Ivaldi-Brunel, Horel, Le Fur, Joly Projet Electronique : Circuit d’interface d’un gyromètre Baptiste Ivaldi-Brunel Yoann Le Fur Bertrand Joly Thomas Horel 2006

Objectif du projet Concevoir un circuit générant une tension analogique proportionnelle à une vitesse de rotation. La mise en forme du signal issu du gyromètre devra permettre d’obtenir un signal d’amplitude 5V pour une variation de +/- 2rad/s. Pour pouvoir exploiter ce signal, il sera nécessaire de rejeter les différentes sources de bruit en basse fréquence (T°) et en hautes fréquences (parasites radio). Projet Electronique 2006

Cahier des charges FS1 FC2 FC1 Vitesse de rotation Circuit d’interface du gyromètre  Vitesse de rotation Signal de sortie Bruit FC2 FS1 FC1 Projet Electronique 2006

Fonction de service du circuit. FS1 : Générer une tension analogique de sortie proportionnelle à une vitesse de rotation d’entrée. Solution technique à la fonction de service FS1 : Utiliser un capteur gyromètre piézoélectrique. Projet Electronique 2006

Fonctions de contraintes du circuit. FC1 : Rejeter les différentes sources de bruit.  (en basse fréquences à cause des variations de température et en hautes fréquences à cause des parasites). Solution technique à la fonction de contrainte FC1 : Utiliser un filtre passe haut pour éliminer le bruit en basse fréquence et un passe bas pour celui en haute fréquence. FC2 : Obtenir un signal d’amplitude 5V en sortie pour une variation de +/- 2rad.s-1. Solution technique à la contrainte FC2 : Utiliser un diviseur de tension pour obtenir les valeurs souhaitées. Projet Electronique 2006

Le gyromètre C’est un capteur de vitesse angulaire piézoélectrique qui emploie le phénomène de la force de Coriolis, qui est produite quand une vitesse angulaire de rotation est appliquée au vibrateur. Celui-ci délivre une tension de sortie avec une amplitude proportionnelle à la vitesse de rotation. Projet Electronique 2006

Les filtres Pour réduire l'effet de dérive de la température en basse fréquence (due à la variation de température ambiante) Pour supprimer la composante de bruit parasite en haute fréquence autour de 22-25kHz (fréquence de résonance du capteur) Projet Electronique 2006

Calcul de dimensionnement [(Vout*j*C1*R1*w+Vref)*(R2+Z)/ (1+j*C1*R1*w)-Vref*Z]*(1/R2) = V1 R1=100K, R2=10k, R3=90K, C1=4.7µF, C2=1800pF, C3=4.7µF Projet Electronique 2006

Calcul de dimensionnement On rajoute au circuit un diviseur de tension afin de respecter les contraintes de dimensionnement désirées. V=V1*R5/(R5+R4)=V1/2 On à choisit de prendre R4 = R5 pour diviser le signal précédent par deux. Projet Electronique 2006

Respect 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). Projet Electronique 2006

Simulation sous DXP Projet Electronique 2006

Simulation sous DXP Simulation du signal émis par le gyromètre Résultats de la simulation Projet Electronique 2006

Conclusion L’utilisation d’un capteur gyromètre piézoélectrique nous a permis de générer une tension analogique, proportionnelle à la vitesse de rotation, calibrée grâce à des filtres passe haut et passe bas. Ce système s’utilise en modélisme aéronautique (ex : drone,….), ou, plus généralement, comme capteur de vitesse et/ou d’accélération dans des systèmes quelconques. Projet Electronique 2006

Problèmes rencontrés la simulation sous DXP n’a pas fonctionné ce qui a engendré un retard notable sur le planning que nous nous étions fixé. le dimensionnement des composants. la réalisation du montage réel. Projet Electronique 2006