Compas Fluxgate Sommaire : Etude fonctionnelle

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1 Compas Fluxgate Sommaire : Etude fonctionnelle
- présentation du système - diagramme SADT Principe physique et fonctionnement - explication du principe physique - fonctionnement du fluxgate - exemples - quelques comparaisons

2 Etude Fonctionnelle Innovation se répandant dans les années 1980, le compas fluxgate est un instrument de mesure qui délivre le cap magnétique d’un bateau, d’un avion.. C’est un système statique en association avec un microcontrôleur , proposé à un prix plutôt correct ( de 200 à 700 euros environ ) pour les performances qu’il propose.

3 Diagramme SADT du fluxgate

4 SADT du Compas Fluxgate, hors contexte du pilote automatique

5 Principe Physique et fonctionnement
Le compas fluxgate existe sous diverses formes, mais le principe de fonctionnement reste le même. On place une barre de fer dans la direction Est-Ouest, perpendiculaire au champ magnétique terrestre (Nord-Sud). On enroule autour quelques spires de fils, et on applique un signal sinusoïdal. Une autre bobine identique sur cette barre de fer sert de récepteur. Le signal reçu sur cette bobine est exactement le même que le signal émis.

6 Qu’est ce que la saturation?
Imaginons que la ferrite soit composée de petits aimants microscopiques dont les aimantations sont réparties de façon aléatoires. Lorsque la ferrite se magnétise sous l'effet du courant dans la bobine, les petits aimants s'orientent progressivement dans un sens donné. Au delà d'un certain courant, les petits aimants sont tous orientés dans le même sens et le matériau ne peut pas s'aimanter davantage. Il ne peut contenir davantage d'énergie : c'est ce que l’on appelle la saturation.

7 Quel rapport avec le fluxgate?
Si l’on augmente le courant dans notre bobine, la ferrite sature et la sinusoïde reçue commence à s’aplatir symétriquement. De même en approchant un aimant d’une extrémité du barreau, la saturation change. Si l’on change la direction du barreau initialement Est-Ouest, le champ terrestre déforme le signal reçu. On peut donc trouver la direction Nord-Sud. (la sinusoïde reçue est la plus dissymétrique )

8 Et la direction Est-Ouest ?
Pour l’obtenir, il suffit de placer un second barreau, identique, perpendiculairement au premier. L’analyse des deux signaux permet de déterminer le cap magnétique.

9 La composition du fluxgate
En pratique, le compas fluxgate existe sous diverses formes, le principe de fonctionnement reste le même. Il faut ajouter un microprocesseur gérant la lecture des signaux. On obtient le cap à une fraction de seconde près. C’est donc un système très performant.

10 Exemples de fluxgate

11 Quelques comparaisons :
Le fluxgate étant un compas électronique on peut le comparer à : Un compas magnétique, équipant par exemple un avion. Ce sont des compas peu précis donnant des indications fausses dès que l’avion n’est plus dans une trajectoire rectiligne, et influencés par les autres instruments de bord. Il existe également des compas satellitaires exploitants les signaux reçus par des antennes et des compas gyroscopiques utilisant l’orientation de l’axe de rotation d’une toupie