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Introduction
Vous avez vu le capteur d'inclinaison utilisé dans toutes sortes d'appareils, mais qu'est-ce que c'est vraiment ? Dans ce guide ultime, je vais vous expliquer tout ce qu'il y a à savoir sur le capteur d'inclinaison. Quand l'utiliser, comment cela fonctionne, comment l'intégrer dans votre design, et plus encore !
Ce guide vous donnera un aperçu des bases. Il vous dira également tout ce que vous devez savoir sur les différents types de capteurs d'inclinaison. Ces capteurs d'inclinaison vont des types résistifs simples aux capteurs d'inclinaison complexes.
Capteur d'inclinaison
Qu'est-ce qu'un capteur d'inclinaison ?
C'est un type de capteur de mouvement qui détecte si un objet est incliné ou non. Utilisé pour détecter l'angle d'une surface. Il peut également être utilisé dans des applications telles que la robotique, les véhicules auto-équilibrés, les jeux vidéo, etc.
Les capteurs d'inclinaison sont généralement utilisés dans les applications robotiques où ils sont utilisés pour mesurer l'angle auquel un bras de robot est positionné. Ils peuvent également être utilisés dans d'autres applications où une mesure précise est nécessaire. Par exemple, lors de la mesure de la pente d'une colline ou pour déterminer si un objet est droit ou non.
Les capteurs d'inclinaison sont généralement constitués de deux composants électriques : une puce de capteur capacitif et un accéléromètre. Le puce de capteur capacitif est capable de détecter les changements dans Tension lorsqu'un objet conducteur le touche, tandis que l'accéléromètre fournit des informations sur la direction et l'étendue du mouvement.
Comment fonctionnent les capteurs d'inclinaison ?
Les capteurs d'inclinaison fonctionnent en détectant l'angle d'une surface. Ils peuvent être utilisés pour dire si quelque chose est incliné, et ils peuvent également être utilisés pour dire à quel point il est incliné. Pour ce faire, ils utilisent un ressort ou un poids qui bouge lorsqu'une surface est inclinée.
Lorsque vous inclinez le capteur, le ressort ou le poids s'éloigne de l'endroit où il devrait être. Le mouvement de cet objet provoque une décharge électrique actuel pour le traverser et générer un signal de sortie qui est ensuite envoyé à votre circuit imprimé ou ordinateur.
Les capteurs d'inclinaison utilisent un ou plusieurs accéléromètres pour mesurer l'inclinaison d'un objet. Un accéléromètre utilise la force de gravité pour mesurer l'accélération. Ainsi, lorsqu'un objet s'incline, il génère différents signaux en fonction de son orientation.
Le capteur aura également un circuit de conditionnement du signal qui prend le signal de l'accéléromètre et le filtre pour éliminer le bruit des autres sources. Il envoie ensuite ces données à un microcontrôleur pour traitement et stockage.
Le microcontrôleur traite ces informations à l'aide d'un algorithme qui détermine si un mouvement ou une inclinaison a été détecté en comparant les lectures précédentes avec les lectures actuelles. Le microcontrôleur renvoie ensuite ces informations via des protocoles de communication série en fonction de ce qui doit en être fait.
Capteur d'inclinaison et accéléromètre
Différence entre le capteur d'inclinaison et l'accéléromètre
Un capteur d'inclinaison et un accéléromètre sont tous deux des capteurs qui mesurent le mouvement. La différence entre eux est qu'un capteur d'inclinaison mesure à quel point l'appareil a été incliné, tandis qu'un accéléromètre mesure toutes sortes de mouvements.
Capteur d'inclinaison
Généralement utilisé pour la détection de mouvement, comme lorsque vous jouez à un jeu sur votre phone ou tablette et que vous voulez savoir s'il a été renversé. Ils peuvent également être utilisés pour détecter si quelque chose se trouve devant ou derrière l'appareil, afin que vous ne le heurtiez pas accidentellement lorsque vous l'attrapez. Par exemple, si vous tenez un iPad et que vous souhaitez l'utiliser comme machine à karaoké en le plaçant sur un support ou une table, vous pouvez utiliser un capteur d'inclinaison pour savoir si quelqu'un l'a heurté sans avoir besoin de le regarder directement.
Accéléromètre
A beaucoup plus d'utilisations que la simple détection de mouvement et d'orientation ; ils peuvent également être utilisés pour détecter la vitesse et la direction ! Ils sont couramment utilisés dans les smartphones pour suivre la vitesse à laquelle vous vous déplacez (et donc le nombre de calories que vous avez brûlées). Ces informations peuvent être utiles pour les applications de fitness, car elles permettent aux utilisateurs de savoir combien de calories ils ont brûlées pendant les entraînements.
Types de capteurs d'inclinaison
Dans le monde des capteurs d'inclinaison, il existe de nombreux types de capteurs. Chaque type a ses propres propriétés et applications uniques. Voici une liste des types de capteurs d'inclinaison les plus courants :
Capteur d'inclinaison du pendule solide
Capteur d'inclinaison du pendule solide
Ce type de capteur d'inclinaison utilise un pendule solide. C'est un petit appareil léger qui se compose d'un disque ou d'un poids attaché à un ressort. Le ressort est logé dans une gaine, ce qui permet au poids de se déplacer librement de haut en bas.
Le noyau de ce capteur est constitué d'une masse lourde, qui est suspendue par un fil. Le pendule est attaché à une carte de circuit électronique, qui contient des capteurs et des circuits de traitement du signal. Ces capteurs ont une sensibilité élevée, mais ils ne sont pas très précis.
Le capteur est attaché à l'objet qu'il va surveiller. Lorsque l'objet s'incline, le poids se rapproche légèrement ou s'éloigne de la gaine, provoquant un changement de capacité. Ce changement de capacité est détecté par un circuit électronique et interprété comme un changement d'inclinaison.
Capteur d'inclinaison du pendule liquide
Capteur d'inclinaison du pendule liquide
Basé sur le principe que l'angle de la surface d'un liquide dépend de la force gravitationnelle qui agit sur lui. Lorsqu'il n'y a pas de force, comme lorsque le capteur est au repos, la surface du liquide sera horizontale. Si une force gravitationnelle agit dessus, comme lorsqu'il est incliné, sa surface s'inclinera vers le bas.
Le capteur d'inclinaison du pendule liquide mesure cet angle à l'aide de deux petits aimants. Le premier aimant est attaché à un pivot et suspendu à une ficelle ou à un fil. Le deuxième aimant est attaché à un point fixe dans l'espace et suspendu à une autre ficelle ou à un fil. Lorsqu'aucune force n'agit sur le capteur, les deux aimants pendent directement de leurs cordes respectives. Cependant, si vous inclinez le capteur et appliquez une force vers le haut (par exemple en appuyant sur son sommet), l'un des aimants s'élèvera plus haut que l'autre en raison de son poids ou de sa masse plus élevée (le poids d'un objet divisé par sa masse ).
Capteur d'inclinaison du pendule à gaz
Capteur d'inclinaison du pendule à gaz
Type de capteur d'inclinaison qui utilise le principe de la flottabilité pour mesurer l'angle d'inclinaison du capteur.
Le capteur d'inclinaison du pendule à gaz se compose d'une chambre avec un piston mobile à l'intérieur. La chambre est remplie d'hélium ou d'un autre gaz plus léger que l'air, tel que l'azote. Le piston a un poids qui lui est attaché qui est plus grand que le poids du gaz à l'intérieur de la chambre. Lorsque l'angle change, la force de flottabilité agissant sur le piston et le poids change également. Cela les fait monter ou descendre les uns par rapport aux autres.
Lorsqu'un objet tourne autour de son axe et se déplace dans une position inclinée, il subit une force vers le haut qui agit à l'opposé de sa direction de mouvement et une force opposée vers le bas qui agit sur son centre de gravité. Cette force ascendante et descendante s'équilibre lorsqu'un objet est en équilibre, de sorte qu'il reste en place au repos. Cependant, lorsque quelque chose passe d'une inclinaison à une autre, une force déséquilibrée agit dessus. Cela le fait tomber jusqu'à ce qu'il atteigne à nouveau l'équilibre à un nouvel angle d'inclinaison où toutes les forces sont à nouveau équilibrées.
Spécifications clés lors du choix de vos capteurs d'inclinaison
Il existe une grande variété de capteurs d'inclinaison disponibles. Le type d'application, la quantité de force nécessaire pour incliner le capteur et la portée du signal sont quelques-uns des principaux facteurs à prendre en compte lors du choix d'un capteur d'inclinaison.
Les caractéristiques clés suivantes doivent être prises en compte lors du choix d'un capteur d'inclinaison :
Plage de commutation
Plage de commutation
Lors du choix de vos capteurs d'inclinaison, c'est la première chose importante à considérer. C'est la valeur maximale qu'un capteur peut mesurer. Vous voudrez garder cela à l'esprit lorsque vous planifierez votre système et déterminerez le type de capteurs d'inclinaison dont vous avez besoin à diverses fins.
La plage de commutation d'un capteur d'inclinaison fait référence à l'angle maximal auquel il peut détecter un changement d'inclinaison.
Plus la plage de commutation est élevée, plus la distance entre deux points qui déclenchera un changement d'inclinaison est grande. Si vous avez besoin que votre capteur soit capable de détecter de très petits changements d'inclinaison, vous pouvez envisager de choisir un capteur avec une plage de commutation élevée.
Précision de commutation
La précision de commutation de votre capteur détermine sa capacité à détecter l'angle de l'appareil. Par conséquent, dans quelle mesure il peut fournir des informations sur l'inclinaison ou non de quelque chose.
Une précision de commutation élevée est importante pour les applications où vous souhaitez savoir exactement de combien l'appareil a été incliné et dans quelle direction il a été incliné. Par exemple, si vous utilisez un capteur d'inclinaison pour détecter si quelqu'un utilise son téléphone en conduisant, vous avez besoin d'un haut niveau de précision. Vous pouvez savoir s'il tient son téléphone en biais ou s'il est simplement posé sur une surface plane sur ses genoux.
Fréquence du filtre
Fréquence du filtre
La fréquence de filtre d'un capteur détermine la bande passante sur laquelle il peut détecter un mouvement. Plus la fréquence du filtre est basse, plus la bande passante est large et plus il sera sensible aux mouvements rapides. En règle générale, une fréquence de filtre plus élevée signifie que le capteur sera moins sensible aux changements lents d'accélération, mais plus sensible aux changements rapides d'accélération.
La fréquence du filtre doit être choisie en fonction du type de mouvement que vous souhaitez détecter. Si vous essayez de détecter des mouvements très subtils, choisissez un haute fréquence filtre. Si vous souhaitez détecter de grands mouvements ou des mouvements qui se produisent sur une période prolongée, choisissez un filtre basse fréquence.
Nombre d'axes
Nombre d'axes
La première chose à considérer lors du choix d'un capteur d'inclinaison est le nombre d'axes qu'il est capable de détecter. Plus il peut détecter d'axes, plus grande est votre flexibilité pour le placer autour des objets que vous surveillez.
Le nombre d'axes disponibles sur un capteur d'inclinaison est important car il détermine le nombre d'axes que vous pouvez mesurer. Par exemple, si vous avez un capteur d'inclinaison à deux axes, vous ne pouvez mesurer le mouvement que dans deux directions. Si vous souhaitez mesurer la rotation autour d'un axe, vous avez besoin d'un capteur d'inclinaison à trois axes.
Le nombre d'axes affecte également la précision de vos mesures. Plus il y a d'axes, plus vos mesures seront précises.
Coût
Coût
Lors du choix d'un capteur d'inclinaison, le coût est un facteur clé. Les capteurs d'inclinaison varient en prix en fonction de leurs caractéristiques et du nombre dont vous avez besoin. Vous devez également déterminer si vous devez ou non acheter le capteur d'inclinaison en gros ou si vous pouvez vous permettre d'en avoir un ou deux à portée de main à tout moment.
Matières
Le matériau de vos capteurs d'inclinaison est une considération importante. Le matériau affectera la durabilité et la fiabilité des capteurs. Il est important de vous assurer que vous obtenez un produit de haute qualité qui durera longtemps. Certains matériaux sont plus courants que d'autres, mais cela ne signifie pas qu'ils sont meilleurs.
Comment tester un capteur d'inclinaison
Tout d'abord, mettez votre multimètre en mode test de continuité. Ensuite, mettez les sondes en contact avec les deux fils du capteur d'inclinaison. S'il y a une connexion, le multimètre devrait émettre un bip. S'il n'émet pas de bip, il n'y a pas de connexion entre les fils et vous devez vérifier que vos connexions sont bonnes.
Conclusion
Nous avons exploré une gamme de différents capteurs d'inclinaison, leurs utilisations et leurs types dans divers projets, ainsi que les avantages et les inconvénients de chacun. Nous espérons que ce guide vous a été utile. Nous avons également mentionné un certain nombre de facteurs à prendre en compte lors du choix du meilleur capteur d'inclinaison pour votre application. Lorsque vous les connaissez, les capteurs d'inclinaison sont un outil incroyablement flexible qu'il serait judicieux d'envisager pour une application donnée.