Utilisation d’une interface, et d’un logiciel d’acquisition

Interface SYSAM et logiciel synchronie

Une interface informatique est en général à la fois un CAN (elle possède des entrées permettant de mesurer des tensions) et un CNA : convertisseur numérique analogique (elle possède une ou des sorties permettant de générer des tensions). Elle est associée à un logiciel qui permet de piloter les entrées (acquisition de données), les sorties (génération de signaux), mais aussi souvent de traiter les données (tableur, feuille de calcul, fenêtres graphiques, …). Dans ce TP, on utilisera le matériel de la marque EUROSMART : interface SYSAM (version PCI ou SP5) et le logiciel d’acquisition et de traitement de données SYNCHRONIE.

Acquisition d’une tension

Dans de nombreuses expériences, vous pourrez utiliser l’interface et l’ordinateur comme un oscillo numérique à mémoire, permettant d’acquérir et de stocker des données (tension en fonction du temps) pour ensuite les traiter à l’aide d’un logiciel. Pour apprendre à manipuler l’interface et le logiciel, on commence ici par un exemple très simple : l’acquisition de la tension de sortie d’un générateur basse fréquence (GBF). Régler les caractéristiques suivantes pour la tension avec un oscilloscope:
Forme : sinusoïdale
Umax = 1V ; Umin = -1V ; f = 100 Hz
Envoyez ce signal sur EA0 (= entrée analogique 0 : relier la masse du GBF avec la masse de l’oscillo et la borne rouge du GBF sur la voie EAO de la carte d’acquisition.

Q4 Calculer la période T de la tension

Réglage des paramètres d’acquisition de temps

Cliquer sur paramètres, entrée 0, automatique
Vous devez toujours régler 2 des trois paramètres suivants, synchronie calculant le troisième automatiquement
– la durée d’échantillonnage dt
– le nombre de points N
– la durée totale d’acquisition
) Le déclenchement
Régler le déclenchement permet de faire démarrer le signal à gauche de l’écran à partir d’une valeur numérique toujours identique. Cette valeur est appelée tension de déclenchement.
Exemple : clique sur paramètre, déclenchement, voie 0, niveau 0, sens montant. Dès que la tension du GBF devient supérieure à 0 V l’acquisition démarre. Appuyer sur la touche F10 et observer le signal. Recommencer l’acquisition en utilisant le sens descendant puis en modifiant la valeur de déclenchement.
Q8 Essayer avec une valeur de déclenchement supérieure à la valeur maximale Umax = 1V. Que se passe-t-il ? Pourquoi ?

Le pas de quantification

Rôle du CAN (convertisseur analogique numérique)

La tension numérisée c’est à dire transformé en O ou 1 va être stockée dans l’ordinateur. Chaque échantillon de tension en volt est « pesé », tout comme un aliment, afin d’en déterminer son poids. En numérique, ce pesage est appelé quantification. Il s’effectue, pour reprendre une analogie mécanique, à l’aide d’une balance à deux plateaux : dans un des plateaux se trouve l’échantillon à peser, dans l’autre les poids nécessaires pour trouver l’équilibre. La précision du pesage dépend donc de la valeur du plus petit poids disponible. Pour les signaux sonores (ou vidéo), le poids de l’échantillon est la tension du signal électrique à numériser et la balance un quantificateur. Cependant, la quantification ne peut pas représenter parfaitement la tension de l’échantillon du signal analogique d’origine. En effet, un signal analogique (représenté par un nombre réel) peut prendre une infinité de valeurs, or il va être converti en un signal formé d’un nombre fini de valeurs numériques « N » dont chacune est codée sur « n » bits (c’est-à-dire sous forme d’un nombre entier dont la valeur maximale est limitée). Il y aura donc nécessairement, après quantification, une erreur d’arrondi. La précision du signal converti sera donc liée au nombre de valeurs disponibles pour traduire chaque échantillon.
Exemple : Si la tension est stockée numériquement sur 8 bits il existe 28 valeurs de tension numérique suivante. Si la plage de tension convertible en numérique est de 24 V la plus petite valeur convertible est :
24/28 = 93,75 mV

Pas de quantification

Le CAN est caractérisé par un calibre [Vmin , Vmax] (intervalle de tension convertible) et un nombre de bits n (l’intervalle [Vmin , Vmax] est découpé en 2n valeurs numériques différentes) dont dépend la précision de conversion. Le saut entre deux valeurs numériques consécutives est ΔV = (Vmax-Vmin)/2n est appelé pas de quantification noté ‘ q ‘. À chaque instant « t », la valeur de tension du signal se trouvant à l’intérieur d’un échelon est remplacée par la valeur de l’échelon le plus proche. On comprend aisément que plus les pas de quantification sont petits, plus ils sont nombreux sur une plage donnée et donc que plus la précision du signal quantifié est importante.

Q9 A l’aide de la loupe grossissez le haut de la sinusoïde et, à l’aide du réticule, déterminer le pas de quantification.