Un accéléromètre est un capteur qui mesure l’accélération non gravitationnelle linéaire de l’appareil sur lequel il est fixé. L’accélération peut être statique, comme la gravité ou dynamique, comme un choc contre un autre objet. Tout comme la gravité, l’accélération s’exprime en g : 1 g = 9,81 m/s². Contrairement à un gyroscope, il ne peut pas mesurer une vitesse rotative. Pour mesurer l’accélération en 3 dimensions, on utilise un ensemble de 3 accéléromètres formant un accéléromètre triaxial.
Il existe de nombreux types d’accéléromètres, répondant à des besoins différents. Il ne s’agit pas d’une invention récente puisque c’est le mathématicien George Atwood qui inventa le premier accéléromètre au XVIIIe siècle. C’est avec l’essor de l’industrie automobile que les accéléromètres ont commencé à être vraiment utilisés pour rendre les véhicules plus efficaces et plus sûrs. Au fil des années, la technologie a évolué pour aboutir à l’utilisation d’accéléromètres piézoélectriques et d’accéléromètres Mems, les accéléromètres les plus répandus aujourd’hui.
À quoi sert un accéléromètre ?
Un accéléromètre est utilisé dès lors que l’on souhaite effectuer et utiliser des mesures d’accélération sur un appareil. Mesurer l’accélération permet notamment de calculer la vitesse, le déplacement, les vibrations et les chocs de l’appareil, quelle que soit sa taille. On trouve des accéléromètres sur :
les smartphones ;
les coussins de sécurité dans les voitures ;
les manettes de consoles de jeux vidéo ;
les montres connectées ;
les appareils photo ;
les ordinateurs portables ;
divers véhicules et machines ;
des bâtiments.
Que ce soit dans les smartphones, les tablettes tactiles, les drones ou encore les consoles de jeux vidéo, les accéléromètres sont devenus des composants électroniques indispensables dont dépendent une multitude d’applications. Adafruit Triple-Axis Accelerometer – ±2/4/8g @ 14-bit – MMA8451. © adafruit, Fickr, CC by na-sa 2.0
Les accéléromètres sont aussi utilisés dans de nombreuses industries et sciences, comme la biologie marine, la volcanologie et la médecine. Selon le type et la taille d’un accéléromètre, son utilisation principale diffère. C’est, par exemple, grâce aux accéléromètres présents dans les montres et les smartphones que les sportifs peuvent compter le nombre de pas qu’ils font. C’est aussi avec à un accéléromètre qu’un smartphone peut faire pivoter l’orientation de l’écran.
Comment fonctionne un accéléromètre ?
Un accéléromètre utilise le principe fondamental de la dynamique, appelé aussi seconde loi de Newton. Il stipule que la somme des forces extérieures appliquées à un solide est égale à la dérivée de la quantité de mouvement par rapport au temps. Autrement dit, la somme des forces extérieures est égale à la masse multipliée par l’accélération exprimée en m/s². Un accéléromètre est formé d’une masse attachée à une surface fixe grâce à un ressort. Lorsque la masse se déplace, on en déduit l’accélération en fonction du coefficient du ressort et de la distance parcourue par la masse. Il existe plusieurs méthodes pour mesurer cette distance. Elles peuvent être résistives, capacitives ou inductives.
L’accéléromètre piézoélectrique
Grâce à sa polyvalence, l’accéléromètre piézoélectrique est un des accéléromètres les plus utilisés au niveau industriel pour la mesure des vibrations. Il utilise un cristal, une céramique, souvent du titanate de zirconate de plomb, qui se charge électriquement quand il est soumis à une déformation. Lorsque l’accéléromètre subit une accélération, une tension électrique est générée, cette tension permettant de calculer la distance parcourue par la masse et donc son accélération.
L’accéléromètre Mems
Mems est l’acronyme de « microelectromechanical systems », ce que l’on peut traduire par microsystème électromécanique, un type de technologie qui s’est développé à partir des années 1970. On retrouve ce type d’accéléromètre, généralement de type capacitif, dans les smartphones et autres appareils mobiles ou de petite taille. La capacité entre deux plaques d’un condensateur est mesurée électroniquement. Une plaque est fixe et l’autre est attachée à la masse. On en déduit la distance entre les deux plaques qui varie avec l’accélération et donc l’accélération.
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