Acquisition de données
Du capteur à l'ordinateur
Dunod
Préface
V
Introduction
1
1 La chaîne d'acquisition de données - Généralités
par G. Asch
3
1.1 Rôle et constitution de la chaîne3
1.2 Conditions imposées à la chaîne de mesure5
2 Les parasites - Généralités
par G. Asch
13
2.1 Sources de parasites14
2.2 Divers mécanismes d'influence ou couplages17
2.3 Spectres de fréquences20
2.4 Mode commun et mode série24
3 Perturbations par couplage galvanique
par G. Asch
27
3.1 Parasites conduits - Filtrage des lignes28
3.2 Surtensions parasites - Limiteurs d'amplitude35
3.3 Masse des signaux - Problèmes. Solutions37
3.4 Masses mécaniques - Réseau de terre41
4 Perturbations par couplage magnétique
par G. Asch
47
4.1 Phénomènes d'influence magnétique47
4.2 Parasites induits dans divers montages50
4.3 Réduction des perturbations magnétiques à leur source53
4.4 Protection d'un circuit par blindage56
5 Perturbations par couplage électrique
par G. Asch
61
5.1 Phénomènes d'influence électrique61
5.2 Influence d'un couplage capacitif sur divers montages62
5.3 Blindage électrostatique66
5.4 Blindage des câbles71
5.5 Transformateur à écran75
6 Perturbations par couplage électromagnétique
par G. Asch
77
6.1 Onde électromagnétique - Champ proche - Champ lointain77
6.2 Influence d'une onde électromagnétique sur un circuit78
6.3 Blindage électromagnétique - Efficacité de blindage80
7 Caractéristiques métrologiques des dispositifs constitutifs de la
chaîne
par G. Asch
93
7.1 Incertitude apportée par un dispositif93
7.2 Caractéristiques statiques94
7.3 Caractéristiques dynamiques97
7.4 Estimation de l'incertitude de mesure due à un dispositif100
8 Les capteurs
par G. Asch
103
8.1 Définitions103
8.2 Capteurs générateurs de force électromotrice104
8.3 Capteurs générateurs de courant106
8.4 Capteurs générateurs de charge107
8.5 Capteurs résistifs109
8.6 Capteurs inductifs112
8.7 Capteurs capacitifs113
8.8 Capteurs pour milieux fortement perturbés115
8.9 Choix d'un capteur117
9 Les conditionneurs
par G. Asch
119
9.1 Conditionneur du capteur source de courant119
9.2 Conditionneur du capteur source de charge121
9.3 Conditionneurs de capteurs résistifs123
9.4 Conditionneurs de capteurs réactifs129
10 Les amplificateurs
par G. Asch
137
10.1 Référence de la tension du signal137
10.2 Amplificateurs différentiels141
10.3 Décalage statique156
10.4 Caractéristiques dynamiques167
10.5 Calcul d'incertitude174
11 La protection des circuits d'entrée vis-à-vis des parasites
par G. Asch
181
11.1 Problèmes instrumentaux et solutions possibles181
11.2 Source isolée de la masse locale - Instrumentation référencée
au réseau équipotentiel de terre184
11.3 Source référencée à sa masse locale - Instrumentation isolée
du réseau équipotentiel de terre191
11.4 Source et instrumentation référencées à des masses distinctes194
12 Le bruit de fond
par G. Asch
201
12.1 Caractérisation du bruit de fond201
12.2 Divers types de bruits203
12.3 Calcul des tensions et courants de bruit205
12.4 Schémas équivalents pour le bruit210
12.5 Montages à faible bruit de fond220
13 Les filtres
par G. Asch
225
13.1 Types de filtres225
13.2 Conditions imposées et paramètres du filtre231
13.3 Relation entre ordre du filtre, précision et fréquence d'échantillonnage234
14 Le multiplexeur
par G. Asch
237
14.1 Généralités237
14.2 Chaîne de mesure et le choix d'un multiplexeur238
14.3 Caractéristiques instrumentales d'un multiplexeur240
14.4 Supermultiplexage248
14.5 Bilan des incertitudes249
15 L'échantillonneur-bloqueur
par G. Asch
251
15.1 Nécessité de l'échantillonneur-bloqueur251
15.2 Constitution - Structures252
15.3 Temps caractéristiques de l'échantillonneur-bloqueur254
15.4 Dérives et décalages de la tension mémorisée257
15.5 Bilan des incertitudes259
16 Les convertisseurs analogique-numérique
par G. Asch
261
16.1 Caractéristiques générales261
16.2 Bruit de quantification - Rapport signal sur bruit263
16.3 Principales méthodes de conversion264
16.4 Convertisseurs bipolaires281
16.5 Caractéristiques instrumentales283
16.6 Mode d'emploi du CAN287
16.7 Convertisseur numérique-analogique289
17 L'organisation de la chaîne d'acquisition
par G. Asch
293
17.1 Structures de la chaîne d'acquisition293
17.2 Gain de la chaîne297
17.3 Résolution de la chaîne301
17.4 Budget des temps303
17.5 Budget des incertitudes - Précision de la chaîne311
18 Le microprocesseur
par E. Chamberod et J.-P. Comte
315
18.1 Système à microprocesseur315
18.2 Structure générale d'un microprocesseur317
18.3 Accélération du traitement des microinstructions320
18.4 Connexion des circuits externes au microprocesseur325
18.5 Les différents types de microprocesseurs336
19 Gestion matérielle de la chaîne par microprocesseur
par E. Chamberod et J.-P. Comte
341
19.1 Contrôle de la fréquence d'échantillonnage341
19.2 Réglage du filtre antirepliement343
19.3 Commande du multiplexage et de l'échantillonnage-blocage346
19.4 Conversion analogique-numérique349
20 Algorithmes d'acquisition et gestion des temps
par E. Chamberod et J.-P. Comte
361
20.1 Pilotage de la chaîne d'acquisition361
20.2 Gestion du microprocesseur367
20.3 Gestion de la mémoire371
20.4 Programme d'acquisition complet375
20.5 Mise en oeuvre des algorithmes de traitement du signal379
20.6 Organisation des routines d'acquisition et de calcul380
21 Gestion métrologique de la chaîne
par G. Asch et P. Desgoutte
389
21.1 Chaîne comprenant un capteur linéaire389
21.2 Chaîne comportant un capteur non linéaire393
22 Transmission des données
par G. Asch
397
22.1 Transmission par boucle de courant397
22.2 Transmissions numériques - Généralités402
22.3 Transmission en parallèle404
22.4 Transmission en série407
22.5 Ligne de transmission414
23 Capteurs intelligents. Réseaux
par E. Chamberod et Z. Mammeri
419
23.1 Le capteur intelligent419
23.2 Réseaux424
24 Réseaux de terrain
par Z. Mammeri
441
24.1 Réseaux locaux industriels (RLI)441
24.2 Les réseaux de terrain443
24.3 Réseau CAN451
24.4 Réseau WorldFIP457
24.5 Réseau Profibus462
25 L'ordinateur - Architecture matérielle et logicielle
par J. Gunther
469
25.1 Logiciel471
25.2 Unité centrale474
25.3 Interfaces de connexion des périphériques481
25.4 Logiciel d'exploitation487
26 L'acquisition de données sur PC
par P. Renard
495
26.1 Vue d'ensemble495
26.2 Cartes d'acquisition498
26.3 Cartes enfichables et formats de bus502
26.4 Boîtiers externes507
26.5 Options logicielles510
26.6 Instruments virtuels517
Bibliographie
519
Index
521