Projets Génie Electrique 2004

P03A13

REALISATION D'UN CAPTEUR INERTIEL 3 DIMENSIONS

Etudiants : Arnaud Cabrespine et Guillaume Junier
Tuteur Technique : François Berry
Tuteur Industriel : Pascal Fickenger

INTRODUCTION

Le projet est une collaboration entre le CUST et le LASMEA (LAboratoire des Sciences et des Matériaux pour l'Électronique et l'Automatique). Il consiste à concevoir un capteur inertiel en trois dimensions. Ce capteur sera inclus dans un capteur de vision intelligent faisant l'objet d'un projet d'une plus grande importance : le projet OMNIBOT réalisé par un étudiant effectuant une thèse. Ce capteur de vision intègre différentes fonctionnalités qui sont :


Notre capteur devra effectuer le point numéro 3.

Cahier des charges:

Les valeurs retournées par le capteur inertiel devront être sous forme numériques et signées afin d'être analysées et traitées par le capteur de vision intelligent. Le capteur inertiel devra pouvoir:

• Mesurer des accélérations de quelques g et des vitesses de rotations de quelques dizaines de deg/s.
• Être autonome.
• Avoir une fréquence d'acquisition la plus grande possible.
• Être le plus petit possible (contrainte la plus importante).
• Consommer le moins de puissance possible.

Le capteur sera donc composé de:

• Capteurs permettant la mesure des grandeurs physiques.
• Mise en forme de signal (filtrage).
• Convertisseurs analogiques numériques.
• Interfaçage avec le capteur intelligent.

Solutions retenues:

Le choix des différents capteurs (accéléromètres et gyroscopes) a été très difficile car ils devaient pouvoir satisfaire notre application. De nombreux capteurs sont proposés sur Internet mais peu d'entre eux sont disponibles. Afin que la carte soit la plus petite possible, nous avons choisi un convertisseur analogique numérique avec échantillonneur/bloqueur qui permet de faire la conversion de 8 voies distinctes. En effet, si nous avions opté pour des convertisseurs traditionnels, il aurait fallu placer 8 convertisseurs et utiliser un composant pour réaliser l'interface. Grâce à cette solution nous nous affranchissons de la contrainte de taille. C'est donc le capteur intelligent qui pilotera le convertisseur. Nous avons réalisé le programme VHDL permettant de réaliser cette fonctionnalité.

État d'avancement :

Le capteur se décompose en deux cartes car il faut que les axes des capteurs soient placés de manière à ce que les mesures soient les plus pertinentes possibles. Le travail de conception des cartes est donc très minutieux. Nous avons réalisé une des deux cartes, l'autre doit être réalisée par un ingénieur du LASMEA car elle intégrera d'autres fonctionnalités. Le calibrage était initialement inclus dans le projet mais au fur et en mesure de nos travaux, nous nous sommes aperçus que cette étape sera très long a réaliser. Le calibrage du capteur fera donc l'objet d'un stage pour un étudiant de DEA.

MOTS-CLEFS

électronique numérique/analogique, convertisseurs, accéléromètres, gyroscopes, FPGA, VHDL, traitement du signal, amplification, circuit imprimé, inertie, filtrage.