Signal de sortie

Bruit

FC2

FS1

FC1


Fonction de service du circuit.Fonction de service du circuit.

Fonction de service :Fonction de service :

FS1FS1 : Générer une tension analogique de sortie : Générer une tension analogique de sortie

proportionnelle à une vitesse de rotation d’entrée.proportionnelle à une vitesse de rotation d’entrée.

Solution technique à la fonction de service Solution technique à la fonction de service FS1FS1 : :

Utiliser un capteur gyromètre piézoélectrique.Utiliser un capteur gyromètre piézoélectrique.


Fonctions de contraintes du circuit.Fonctions de contraintes du circuit.

Fonctions de contrainte :Fonctions de contrainte :FC1FC1 : Rejeter les différentes sources de bruit. : Rejeter les différentes sources de bruit. (en basse fréquences à cause des variations(en basse fréquences à cause des variationsde température et en hautes fréquences à de température et en hautes fréquences à cause des parasites).cause des parasites). Solution technique à la fonction de contrainte Solution technique à la fonction de contrainte FC1 FC1 ::Utiliser un filtre passe haut pour éliminer le bruit en basseUtiliser un filtre passe haut pour éliminer le bruit en bassefréquence et un passe bas pour celui en haute fréquence.fréquence et un passe bas pour celui en haute fréquence.

Fonctions de contrainte :Fonctions de contrainte :FC2FC2 : Obtenir un signal d’amplitude 5V en sortie pour une : Obtenir un signal d’amplitude 5V en sortie pour unevariation de +/- 2rad.s-1.variation de +/- 2rad.s-1. Solution technique à la contrainte Solution technique à la contrainte FC2 FC2 ::Utiliser un diviseur de tension pour obtenir les valeursUtiliser un diviseur de tension pour obtenir les valeurssouhaitées.souhaitées.


Le gyromètreLe gyromètre

C’est un capteur de vitesse angulaire C’est un capteur de vitesse angulaire piézoélectrique qui emploie le phénomène piézoélectrique qui emploie le phénomène de la force de Coriolis, qui est produite de la force de Coriolis, qui est produite quand une vitesse angulaire de rotation est quand une vitesse angulaire de rotation est appliquée au vibrateur.appliquée au vibrateur.Celui-ci délivre une tension de sortie avec Celui-ci délivre une tension de sortie avec une amplitude proportionnelle à la vitesse une amplitude proportionnelle à la vitesse de rotation. de rotation.


Les filtresLes filtres

Pour réduire l'effet de dérive de Pour réduire l'effet de dérive de la température en basse la température en basse fréquence (due à la variation fréquence (due à la variation de température ambiante)de température ambiante)

Pour supprimer la composante Pour supprimer la composante de bruit parasite en haute de bruit parasite en haute fréquence autour de 22-25kHz fréquence autour de 22-25kHz (fréquence de résonance du (fréquence de résonance du capteur)capteur)


Calcul de dimensionnementCalcul de dimensionnement

R1=100K, R2=10k, R3=90K, C1=4.7µF, C2=1800pF, C3=4.7µF

[(Vout*j*C1*R1*w+Vref)*(R2+Z)/ (1+j*C1*R1*w)-Vref*Z]*(1/R2) = V1


On rajoute au circuit un diviseur de tension afin de respecter les contraintes de dimensionnement désirées.

On à choisit de prendre R4 = R5 pour diviser le signal précédent par deux.

V=V1*R5/(R5+R4)=V1/2

Calcul de dimensionnementCalcul de dimensionnement


Respect des contraintes imposéesRespect des contraintes imposées

Selon les documents constructeur la vitesse maximale du gyroscope est de +/- 300°/s soit 5.23 rad/s (5,23 = (300*2*pi)/360).

La tension maximum correspondant à cette valeur de vitesse maximum est donc de 1.551V (0.3*0.67+1.35 = 0.201+1.35=1.551).

On veut donc obtenir une variation de 5V pour +/– 2rad/s soit dans le cas maximum, pour une variation de +/- 5.23 rad/s on aura une variation de 13.075V (13.075 = 5.23*5/2).


Simulation sous DXPSimulation sous DXP


Simulation du signal émis par le gyromètre Résultats de la simulation

Simulation sous DXPSimulation sous DXP


ConclusionConclusion

L’utilisation d’un capteur gyromètre piézoélectrique nous a L’utilisation d’un capteur gyromètre piézoélectrique nous a permis de générer une tension analogique, proportionnelle permis de générer une tension analogique, proportionnelle à la vitesse de rotation, calibrée grâce à des filtres passe à la vitesse de rotation, calibrée grâce à des filtres passe haut et passe bas.haut et passe bas.

Ce système s’utilise en modélisme aéronautique (ex : Ce système s’utilise en modélisme aéronautique (ex : drone,….), ou, plus généralement, comme capteur de drone,….), ou, plus généralement, comme capteur de vitesse et/ou d’accélération dans des systèmes vitesse et/ou d’accélération dans des systèmes quelconques.quelconques.


Problèmes rencontrésProblèmes rencontrés

la simulation sous DXP n’a pas fonctionné ce qui a la simulation sous DXP n’a pas fonctionné ce qui a engendré un retard notable sur le planning que nous nous engendré un retard notable sur le planning que nous nous étions fixé.étions fixé.

le dimensionnement des composants.le dimensionnement des composants.

la réalisation du montage réel.la réalisation du montage réel.

Documents

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