Guide d`achat

G uide d’achat
ACQUISITION DE DONNÉES
Acquérir des signaux
avec un notebook
▼
Certaines applications comme le test embarqué sur véhicule nécessitent de
disposer d’un système d’acquisition de mesures portable ou tout au moins
transportable. Le notebook ou PC portable est une solution privilégiée pour
réaliser le stockage et la visualisation des données : il est léger, maniable,
peu coûteux, il peut stocker un grand nombre de résultats de mesures, il
permet l’utilisation de nombreux logiciels de traitements mathématiques et
de visualisation des résultats. Quels sont les systèmes d’acquisition qui s’interfacent avec un notebook? Quels sont les pièges à éviter avec ces systèmes? Sur quoi faut-il porter son attention?
J’
ai besoin de faire une campagne de
mesures sur différents sites, il me
faut un système compact et transportable. Je veux mesurer les températures d’un nouveau moteur
lorsque l’automobile roule, j’ai besoin d’un
système d’acquisition que je vais embarquer
à bord du véhicule. J’ai besoin d’aller vérifier
sur place le comportement de certains équipements de process, même chose il me faut
quelque chose de compact. En outre, je veux
pouvoir utiliser mon notebook, celui qui me
sert aussi pour ma messagerie, pour rédiger
mes rapports et pour stocker mes fichiers de
résultats. Quelles sont les possibilités qui s’offrent à moi? A priori deux. Soit utiliser une
carte d’acquisition au format PC Card (ou
PCMCIA) que je loge dans mon portable à
l’emplacement prévu à cet effet (si celui-ci
existe). Soit utiliser un boîtier d’acquisition
aveugle externe qui se connecte au portable
(ou à n’importe quel autre ordinateur) via
le port série, le port USB, ou encore le port
Ethernet.
Ce guide d’achat répertorie les deux types
MESURES 756 - JUIN 2003
de solutions, en privilégiant la compacité des
systèmes externes scrutés. Les systèmes
modulaires encombrants (de type châssis
PXI ou VXI) qui ne sont pas en général destinés à des utilisations portables (sauf exception) ont été écartés pour des raisons évidentes de cohérence et de limitation de
l’investigation. Ont été également écartées
les centrales d’acquisition dont la fonction
principale est le stockage des données et dont
la connexion à un ordinateur n’est qu’accessoire. Par ailleurs, nous nous intéressons
aux systèmes généralistes multifonctions.
Nous n’abordons pas par exemple le domaine du diagnostic sur site des machines tournantes, pour lequel il existe une offre spécialisée, régulièrement évoquée dans nos
colonnes.
Ceci étant dit, quel que soit le type de système DAQ choisi, carte ou boîtier d’acquisition, il y a quelques critères à prendre en
compte afin de définir correctement un système d’acquisition.
Avant toute chose, la réflexion doit se porter
sur le type de signal provenant des différents
capt e u r s.
La plupart des
systèmes d’acquisition sont dotés
ech
Iot
d’entrées analogiques en
tension comme c’est le cas pour
les cartes au format PC Card. Celles-ci supposent que le conditionnement du signal
(linéarisation, mise à l’échelle, filtrage, etc.)
est fait à l’extérieur, soit à l’intérieur du capteur lui-même, soit à l’aide d’un module
associé. Par ailleurs, on trouve des systèmes
dotés d’entrées univerL’essentiel
selles qui peuvent recevoir des signaux provenant directement de Les cartes d’acquisition au
format PC Card (PCMCIA)
thermocouples, de capet les boîtiers d’acquisition
teurs de pression, de
externes aveugles passés
sondes de platine, d’acau crible
céléromètres… Il existe Une multitude de paramètres à prendre en compte
aussi des entrées universelles, configurables par Le port USB est largement
répandu
logiciel.
77
Guide d’achat
Bien dimensionner son système
d’acquisition
En mode commun, les entrées sont toutes
référencées par rapport à un potentiel de référence (point de masse). On utilise ce type
d’entrée lorsque l’on veut mesurer des
signaux dont les potentiels inférieurs sont
tous à un même potentiel de référence. En
mode différentiel, il n’y a pas de potentiel de
référence. On utilise ce type d’entrée lorsque
l’on veut mesurer des signaux dont l’ampli-
tude est faible et dont les potentiels inférieurs
ne sont pas proches de celui de la masse du
système d’acquisition (on parle alors de
mesure “en flottant”). « Les entrées différentielles
permettent d’éviter les boucles de masse qui perturbent les
mesures, bien entendu, l’amplitude du signal doit rester
dans la plage de tension d’alimentation du système »,
ajoute Bernard Domenech de Keithley Instruments. Exemple : si l’on doit mesurer un signal
S1 dont le niveau inférieur est à 3 V et un
signal S2 dont le niveau inférieur est à 5 V
avec des entrées 0-10V il faudra utiliser deux
entrées différentielles. Un système à n entrées
simples (en mode commun) peut être utilisé en différentiel mais il sera limité à n/2
entrées. Il faut donc savoir de quoi on parle et
bien se renseigner avant d’acheter. Les tableaux
Elan
Immédiatement après se pose la question du
nombre d’entrées analogiques du système.
Il faut porter son attention sur le mode de
fonctionnement de ces entrées : commun ou
différentiel.
Avec les cartes au format PC Card,il faut souvent recourir à
une plaquette de connexion pour relier les capteurs et les conditionneurs.
Les cartes d’acquisition au format PC Card
Fabricant
(Représentant)
Référence
Entrées
analogiques :
Nombre/Type
Échantillonnage :
Fréquence/Résolution
Sorties
Analogiques
E/S
numériques
Compteurs
(timers)
Contec
(Elexo)
AD12-8 (PM)
ADA16-32
16/U
32/-
100 kHz/12 bits
500 kHz/16 bits
2
2
4 E et 4 S
4 E et 4 S
0
0
Data Translation
(Atemation)
Elan
DT 7102
16/U
200 kHz/12 bits
2
2 E et 4 S
0
MF232/276
16/U
625 kHz/12 bits
2
8
AD 142
AD 218
DAQi56
4/U
16/U
16/U
2x300 kHz/14 bits
1 kHz/24 bits
500 kHz
0
0
2
8
8
8
1 ∆sigma
Iotech
(SM2i)
DAQ112/B
DAQ216/B
16/U, I
16/U, I
100 kHz/12 bits
100 kHz/16 bits
0
0
8
8
0
0
Keithley Instruments
KPCMCIA-12AI
KPCMCIA-12AIA0
KPCMCIA-16AI
KPCMCIA-16AIAO
16/U
8/U
16/U
8/U
100 kHz/12 bits
100 kHz/12 bit
100 kHz/16 bits
100 kHz/16 bits
0
2
0
2
4 E et 4 S
4 E et 4 S
4 E et 4 S
4 E et 4 S
0
1
0
1
Measurement Computing
(Dipsi)
PC-Card-DAS16/12AO
PC-Card-DAS16/330
PC-Card-DAS16/16
PC-Card-DAS16/16AO
16/U
16/U
16/U
16/U
100 kHz/12 bits
330 kHz/12 bits
100 kHz/16 bits
100 kHz/16 bits
2
0
0
2
4 E ou 4 S
8
8
4
1
3
1
1
National Instruments
NI DAQCard-500
NI DAQCard-516
NI DAQCard-700
NI DAQCard-1200
NI DAQCard-AI-16E-4
NI DAQCard-6024E
NI DAQCard-6036E
NI DAQCard-6062E
8/U
8/U
16/U
8/U
16/U
16/U
16/U
16/U
50 kHz/12 bits
50 kHz/16 bits
100 kHz/12 bits
100 kHz/12 bits
250 kHz sur chaque voie/12 bits
200 kHz/12 bits
200 kHz/16 bits
500 kHz/12 bits
0
0
0
2
0
2
2
2
8
8
16
24
8
8
8
8
2
2
2
3
2
2
2
2
Team Solutions
(Acquisys)
TS-C6AD218
TS-C-AD132
TS-C-AD142
TS-C-MF236
16/U
16/U
2x4/U
16/U
1 kHz/24 bits
250 kHz/12 bits
2x300 kHz/14 bits
600 kHz/12 bits
Option
Option
2
8
8
8
8
0
0
0
0
(SAIS)
Précisions : Entrées analogiques/Nombre : Nombre d’entrées simples unipolaires. - Entrées analogiques/Type : Type de signal d’entrée, U pour tension, I pour courant.
Echantillonnage/Fréquence : Fréquence maximale du CAN pour l’ensemble des voies (voies multiplexées).
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MESURES 756 - JUIN 2003
Guide d’achat
Les boîtiers d’acquisition externes
Fabricant
(Représentant)
Référence
Entrées
analogiques :
Nombre/Type
Échantillonnage :
- Fréquence
- Résolution
Sorties
E/S
Analogiques Numériques
Interface de
connexion
Dimensions
Poids
Acqiris
Cougar500-8
8/U
0
0
Cougar3400-4
V-Class
Cougar1010-4
V-Class
Cougar2010-4
V-Class
4/U
150 MHz
8 bits
400 MHz
12 bits
1-4 GHz
8 bit
2-4 GHz
8 bit
0
8
0
4
0
8
Ethernet
(ou PCI)
Ethernet
(ou PCI)
Ethernet
(ou PCI)
Ethernet
(ou PCI)
346x342x106 mm
< 10 kg
346x342x106 mm
< 10 kg
346x342x106 mm
< 10 kg
346x342x106 mm
< 10 kg
ACR
(Dimelco)
Smartreader
Plus
2 à 8/U, I,
TC, H, P
25 Hz sur chaque voie
/ 12 bits
0
2 selon
modèle
Série
107x74x22 mm
110 g
Mémoire interne.
Mise en réseau.
ADLINK
(APlus, SM2i)
USB DAQ
8/U, I
500 KHz
12 bits
2
16
USB
203x146x42 mm
1 kg
Logiciels fournis dont
DLL pour VB et Delphi
AOIP
PC 10
10 à 30/U, I,
TC, R
250 Hz
0
2
Série ou
Ethernet
325x170x32 mm
850 g
Campbell Scientific
CR200/CR215
5 ou 10/U
0
0 ou 5
Série
CR10X
12/U
0
8
CR23X
24/U
2
8
CR5000
40/U
1 Hz sur chaque voie
12 bit
64 Hz
13 bit
100 Hz
15 bits
2 kHz
2
8
Série ou
Ethernet
Série ou
Ethernet
Série ou
Ethernet
140x76x51 mm
400 g
229x89x74 mm
680 kg
241x178x96 mm
3,8 kg
241x210x114 mm
2 kg
Dataforth
(Intelligent Instr.)
IsoLynx
12 à 60/U
100 kHz
16 bits
Jusqu’à 60
Jusqu’à128
Série ou
Ethernet
Dataq
(Ankersmit)
DI-720
32
U
16 diff./U
250 kHz
16 bits
975 kHz
16 bits
2
8
0
8
Parallèle,
USB, Ethernet
USB
229x186x39 mm
1,4 kg
127x102x39 mm
400 g
Modèle haute tension
disponible.
Alimenté par le port
USB.
42/U, I, R, F,
TC
30/U, I, R, F,
TC
20/U, I, R, F,
TC
200 Hz
16 bits
25 Hz
15 bits
25 Hz
15 bits
1
0
0
8E et 8 E/S
4
5
Série, USB ou
Ethernet
260x110x90 mm
3,1 kg
270x110x85 mm
2,2 kg
270x110x50 mm
1,5 kg
Mémoire interne
Utilisation possible de
mémoire flashs. Mode
Burst et module
d’extension selon
modèle.
16/U
2
16
USB
2
16
USB
165x114x35 mm
255 g
195x110x49 mm
300 g
280 g
280 g
145x100x35 mm
255 g
-
Isolation galvanique
500 V.
Alimenté par le port
USB.
Pour thermocouples.
200x150x70 mm
500 g
Mémoire interne. Type
de signaux selon
DI-700
Datataker
(Dimelco)
DT800
DT500-600
DT50
Data Translation
(Atemation, SAIS)
Delphin
(Dimelco)
4/U
4/U
DT 9800
Série
DT 9804-EC-BNC
16/U
100 kHz
12 ou 16 bits
100 kHz/16 bits
DT9805
16/TC
50 kHz/16 bits
2
16
USB
DT 9802
16/U
2
8
USB
DT 9820
4 diff./U
2
8
USB
DT 9841
8 diff./U
100 kHz
12 ou 16 bits
960 Hz
24 bits
100 kHz pour chaque
voie/24 bits
2
24
USB
Topmessage
4 à 15/U, I,
TC, RTD
De 50 Hz à 60 kHz
selon modèle/24 bits
Jusqu’à 4
De 1 à 24
Série ou
Ethernet
Observations
Boîtiers durcis.
Mémoire interne.
Modules d’extension
de voie. Possibilité de
connecter les boîtiers
en réseau.
Modems radio
possibles.
Interfaces Profibus,
DeviceNet.
Isolation galvanique
500 V.
Isolation galvanique
500 V.
DSP intégré. 128 Mo
de RAM en option.
Précisions : Entrées analogiques/Nombre : Nombre d’entrées simples unipolaires. - Entrées analogiques/Type : Type de signal d’entrée, U pour tension, I pour courant, TC pour thermocouple, Pt pour sonde de Platine, RTD pour Détecteur
de Température de Résistance, R pour résistance, P pour pression, H pour humidité, ICP pour accéléromètre à électronique intégrée. - Échantillonnage/Fréquence : Fréquence maximale du CAN pour l’ensemble des voies (voies multiplexées).
MESURES 756 - JUIN 2003
79
Guide d’achat
Les boîtiers d’acquisition externes
Fabricant
(Représentant)
Référence
Entrées
analogiques :
Nombre/Type
Échantillonnage :
- Fréquence
- Résolution
Sorties
E/S
Analogiques Numériques
Interface de
connexion
Dimensions
Poids
Observations
Dent
(Dimelco)
Data Pro
4/U, I, T
Période : de 3 s à 24 h/
12 bits
0
4 selon
modèle
Série, USB ou
Ethernet
80x150x60 mm
400 g
modèle.
Digimétrie
NanoLogger/P
8/U, I
1
0
Parallèle
NanoLogger/S
8/U, I
0
0
Série
8/U, I
0
0
USB
2
9
USB
USBLAB16B/D
16/U, I
2
9
USB
60x55x16 mm
45 g
110x55x16 mm
75 g
110x55x16 mm
180 g
170x115x30 mm
380 g
170x115x30 mm
380 g
Format d’une clé de
protection.
Adaptateur série.
NanoLogger/
USB
USBLAB12B/D
3 Khz
12 bits
3 Khz
12 bits
70Hz
12 bits
10 kHz
12 bits
10 kHz
16 bits
Fluke
(MB Electronique)
Net DAQ 2645A
20/U, R,
RTD, TC
1 kHz
18 bits
0
8
Ethernet
362x216x93 mm
3,7 kg
Gould & Nicolet
Phazer
4/U, ICP
1
0
USB
Acquire16
16/U
0
0
Parallèle
Liberty
128/U, ICP,
jauge, TC
96 kHz
18 et 24 bits
100 KHz
12 bits
100 KHz
16 bits
De 8 à 32
De 16 à 64
Ethernet
121x99x28 mm
200 g
425x254x46 mm
2,2 kg
200x190x215 mm
5 kg
Grant
(SM2i)
SQ-1600
24/U, I, TC, R,
Pt100, jauge
60 Hz
16 bits
0
12
Série
257x155x90 mm
2 kg
Graphtec
(Ankersmit)
DM 3100-16M
16 diff./U, TC
0
16 E
DM 3100-16V
16 diff/U
100 kHz sur chaque
voie/16 bits
1 MHz sur chaque voie
/ 12 bits
0
16 E
USB ou
Ethernet
USB ou
Ethernet
300x222x114 mm
4 kg
300x222x114 mm
4 kg
GW Instrument
(Dipsi)
INet-100
16/U, TC, Pt,
jauge
166 kHz
14 bits
8
8
PCMCIA
50x10x23 mm
795 g
ICS Electronics
(Acquisys)
2367
10/U, TC
4
32
Série
2367
10/U, TC
Jusqu’à 160 kHz
Jusqu’à 24 bits
8 kHz
4
32
GPIB
-
EDAS-1002E
16/U
2
16
Ethernet
EDAS-1031E
16/U
2
16
Ethernet
UDAS-1001E
16/U
2
16
USB
Personal/Daq
60/U, I, TC
0
16
USB
DaqBook2000E
16/U, I, TC,
Pt100, ICP,
jauge
16/U, I, TC,
Pt100, ICP,
jauge
8/U, I
4
40
Ethernet
100 KHz
16 bits
2
40
Parallèle
356x280x89 mm
4 kg
1 MHz
16
0
16
Ethernet ou
Parallèle
285x220x70 mm
1,9 kg
100 kHz
16 bits
2
6 E et 6 S
USB ou
Ethernet
150x100x50 mm
1 kg
Intelligent
Instrumentation
Iotech
(SM2i)
DaqBook260
WaveBook516
Jaeger
Adwin-L16
(Keithley Instruments)
16/U, I
8/U
100 kHz
12 bits
40 kHz
16 bits
100 kHz
12 bits
80 Hz
22 bits
200 KHz
16 bits
Adaptateur USB.
Connecteurs et
logiciels compatibles
avec les produits PCI
et ISA.
Boîtier durci. IP65
Mémoire interne.
Option GSM.
220x180x40 mm
1 kg
220x180x40 mm
1 kg
140x180x40 mm
800 g
Extension possible à
256 voies. IP53.
Extension possible à
256 voies. IP53.
Extension possible à
256 voies. IP53.
182x92x45 mm
700 g
285x220x70 mm
1,7 kg
Alimenté par le câble.
USB. Extension dispo
Extension du nombre
de voies avec boîtiers
de conditionnement
des signaux.
DSP intégré avec OS
temps réel.
Précisions : Entrées analogiques/Nombre : Nombre d’entrées simples unipolaires. - Entrées analogiques/Type : Type de signal d’entrée, U pour tension, I pour courant, TC pour thermocouple, Pt pour sonde de Platine, RTD pour Détecteur
de température de Résistance, R pour résistance, P pour pression, H pour humidité, ICP pour accéléromètre à électronique intégrée. - Échantillonnage/Fréquence : Fréquence maximale du CAN pour l’ensemble des voies (voies multiplexées).
80
MESURES 756 - JUIN 2003
présentés ci-joints indiquent le nombre d’entrées simples sauf indication contraire.
La fréquence d’échantillonnage des signaux
intervient également dans le choix d’un système d’acquisition. La fréquence d’échantillonnage dépend de l’application considérée et du type de phénomène à mesurer. Si la
vitesse de numérisation est trop lente par
rapport à l’évolution du signal, la mesure est
faussée. Pour éviter cette anomalie, il convient
de choisir une fréquence d’échantillonnage
au moins deux fois supérieure à la composante fréquentielle maximale du spectre du
signal : c’est le fameux théorème de Shannon. Pour bon nombre d’applications comme la mesure de température, une vitesse
d’échantillonnage de quelques échantillons
à quelques dizaines d’échantillons par seconde est largement suffisante. Pour d’autres
applications plus spécifiques (comme l’accélérométrie), il convient d’utiliser des fréquences d’échantillonnages plus élevées (de
Jeager
Guide d’achat
Certains boîtiers comme ceux de la série Adwin de Jaeger intègrent un DSP pour l’analyse et le traitement avancé des signaux de mesure.
Les boîtiers d’acquisition externes
Fabricant
(Représentant)
Référence
Jaeger
AdwinGold-USB
(Keithley Instruments)
AdwinGold-Et
Entrées
analogiques :
Nombre/Type
Échantillonnage :
- Fréquence
- Résolution
Sorties
Analogiques
E/S
Numériques
Interface de
connexion
Dimensions
Poids
Observations
16/U
200 ou 500 kHz
14 ou 16 bits
200 ou 500 kHz
14 ou 16 bits
2
32 E/S
USB
2
32 E/S
Ethernet
200x100x50 mm
1,4 kg
200x100x50 mm
1,4 kg
DSP intégré avec OS
temps réel. Dispose
de 2 CAN. Mémoire
interne.
16/U
JLS
Informatique
ACQ1624
16/U, I
1 kHz sur chaque voie/
12 bits
0
24
Parallèle
Rack 19
pouces 1 U
Logiciel temps réel
sous Linux.
Kinetic
(Acquisys)
DAQ 708
8/U, TC, P,
ICP
8/U, TC, P,
ICP
32 kHz
16 bits
32 kHz
16 bits
0
0
Ethernet
0
0
Ethernet
225x130x32 mm
5,5 kg
225x130x32 mm
8 kg
Option Compact
Flash.
Option Compact
Flash.
10 Hz
16 bits
1,2 kHz
12 bits
0
0
Série
-
2
16
USB
82x79x25 mm
1 trigger.
100 kHz
12 bits
333 kHz
16 bits
1,25 MHz
12 bits
2
8
USB
-
Driver NI DAQ.
2
8
FireWire
-
Driver NI DAQ.
2
8
FireWire
-
Driver NI DAQ.
50x10x23 mm
795 g
150x100x50 mm
120 g
Extension possible à
128 voies.
Extension possible à
128 voies.
Alimenté par le port
USB.
DAQ 730
Measurement
Computing
(Dipsi)
CB7017
8/U, I
PMD-1208LS
8/U, I
National Instruments
DAQPad-6020E
16/U
DAQPad-6052E
16/U
DAQPad-6070E
16/U
INet
16/U, TC,
Pt100, jauge
8/U, I, TC,
Pt100
166 kHz
14 bits
10 Hz pour chaque
voie/16 bits
8
8
PCMCIA
0
0
Série
Omega
OMR
Team Solution
(Acquisys)
TS-LabJackU12
8/Tension
8 kHz
12 bits
2
20
USB
500 g
UEI
(Acquisys)
PowerDNA
Jusqu’à 150
U, TC, CJC
160 kHz
16 ou 24 bits
Jusqu’à 48
Jusqu’à 288
Série, USB,
Ethernet ou
Infrarouge
150x100x100 mm Alimentation continue.
Ethernet temps réel.
Yokogawa
(MB Electronique)
MX100
4/U, I, TC, Pt
Jusqu’à 24
Jusqu’à 60
Ethernet
MX100
10/U, I, TC,
Pt
10/U, I, TC,
Pt
100 Hz sur chaque
voie/16 bits
10 Hz sur chaque voie
/ 16 bits
2 Hz
16 bits
Jusqu’à 24
Jusqu’à 600
Ethernet
Jusqu’à 30
Jusqu’à 60
Série, GPIB
ou Ethernet
131x152x58 mm
500 g
131x152x58 mm
500 g
145x100x320 mm
800 g
DA100
Mémoire interne sur
SDRAM. Isolation
galvanique 3700 V.
Modules d’extension
Isolation galvanique
1200 V.
Précisions : Entrées analogiques/Nombre : Nombre d’entrées simples unipolaires. - Entrées analogiques/Type : Type de signal d’entrée, U pour tension, I pour courant, TC pour thermocouple, Pt pour sonde de Platine, RTD pour Détecteur
de Température de Résistance, R pour résistance, P pour pression, H pour humidité, ICP pour accéléromètre à électronique intégrée. - Échantillonnage/Fréquence : Fréquence maximale du CAN pour l’ensemble des voies (voies multiplexées).
MESURES 756 - JUIN 2003
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Keithley Instruments
Guide d’achat
Les cartes au format PC Card peuvent acquérir des signaux à une fréquence d’échantillonnage de plusieurs centaines de Kéch./s.Inconvénient de ce format :la fragilité de ses connecteurs.
plusieurs kHz à 1 MHz). La fréquence
d’échantillonnage indiquée est généralement
celle du CAN (Convertisseur Analogique
Numérique) dont dispose le système.
Pour des questions de coût et de place, rares
sont les systèmes disposant d’un convertisseur par voie.Toutes les entrées sont souvent
numérisées avec le même CAN, ce qui suppose un multiplexage des voies. Par conséquent, lors d’une acquisition simultanée sur
plusieurs voies, il faut généralement diviser
la fréquence d’échantillonnage du CAN par
le nombre de voies pour obtenir la fréquence d’échantillonnage sur chaque voie. Mais il
ne faut pas généraliser : certains systèmes ont
également des vitesses d’échantillonnages
différentes selon les voies (Exemple : 10 kHz
sur 1 voie et 6 KHz sur 4 autres voies). « L’important,c’est de bien dimensionner son système », résume Christian Ropars, président d’Acquisys.
La résolution du convertisseur est le dernier
critère clé d’un système d’acquisition. Les
résolutions les plus répandues actuellement
sont 12 et 16 bits.Techniquement, il est difficile de réaliser des CAN cumulant une résolution et une fréquence élevées. Ou alors à
des prix prohibitifs, c’est la raison pour
laquelle, plus la fréquence est élevée, plus la
résolution est faible et inversement.A l’heure actuelle, on peut échantillonner à quelques
dizaines voire quelques centaines de kHz sur
24 bits et à quelques GHz sur 8 bits. Rappelons qu’un convertisseur de n bits distingue
2n états distincts (256 états pour 8 bits). Plus
la résolution est élevée, plus la mesure est
précise et plus l’incertitude de mesure est
faible. Pour une tension pleine échelle de
10V (typiquement ±5V) la plus petite valeur
que pourra coder un CAN 16 bits (65536)
états est 0,152 mV. Lorsque l’amplitude des
signaux est faible, il convient d’amplifier les
signaux pour s’approcher le plus possible de
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la tension d’entrée pleine échelle. Il serait
incohérent de faire la numérisation d’un
signal d’amplitude 5V sur une entrée de 10V
avec un CAN 16 bits.Autant utiliser un système avec une entrée 5V et un CAN 8 bits,
la précision sera identique pour un coût plus
faible. C’est pourquoi, lorsque l’amplitude
des signaux est plus faible que l’amplitude
d’entrée, il faut amplifier les signaux. C’est
l’affaire des conditionneurs mais également
de la plupart des systèmes qui possèdent des
gains programmables en entrée qui adaptent
le signal en fonction de l’entrée voulue
(±2,5V, ±5V, ±10V…).
Il y a encore quelques critères généraux pouvant décider du choix d’un système d’acquisition. Certains systèmes possèdent des filtres
anti-repliement de spectre (en fait, ils limitent la bande passante du signal d’entrée, des
sorties analogiques, des entrées/sorties numériques (logiques), ou encore des compteurs).
Disposer de quelques entrées/sorties logiques
est toujours utile pour piloter une sortie, commander la commutation d’un relais ou encore démarrer une acquisition sur le changement d’un niveau logique. Sur la majeure
partie des systèmes, on peut configurer
chaque “E/S” soit en entrée soit en sortie,
mais pas sur tous.
Dernier aspect global : l’aspect logiciel.
Chaque constructeur propose des pilotes (drivers) et des bibliothèques d’utilisation qui ne
sont pas forcément compatibles avec votre
système d’exploitation préféré d’une part et
votre environnement de développement familier d’autre part. Un seul conseil : bien se renseigner pour éviter les mauvaises surprises.
PC Card : un standard en évolution
Pour acquérir des signaux avec un notebook,
la première solution consiste à utiliser une
carte au format PC Card (PCMCIA). Cette
MESURES 756 - JUIN 2003
UEI
UEI propose le powerDNA qui permet d’acquérir jusqu’à 150 voies
de mesure dans un petit “cube”(10x10x15 cm).Ce système original peut être mis en réseau et commandé par liaison infrarouge.
Kinetic
interface a été conçue en 1989 par un
consortium de plus de 300 constructeurs
informatiques : la Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA),
afin de doter les ordinateurs portables des
mêmes capacités d’extension que les
machines de bureau. La PCMCIA a entrepris
de normaliser les cartes d’extension des
machines portables au format carte de crédit, avec les caractéristiques suivantes :
54x85 mm pour un connecteur à 68 broches.
Trois épaisseurs standards ont également été
adoptées, correspondant à autant de types de
cartes (voir encadré).
Plusieurs modifications ont vu le jour
entre 1990 et 1994, mais durant tout ce
temps la norme PC Card est restée une interface 16 bits relativement lente, à la bande passante limitée (2 Mo/s), incapable de supporter le “bus mastering” (prise de contrôle
par n’importe quel périphérique) et dont les
26 lignes du bus d’adresses ne permettaient
de gérer que 64 Mo de RAM au maximum.
Le principal avantage du bus PC Card pour
un usage commun est avant tout la petite taille
des connecteurs et des cartes d’extension ainsi que la possibilité de connexion et de déconnexion à chaud des périphériques.
En 1995 enfin, une nouvelle version de la
norme PC Card a été introduite sous l’appellation CardBus : il s’agit d’une interface
MESURES 756 - JUIN 2003
83
Guide d’achat
Les cartes au format PC Card PCMCIA
Type
Epaisseur
Usage commun
I
II
III
3,3 mm
5,0 mm
10,5 mm
Mémoires (RAM ou Flash RAM)
Adaptateurs LAN, USB, modems
Unités de stockage (disques dur)
Remarque : il existe une carte de type IV d’épaisseur 15,5 mm, mais elle n’est pas reconnue
par le consortium PCMCIA.
32 bits bien plus performante, fonctionnant
à 33 MHz, supportant le “bus mastering” et
dont la tension a été réduite à 3,3V (au lieu
de 5 V). Avec ce bus, plusieurs centaines de
Mbit/s en transfert vers la mémoire peuvent
être atteints, ce qui laisse aux cartes de numérisation une certaine marge (plusieurs centaines de Kéch./s sur 16 bits).Toutefois certains fournisseurs mettent en garde contre
la fragilité des connecteurs et le manque de
commodité de ce format en raison de sa petite taille. Il faut souvent recourir à une plaquette de connexion externe pour connecter
les conditionneurs et les capteurs. Dans ce
cas, les solutions d’acquisition externes peuvent se révéler intéressantes.
Choisir la connexion adaptée
Measurement Computing
Avec les boîtiers d’acquisition externe, il faut
porter son attention sur les interfaces de
connexion proposées. Les systèmes les plus
anciens sont conçus avec des liens de type série
ou parallèle tandis que les plus récents disposent de liens Ethernet ou USB avec une grosse majorité pour ce dernier.Après avoir bien
dimensionné son système avec le “bon
nombre de voies” et la “bonne fréquence
d’échantillonnage”, il serait dommage de se
heurter à un problème de “goulot d’étranglement”. Connaissant le débit maximal de la
connexion vers le PC (voir Mesures numéro
précédent p 29), un calcul rapide de multiplication du nombre de voies par le débit
d’échantillons de chaque voie permet de s’assurer que le système proposé est bien dimensionné. En général, les systèmes sont bien
conçus mais il ne coûte rien de vérifier. Il faut
USB est très largement répandu sur les boîtiers d’acquisition aveugles
et même sur les systèmes de terrain comme le PMD-1028LS proposé
par Measurement Computing.
84
également se méfier des appellations. Par
exemple, derrière le sigle USB se cachent des
réalités très différentes : l’USB 1.1 permet un
débit maximum théorique de 12 Mbits/s tandis que l’USB 2.0 monte jusqu’à 480 Mbit/s.
La mémoire interne dont disposent certains
boîtiers peut être un critère déterminant. Certains systèmes aveugles possèdent en effet une
mémoire interne, ce qui les rend programmables, intelligents et relativement indépendants du PC. Ils peuvent même être programmés par l’intermédiaire du PC et être utilisés en
aveugle sans le PC. Exploités comme système
d’acquisition, ils procurent à l’utilisateur un
certain confort. « Avec un système sans mémoire,si le
PC plante comme cela peut arriver avecWindows,les mesures
sont perdues », argumente Nicolas Crescenzo de
Campbell Scientific. Ces centrales dites “intelligentes” peuvent également réaliser un certain
nombre d’opérations de base comme la
moyenne, la racine carrée, la valeur absolue…
Pour décharger complètement le processeur
du PC des opérations mathématiques d’analyse du signal, il faut alors choisir un boîtier
d’acquisition possédant un DSP intégré. Il
en existe quelques-uns sur le marché qui
font figure de matériel haut de gamme.Avec
un tel système, les opérations de traitement
du signal complexes telles que la FFT sont
réalisées par le DSP; le processeur de l’ordinateur se contente de la visualisation des
résultats ou peut s’affairer à d’autres tâches
distinctes de l’application d’acquisition.
Bien d’autres paramètres sont encore à considérer comme l’isolation galvanique des
entrées, la protection contre les surtensions,
l’étanchéité, la tenue à l’environnement du
boîtier, le nombre d’extensions possibles, les
synchronisations externes, la taille, le poids…
En acquisition de données, surtout si l’on veut
se déplacer, il ne faut rien laisser au hasard.
Bertrand Braux
Pour en savoir plus
Acqiris
Tél. : 01 46 02 04 83
[email protected]
Acquisys
Tél. : 01 34 52 40 90 - Fax : 01 34 52 40 91
[email protected]
Ankersmit France
Tél. : 03 20 72 73 84 - Fax : 03 20 45 93 36
[email protected]
AOIP SAS
Tél. : 01 69 36 51 06 - Fax : 01 60 77 28 81
[email protected]
Aplus-SA
Tél. : 01 69 88 43 00 - Fax : 01 69 88 97 97
[email protected]
Atemation
Tél. : 01 34 65 72 00 - Fax : 01 34 65 72 09
[email protected]
Campbell Scientific Ltd
Tél. : 01 69 29 96 77 - Fax : 01 69 29 96 25
[email protected]
Digimétrie
Tél. : 04 68 66 54 48 - Fax : 04 68 50 27 85
[email protected]
Dimelco
Tél. : 03 20 62 06 80 - Fax : 03 20 96 95 62
[email protected]
Dipsi
Tél. : 01 49 65 67 20 - Fax : 01 49 65 67 29
[email protected]
Elexo
Tél. : 01 69 53 70 20 - Fax : 01 69 30 68 51
Gould & Nicolet
Tél. : 01 64 86 45 45 - Fax : 01 64 86 45 45
[email protected]
Intelligent Instrumentation
Tél. : 01 39 54 80 99 - Fax : 01 39 54 69 46
[email protected]
JLS Informatique
Tél. : 03 82 86 00 16 - Fax : 03 82 86 00 12
[email protected]
Keithley Instruments
Tél. : 01 64 53 20 20 - Fax : 01 60 11 77 26
[email protected]
MB Électronique
Tél. : 01 39 67 67 67 - Fax : 01 39 56 53 44
[email protected]
National Instruments
Tél. : 01 48 14 24 31 - Fax : 01 48 14 24 15
[email protected]
Newport Électronique - Omega
Tél. : 01 61 37 29 00 - Fax : 01 30 57 54 27
[email protected]
SAIS
Tél. : 01 30 47 45 86 - Fax : 01 30 47 93 37
[email protected]
SM2I
Tél. : 01 34 89 78 78 - Fax : 01 34 89 54 53
[email protected]
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