PS Move détecte la rotation de la Terre

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Ce dispositif détecte la rotation diurne de la Terre sur son axe polaire. On peut aussi l'utiliser pour trouver le Nord géographique et déterminer la latitude. Il utilise les mêmes principes physiques que les instruments de navigation pour les sous-marins nucléaires et les forages souterrains.

Principaux composants: Manette PlayStation Move, tourne-disque 45 tours, PC Linux avec Bluetooth, 25 m de fil électrique, alimentation courant continu.

Le PlayStation Move est conçu pour détecter les mouvements, y compris les rotations. D'après les lois de la physique, ses gyromètres "MEMS" ne peuvent mesurer les rotations que par rapport à un référentiel galiléen (étoiles lointaines) et pas par rapport au sol. Donc, le PS Move mesure naturellement la rotation de la Terre ?

Oui, mais il est conçu avant tout pour les vitesses rencontrées dans les jeux vidéo, jusqu'à environ 500 tours/minute. Voilà 500 tours/minute : environ 800 000 x la vitesse de rotation de la Terre.

La gamme dynamique des gyros est excellente (16 bits), mais la rotation de la Terre ne représente que 1/20 ème de leur résolution et 1/100 ème du bruit. Mais il suffit de moyenner un grand nombre de mesures pour réduire l'incertitude, non ?

Non, car tous les gyros MEMS ont un défaut appelé dérive ("bias drift") : une variation lente de la mesure à vitesse nulle. Et c'est aussi bien ainsi, car si les gyros du PS Move étaient trop précis, la réglementation "ITAR" risquerait de les considérer comme des composants pour missiles.

Ceci expliquera le rôle du tourne-disque. Le tourne-disque module la fraction de la rotation terrestre qui est perçue par le gyromètre. Puis un logiciel démodule à la même fréquence et un filtrage passe-bande supprime la dérive et le bruit à basse fréquence. Cette technique s'appelle "homodynage" - une variante de l'hétérodynage des récepteurs radio. Le tourne-disque déplace le signal à mesurer vers une région du spectre où le bruit est plus facile à filtrer.

Encore un petit problème : Il s'avère que les mesures des gyromètres sont perturbées par les champs magnétiques. Les deux anneaux noirs sont des bobines d'Helmholtz. Elles annulent le champ magnétique terrestre. 40 cm de diamètre, 10 tours par bobine, dans une gaine de 25 mm. Bobines éteintes : Noter que l'axe des bobines est aligné avec le champ magnétique terrestre. Bobines allumées : L'aiguille tourne librement, ce qui confirme que le champ est réduit significativement.

Encore un détail : Le tourne-disque doit être aligné parfaitement (±0,02 °) avec le plan horizontal et avec l'axe du gyro. Une telle précision peut être obtenue avec du matériel de laboratoire à vis micrométriques. Mais vous pouvez aussi empiler des bouts de papier.

Le double gyro X/Y se trouve à 22 mm derrière le bouton "PS". Il doit tourner au foyer des bobines (±10 mm).

Merci de votre attention. Pour plus de détails, du code source, des données brutes et des résultats numériques :
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