Malgré la popularité croissante des capteurs d'inclinaison MEMS, les capteurs d'inclinaison électrolytiques restent un standard pour les applications industrielles, comme l'explique Shawn Orr, ingénieur chez The Fredericks Company.
En raison notamment de leur utilisation répandue dans les applications commerciales, les capteurs d'inclinaison et les accéléromètres MEMS sont plus répandus et souvent plus facilement reconnus par les concepteurs et les consommateurs. Malgré ce fait, les capteurs d'inclinaison électrolytiques ont continué à montrer une croissance significative de leur popularité pour les applications industrielles au cours des dernières années. Certaines de ces applications comprennent les véhicules de construction, les outils de construction comme les niveaux laser, le nivellement des véhicules de loisirs, le positionnement mobile par satellite et la surveillance géophysique et structurelle. Dans ces applications, la durée de vie des produits est mesurée en années et non en mois, et la précision des capteurs est d'une importance cruciale pour l'utilisateur final. Il est également essentiel que cette précision soit maintenue aussi longtemps que le produit de l'utilisateur final reste sur le terrain.
Le coût de la haute précision
La précision est la mesure de performance la plus importante pour tout capteur d'inclinaison, que la plupart des fabricants spécifient en combinant plusieurs spécifications, y compris, mais sans s'y limiter, la répétabilité, la dérive, la linéarité et la performance en fonction de la température. Il existe des différences considérables dans la précision, et plus particulièrement la répétabilité, offerte par les capteurs d'inclinaison MEMS disponibles dans le commerce par rapport aux capteurs d'inclinaison électrolytiques. Les capteurs d'inclinaison électrolytiques moins coûteux peuvent offrir une répétabilité allant de ±0,001° (±5 secondes d'arc) à ±0,1°, tandis que les capteurs électrolytiques haut de gamme offrent une répétabilité inférieure à la seconde d'arc. Cette précision extrême n'est offerte que par les capteurs d'inclinaison MEMS les plus coûteux, qui nécessitent souvent plusieurs composants de support coûteux, ce qui augmente encore le coût total du produit final.
Prise en charge des coûts des composants
De petites variations de tension peuvent avoir un effet significatif sur la précision des capteurs d'inclinaison MEMS. Plus précisément, elles peuvent provoquer une dérive dans le temps et la température, ce qui peut nécessiter un réétalonnage du capteur. Pour obtenir des performances optimales, des alimentations en tension très précises et stables (et très coûteuses) doivent être intégrées dans les conceptions qui utilisent des capteurs d'inclinaison MEMS pour des applications industrielles ou de haute précision. En comparaison, le principe de mesure ratiométrique utilisé pour les capteurs d'inclinaison électrolytiques les rend beaucoup moins sensibles aux variations de tension et permet l'utilisation d'alimentations électriques moins coûteuses.
Longévité et durabilité
Un autre facteur qui peut avoir un impact significatif sur les performances d'un capteur d'inclinaison est sa durabilité environnementale. Dans ce cas, les capteurs d'inclinaison MEMS peuvent être limités par leurs options d'emballage et leurs plages de température. En comparaison, les capteurs d'inclinaison électrolytiques disponibles sur le marché offrent une plage de température de fonctionnement de -40 °C à 85 °C, avec des plages de température de stockage allant de -55 °C à 125 °C et sont livrés en standard dans un emballage hermétique.
Une autre façon dont la durabilité environnementale peut affecter les performances des capteurs d'inclinaison MEMS au fil du temps est la modification des propriétés des matériaux. Si vous simplifiez la conception d'un capteur MEMS et que vous le considérez comme un ressort auquel est fixée une masse d'épreuve, sa constante élastique changera au fur et à mesure que le ressort se déplacera pendant la durée de vie du capteur et sera exposé à des chocs, des vibrations et des températures extrêmes. À l'inverse, les capteurs électrolytiques ne contiennent aucune pièce mobile et ne présentent donc aucune dégradation de performance due aux chocs, aux vibrations ou aux températures extrêmes au fil du temps. Les options d'emballage et de montage des capteurs d'inclinaison électrolytiques comprennent quelques options différentes, certaines pouvant être soudées directement sur une carte de circuit imprimé et d'autres pouvant être montées à l'extérieur et câblées sur une carte de circuit imprimé. La possibilité de montage par trou traversant assure une connexion robuste et permet de garantir plus facilement l'alignement du capteur, ce qui peut être plus difficile avec un boîtier de capteur d'inclinaison MEMS à montage en surface.
Simplicité de l'intégration
On pense souvent à tort que les capteurs d'inclinaison électrolytiques sont plus difficiles à intégrer dans une conception que les capteurs d'inclinaison MEMS, car les capteurs électrolytiques nécessitent des composants CA pour un signal de commande CA. La réalité est qu'un capteur électrolytique peut être intégré avec tous les composants CC, y compris un microcontrôleur (qui est déjà présent dans la plupart des conceptions modernes) et un amplificateur opérationnel avec quelques composants passifs comprenant des résistances et des condensateurs.
L'avenir des capteurs d'inclinaison électrolytique
Les capteurs d'inclinaison électrolytiques sont largement utilisés depuis au moins les années 1960, et des fabricants comme Fredericks continuent d'innover et d'améliorer cette technologie déjà bien établie au XXIe siècle.