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Posté par Redbran le Vendredi 02/02/2018 à 12:00
De petits accéléromètres intégrés à des ailes d'avion

Alenia-C-27J-Spartan ©Techno-Sciencenet
Grâce à une enveloppe européenne, des chercheurs ont réussi à mettre au point une unité de mesure inertielle destinée à mesurer la déformation des ailes d'avion.

Clean Sky est le programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) en aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) le plus ambitieux jamais lancé en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...). Il vise à accélérer les progrès technologiques et accélérer la commercialisation de nouvelles solutions plus propres testées sur des appareils de démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur un ensemble...) en taille réelle. L'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la modification affectant la...) des nouveaux modèles aéronautiques en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de réduire l'empreinte écologique (L’empreinte écologique vise à traduire de manière facilement compréhensible l’impact d’activités humaines sur les écosystèmes et la...) des avions et du transport aérien (Le transport aérien est le secteur économique qui regroupe toutes les activités de transport en avion ou en hélicoptère.) appelle à une innovation sur toutes les pièces de l'appareil.

Dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) MICRO-IMU financé par l'UE, des chercheurs ont tenté de mettre au point (Graphie) un circuit intégré (Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou...) spécifique (ASIC). Cette micropuce abrite les accéléromètres du système micro-électromécanique.

Les scientifiques ont combiné plusieurs blocs fonctionnels sur une même puce. Les commutateurs représentent les principaux composants du bloc de conversion et multiplexage (Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support de transmission.) analogique/numérique. Ils permettent d'activer les électrodes de la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est...). Des transistors spécifiques ont été intégrés aux commutateurs afin d'assurer la stabilité sur toute la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) de tension (La tension est une force d'extension.). L'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) à charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) intégrée a permis de produire une tension de sortie proportionnelle à la valeur intégrée du courant d'entrée.

Une sonde thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...) a également été intégrée afin de mesurer la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) de la puce avec précision. La valeur est numérisée et enregistrée dans un registre. Selon les caractéristiques techniques, la plage (La géomorphologie définit une plage comme une « accumulation sur le bord de mer de matériaux d'une taille allant des sables fins aux blocs ». La plage ne se limite donc pas aux étendues de sable fin ; on...) de température est comprise entre -55 et 110 °C.

Le bloc de référence représente un autre composant essentiel de l'ASIC. Des références de tension élevées et précises sont essentielles au fonctionnement des convertisseurs analogiques/numériques (CAN), de l'amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) de charge et de la sonde de température (Jusqu'à l'invention du thermoscope de Galilée, les hommes étaient incapables de quantifier les températures. Les thermomètres virent bientôt le jour, et avec eux les unités comme le degré...). Une source de référence externe a été utilisée alors que les tensions dérivées peuvent être réduites grâce à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir...) série afin de compenser les erreurs de décalage des amplificateurs.

L'ASIC présente deux interfaces de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter-...). Etant donné les hauts débits de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) et les calculs en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel, la première interface série est exclusivement utilisée pour la transmission des données d'accélération alors que la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du...) autorise la lecture de la température mesurée et l'écriture dans le registre de configuration et de réglage. Pour éviter les interférences entre les CAN, chacune dispose de ses propres références, qui peuvent être réduites séparément.

Ces capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) compacts et légers devraient être intégrés aux ailes des avions. En participant au programme Clean Sky, le projet MICRO-IMU contribue à la création de nouveaux modèles d'avion plus écologiques.

Pour plus d'information voir:
- Final Report Summary - MICRO-IMU (MEMS-Accelerometer Miniaturisation of the analogue electronics in an Application Specific Circuit (ASIC))
- Final Report ANNEX

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
 
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