EA01 - TD 6 - Etude de la régulation d'un accéléromètre
Les capteurs d'accélération permettent des mesures statiques de gravité comme des mesures dynamiques de vibration. On les retrouve comme élément sensible des Airbags et désormais ils sont intégrés dans les manettes des dernières consoles de jeux vidéos (prise en compte des mouvements du joueur et de l'inclinaison de la manette). Ces capteurs sont désormais miniaturisés, ils tiennent dans les dimensions typiques de (3 ∗ 3 ∗ 1mm3 ) et sont utilisés de plus en plus en mode asservi. Nous nous intéresserons ici à un accéléromètre associé à un mouvement purement rectiligne dont on notera l'accélération γ . L'accéléromètre est constitué d'une masse "sismique" m, retenue par un ressort de rappel de raideur k et soumise à un amortissement, du type frottement visqueux, de coecient λ. Dans le cadre de capteurs miniaturisés, on mesure le déplacement de la masse "sismique" par une détection capacitive ; on obtient ainsi un signal tension V qui est proportionnel au déplacement de la masse "sismique" au sein du capteur via un gain KV . L'accéléromètre sera utilisé en mode asservi par l'application d'une force F qui permet de ramener la masse à sa position d'équilibre (obtenue sans accélération) lorsqu'elle subit une accélération γ . La commande de cette force F se fait à partir de la tension de mesure V. Cette force est considérée comme directement proportionnelle à la tension de mesure ; on lui associe alors un gain KF . Elle vient s'opposer à l'eet de l'accélération γ qui s'applique sur la masse.

Fig.

1  Schéma de principe d'un accéléromètre à masse sismique

On notera γ(p) l'accélération que l'on cherche à mesurer, X(p) la position de la masse "sismique", F (p) la force de contre-réaction et V (p) la tension permettant d'avoir une image électrique du déplacement de la masse.

I - Mise en équation
1. A partir des données, complétez le schéma-bloc suivant qui représente le fonctionnement du capteur en boucle