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5 pages à l'impression
version initiale 2002
INFORMATION
dernière mise à jour
22 mars 2013
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CONCEPTION D'UN SYSTEME D'ACQUISITION DE DONNEES

deuxième partie (2/7) : Structure spatiale du système

E/S multiples et multiplexage analogique économique
système à multiplexage analogique pour capteurs proches
système décentralisé à multiplexeur digital profiter de la miniaturisation
système à multiplexeur distribué avec un coaxial
système de télémétrie la liaison radio
contrôle par instrument virtuel attention danger
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Un système de mesure électronique peut être considéré comme un canal de transport d'information comportant trois fonctions essentielles en cascade : une partie acquisition, une partie traitement des données et une partie distribution de l'information élaborée. Notre propos concerne essentiellement la partie acquisition des données, cependant nous allons donner quelques éléments complémentaires sur chacune de ces 3 parties afin de mieux éclairer tant les besoins que l'architecture du module acquisition.

Dans la partie acquisition il s'agit d'acquérir l'information à partir d'un module de mesure, essentiellement constitué d'un ou plusieurs capteur(s), et de la convertir en données éventuellement digitales.

La partie traitement comporte tous les éléments qui vont permettre la mise en forme du signal, typiquement elle comportera un module de filtrage et d'amplification, mais le plus souvent en outre un module de traitement numérique et, dans ce cas, la présence d'un convertisseur analogique digital sera indispensable après le module analogique de conditionnement.

En conséquence il conviendra le plus souvent de reconvertir le signal traité numériquement en signal analogique pour assurer sa distribution, en particulier lorsqu'il s'agira de piloter un actuateur.

Eu égard à ces considérations on imagine donc qu'il n'y aura pas une structure unique pour une réalisation instrumentale. On peut identifier en pratique cinq catégories principales que nous allons illustrer schématiquement, auxquelles on peut ajouter de nombreuses variantes:
  • système à entrées et sorties multiples et multiplexage/démultiplexage analogique
Dans un tel système le multiplexeur analogique connecte les divers capteurs au processeur digital suivant un séquencement programmé, tandis qu'en sortie un démultiplexeur, lui aussi programmé selon une semblable séquence (donc piloté par la même horloge), transmet les informations de sortie vers les actionneurs concernés. Précisons qu'une information de sortie peut-être élaborée à partir d'une ou plusieurs informations d'entrée. Cette structure est économique, mais les temps de conversion peuvent en limiter les performances.

  • système centralisé d'acquisition avec multiplexage analogique
Dans ce cas, typiquement exploité avec n capteurs de même catégorie (ce qui ne veut pas forcément dire capteurs identiques), le multiplexeur est placé en sortie des capteurs et l'on n'aura besoin que d'une seule chaîne de conditionnement et de traitement. Cependant il faut noter que la transmission d'un signal de faible amplitude n'est possible que sur de courtes distances, on supposera donc que l'ensemble des capteurs sont proches les uns des autres à la fois en terme de position géographique que d'amplitude de sortie et que le conditionneur l'est également. Dans le cas contraire on utilisera avantageusement un système décentralisé, plus onéreux mais plus fiable.

  • système décentralisé avec multiplexeur digital
On profitera le plus souvent des progrès de l'intégration sur silicium de l'ensemble de la chaîne de conditionnement (y compris éventuellement le processeur digital) pour réaliser des systèmes performants. Cette structure permet évidemment l'emploi de capteurs de nature fort différente dans la mesure où l'on dispose de modules de conditionnement adaptés et assurant en sortie (c'est à dire sur chaque entrée du multiplexeur) des signaux compatibles.

  • système avec multiplexeur distribué
Quand un nombre important de capteurs est mis en jeu, et qu'une distance elle aussi importante doit être franchie, on peut réaliser un multiplexeur distribué et véhiculer le signal numérisé sur un câble coaxial, ici encore les progrès de l'intégration sont exploités.

  • système de télémétrie
Enfin il peut arriver que l'information doive être transportée sur des distances considérables ou qu'il soit impossible de connecter physiquement la partie acquisition et la partie traitement. Ce peut être le cas dans le domaine de l'observation spatiale, ou dans un environnement de type radioactif, voire en environnement médical ambulatoire. Dans ce cas la télémétrie avec transmission radio, téléphone GSM ou par câble téléphonique classique sera exploitée.

dans un prochain chapitre nous traitons des liaisons radio type Wi-Fi ou Bluetooth.

  • contrôle à distance
Enfin notons que fréquemment des instruments automatiques sont pilotés par une unité centrale gérant leur rythme d'acquisition.

En fait on va trouver plusieurs structures possibles: