Développement

Les problèmes posés

Des calculs préliminaires sur certains points du projet montre que la partie acquisition rapide et simultanée de 15 grandeurs physiques est source de difficulté.

Un premier aspect concerne l'acquisition "rapide" : le cahier des charges impose 500 000 échantillons par seconde minimum d’une grandeur physique. Cela implique de transformer une quantité continue en une quantité discrète sur une durée inférieure à 2 µs.

Un deuxième aspect porte sur la simultanéité de la conversion du continu en discret. Il est crucial que chaque acquisition d’une grandeur physique soit faite au même moment. En effet, sans la concordance du temps de chaque grandeur physique, il est difficile de faire les liens entre les variations de chaque grandeur. Pour illustrer ci-dessous, si on a un signal A (en rouge) et un signal B (en bleu). Quand le signal A augmente, B également, et quand A diminue, B diminue aussi. Le premier graphique montre quand il y a concordance du temps, on peut conclure que A et B ont un lien mathématiques. Dans le second graphique, s'il n'y a pas de respect du temps, on ne peut déduire s'il y a un lien entre les signaux A et B.

Un dernier aspect vient après la conversion de 15 grandeurs physiques : il faut mémoriser la valeur obtenue après conversion de chaque grandeur. Cet aspect touche donc une gestion de flux de donné. On rappelle que l'acquisition d'un échantillon se fait tous les 2 µs, cela comporte la conversion de 15 grandeurs physiques et la mémorisation des valeurs obtenues. Le composant de mémoire doit donc stocker la donnée très rapidement.

Solutions envisagées

2 solutions sont envisagées pour résoudre le problème exposé précédemment.

Solution 1

Un microcontrôleur sera utilisé comme Convertisseur Analogique Numérique (CAN), pour la partie conversion d'un signal continu en un signal discret. Il y a donc 15 CAN, et ces CAN sont reliés par un même fil. Sur ce fil présente un signal top départ, pour lancer la conversion d'un échantillon, et donc assurer la simultanéité. Le fil de top départ est en fait relié à un microcontrôleur dit "maître", et il sera responsable du cadencement de l'échantillonnage.
Une fois qu'un CAN a fini de convertir, il doit envoyer le résultat à un composant de mémoire. À la fin d'une acquisition, le microcontrôleur consulte chaque composant de mémoire pour former un fichier texte et stocke ce fichier dans un autre composant de mémoire plus volumineux.

Cette solution est onéreuse car elle nécessite 15 mémoire tampons, mais ces mémoires facilitent de respecter la contrainte de temps sur l'échantillonnage, voire même une amélioration de la fréquence d'échantillonnage.

Solution 2

Cette solution reprend le même schéma que la première solution. La seule chose qui change est qu'il n'y a plus de mémoire tampon. Les CAN envoient directement les données vers le microcontrôleur. Cette méthode requiert un contrôle de flux de donné très précis et très contraignant dans le temps pour respecter l'échantillonnage tous les 2µs.
Cette solution est moins coûteuse par rapport à la première, mais le respect de la fréquence d'échantillonnage peut se révéler difficile

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