Mesure d’accélération sur pendule simple avec LIS3DH (Interface I2C)

 

Mesure d’accélération sur pendule simple

 

Conditions d’utilisation :

Vidéo sur youtube : http://youtu.be/aSi8hnvdRdw

Poids de la masse à l’extrémité du pendule : 750 gr

Rayon au centre de la masse :R=40 cm

 

Axe d’accélération du capteur

 

pendule_xy.jpg

 

 

Caractéristiques du capteur :

Alimentation typique : 3V3

Pleine échelle : 2G – 4G – 8G – 16G

 

 


 

Diagramme : Identique à l’exemple de mesure d’accélération suivant un axe

lis3dh_1axe_diag.gif

OPEN USB : Ouverture du PORT

INIT : Utilisation des 8 pages mémoire par entrée

CONFIG LIS3DH : VI donné dans les VI applicatifs (modifiable par l’utilisateur) – 2 adresses I2C possibles – Echelle 2G, 4G, 8G ou 16G

SET INPUT I2C : Entrée 0 (1 seul entrée dans ce cas) – 2 octets par donnée – Fréquence I2C à 400kHz – 1 mot de commande à envoyer (correspond aux adresses des registres à lire) – Axe fourni l’adresse du premier registre à lire.

SET TIME : Fixe la base de temps (1 = 100µs) – En sortie : affichage de la période d’échantillonnage en ms réellement appliquée.

START : Mode de déclenchement en single (1) – Déclenchement sur l’entrée 0 – Déclenchement réglable en mg – Front montant (1)

Lecture mémoire de 5•8 pages mémoire, soit 5120 données (lecture dès qu’une page est remplie)

Division par 32 et multiplication par l’échelle pour avoir une graduation en mg.


 

Résultats obtenus :

1er cas : Accélération suivant x (accélération radiale). Le pendule est lâché avec un angle initial de 90 degrés.

Le capteur est soumis à l’accélération radiale (V/R) et à l’accélération de l’apesanteur g•cos(θ)

Le bras du pendule est soumis à 3 fois le poids de la masse dans sa position basse, conformément à la formule m•(3•cosθ -2cosθ0)   - θ0 angle initial.

Le déclenchement de la mesure est réalisée sur front montant, avec un niveau de -1500mg.

La mesure comporte dans ce cas 5120 points avec une période d’échantillonnage de 1ms. La durée totale de la mesure est donc de 5120 ms.

Le pendule est amorti, et la valeur finale de l’accélération suivant cet axe est de -1000 mg, l’accélération de l’apesanteur.

 

pendule_A0_90.gif

 

2ème  cas : Accélération suivant x (accélération radiale). Le pendule est lâché avec un angle initial de 60 degrés.

Le bras du pendule est soumis à un poids compris entre 2m et 0,6m.

Valeurs théoriques : m•(3cos(60)-2cos(60))=0,5•m et m•(3cos(0) – 2cos(60))=2•m

 

5120 points de mesure à une période d’échantillonnage de 2ms

pendule_A0_60.gif

3ème  cas : Accélération suivant x (accélération radiale). Le pendule est lâché avec un angle initial de 45°.

Pendule soumis à un poids théorique compris entre :

m•(3cos(45)-2cos(45))=0,7•m et m•(3cos(0) – 2cos(45))=1,6•m

 

5120 points de mesure à une période d’échantillonnage de 1ms

 

pendule_A0_45.gif

4ème  cas : Accélération suivant x (accélération radiale). Le pendule est lâché avec un angle initial de 90 degrés.

Mesure sur 10240 points, à une période d’échantillonnage de 10ms. Soit une durée totale de mesure de 102,40 secondes.

On retrouve au départ le poids exercé sur le bras du pendule compris entre 0 et 3•m

Lorsque la vitesse du pendule tend vers 0, l’accélération suivant l’axe x tend vers l’accélération de l’apesanteur (1000 mg).

pendule_A0_90_10240pts.gif

 


 

5ème  cas : Accélération suivant y (accélération tangentielle). Le pendule est lâché avec un angle initial de 90 degrés.

Au départ l’angle est de 90°, on retrouve l’accélération de l’apesanteur de 1000mg.

Le pendule est ensuite lâché. Le capteur est soumis à l’accélération tangentielle dV/dt et à l’accélération de l’apesanteur g•sin(θ).

N’apparaît donc plus sur le graphe que l’accélération due aux forces de frottement.

 

pendule_A90_axeY.gif