Quelles sont les différences entre un gyroscope, un accéléromètre et un magnétomètre?

Quelle est la différence entre un gyroscope à 3 axes, un accéléromètre à 3 axes et un magnétomètre à 3 axes? Comment fonctionnent ces capteurs? Pourquoi les trois sont-ils utilisés dans certains appareils tels que smartphones, tablettes, quadcoptères, etc.?

Ce sont trois capteurs utiles pour déterminer la position et l’orientation, mais ils mesurent différentes choses.

• Un magnétomètre mesure les champs magnétiques. Étant donné que la terre a un champ magnétique important, le magnétomètre peut être utilisé comme un compas. En tant que tel, il est utile de déterminer l'orientation absolue dans le plan NESW .
• Un accéléromètre mesure les accélérations. Ceci est utile pour mesurer les changements de vitesse (directement, car l'accélération est la première dérivée temporelle de la vitesse) et les changements de position (en intégrant le signal). Ils sont généralement utilisés pour mesurer de petits mouvements. Notez également que la gravité agit comme une accélération continue vers le haut (selon le principe d'équivalence d'Einstein), de sorte qu'un accéléromètre multiaxes peut également être utilisé comme capteur d'orientation absolue dans le plan UP-DOWN .
• Un gyroscope mesure soit les changements d’orientation (gyroscope normal ou gyromètre à taux d’intégration), soit les changements de vitesse de rotation (gyroscope à taux de rotation ).

La raison pour laquelle ces capteurs sont combinés est qu’ils excellent dans différents domaines. Par exemple, pour un orientation, un magnétomètre a une précision médiocre pour un mouvement rapide, mais une déviation pratiquement nulle avec le temps. Un schéma d'intégration utilisant des gyroscopes, par contre, réagit rapidement et avec précision aux changements, mais accumule de vastes erreurs au fil du temps. Cela nécessite également de partir d'une orientation connue, car il ne réagit qu'aux changements.

La combinaison des entrées de ces capteurs permet une détermination rapide et précise de la position et de l'orientation avec une faible dérive dans le temps.

Ensemble, ces capteurs sont également appelés unités de mesure inertielle ou IMU. Vous pouvez trouver plus d'informations sur la page wikipedia pour ce terme . Notez que l'unité n'est pas à proprement parler purement inertielle lorsque vous ajoutez des magnétomètres, mais cette nomenclature est largement utilisée.