Acquisition de mesure sur un banc d'essai

[invite2893646f]

Bonjour à tous,

Je suis actuellement en dernière année d'école d'ingénieur, et je suis à ce titre en stage dans un laboratoire de mécanique des fluides à l'University of British Columbia de Vancouver (CANADA).
Je suis ici pour réaliser un banc d'essai qui simule l'obstruction des voies aériennes supérieurs dans le cas de l'apnée du sommeil. L'objectif étant de valider les résultats donnés par un modèle numérique, en comparant les résultats de ce dernier à ceux relevés sur le banc d'essai (physique lui).

Je vous précis d'ores et déjà, que je suis un futur ingénieur en mécanique, et qu'à ce titre je suis très peu formé à l'électronique et tout ce qui s'y rattache, c'est d'ailleurs pour cela que je sollicite votre aide.

Pour faire simple, le banc d'essai est une sorte de conduit prismatique où la face supérieur est une membrane souple. L'air traverse le conduit, provoque une dépression et "attire" la membrane vers la face inférieur... lorsqu'il y a contact, il y a obstruction !

Tout le long du conduit je dois mettre en place deux lignes de capteurs, une ligne de capteurs de pressions, une autre de capteurs de déplacements. Les capteurs de déplacements devront permettre en plusieurs points de mesurer la distance (verticale) entre parois inférieur rigide et parois supérieur déformable.

On m'a suggéré d'utiliser des capteurs à effet Hall pour mesurer les déplacements, je ne comprends pas comment on peut utiliser un tel capteur pour ça? De plus la parois supérieur est en caoutchouc naturel, et il me semble qu'un capteur à effet Hall n'est utilisable qu'avec des objets métalliques (peut être le simple fait de coller une pastille aimantée, ou métallique sur la parois souple permettrais de palier au problème). Que faudrait-il "câbler" pour mesurer de tel déplacements ? Sachant que c'est déplacement seront compris entre 0 et 5mm (voir 10mm), et que j'ai besoin d'un maximum de précision...

Enfin d'une manière générale, que ce soit pour les capteurs de pressions ou de déplacements, il me faudra pouvoir les acquérir sur un PC pour pouvoir par la suite les retraiter. Comment pourrais-je réaliser cette acquisition ?

Enfin parlons budget, tout compris mon banc d'essai ne devra pas dépasser les 1000$, sachant que j'ai besoin d'environ 400$ pour réaliser la partie mécanique du banc d'essai, il ne reste donc plus que 600$. Mais je pense pouvoir avoir des oscilloscopes, des GBF, ce genre de choses...

Pour finir je précise que j'ai besoin de 10 capteurs de pressions et d'autant de capteurs de déplacements...

Si quelqu'un peut m'expliquer comment mesurer un déplacement avec un capteur à effet Hall et m'expliquer comment acquérir les mesures sur un PC, ce serait bien sympathique !

Si j'oublie des précisions faites moi le savoir merci.

Matthieu.
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[louloute/Qc]

Bonsoir Math_dup,

Côté capteurs de pression, on en trouve facilement :

http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll

En ce qui concerne les capteurs à effet Hall, ils sont aussi courants :

http://search.digikey.com/scripts/Dk...sensor&stock=1

Mais à ce que je lis semblent destinés à une mesure angulaire d’un champ magnétique, donc pas certain que ce soit idéal selon ce que je comprends de ton besoin.

Tu peux aussi envisager mesurer la distance entre une bobine parcourue par un signal alternatif et une autre bobine mobile. Il n’y a pas des électroniciens en Colombie Britannique ?

[vincent66]

Bonjour
Pour en être régulièrement sujet, je peux te dire que l'apnée du sommeil n'est pas une chose subtilement mesurable, c'est du "tout ou rien", le clapet physiologique qui nous permet de déglutir se ferme et puis voilà... pour de plus amples détails techniques je te laisse aux bons soins de louloutte...
Vincent

[invite2893646f]

Bonjour Vincent,

En fait je ne sais pas trop comment le mécanisme d'obstruction fonctionne... Actuellement un Phd avec qui je travaille fait des simulations numérique du phénomène, sur des modèles plus ou moins élaborés.
Pour ma part je conçois un modèle simpliste pour comparer les résultats obtenus physiquement (issus de mon banc d'essais) à ceux issus d'un modèle lui purement théorique (le modèle informatique).
L'intérêt est de démontrer la validité du modèle numérique pour pouvoir reproduire le phénomène réel (au niveau des voies aériennes supérieures) à l'aide de l'outil informatique.
Tout ça n'est pour l'heure que de la recherche fondamentale !

Matthieu

[A voir en vidéo sur Futura]

[louloute/Qc]

Je seconde Vincent. Si tu as besoin de nous pour un capteur de position nous serons joyeux de te donner un peu de notre expérience.

Pour l’étude de l’apnée du sommeil héritée de modèles de tsunami en Centrafrique, on va te laisser seul juge!

[invite2893646f]

Bonsoir Louloute,
J'ai regardé votre lien, et me suis penché attentivement sur les capteurs de pressions. J'ai besoin idéalement de capteurs relatifs, il me semble que la traduction c'est "gauge"... Et vu l'étendue des mesures que je m'attends à avoir, j'ai fais le choix d'un capteur entre 0 et 1PSI, qui est je crois la plus petite plage que les constructeurs proposent. J'aurais donc ma sortie sur un signal compris entre 0,5V et 4,5V si je l'alimente en 5V (ce qui est préconisé). Etant donné que je veux mesurer des écarts de l'ordre du Pascal, je vais avoir des signaux qui vont varier de l'ordre de 5,..E-4V. Autant dire que j'ai tout intérêt à amplifier mon signal de sortie.
Alors avec de vague souvenir et un peu de recherche, je pense que je vais utiliser un ampli OP, et deux résistances... (pour chaque capteurs).

Je suis sur la bonne voie ?

[alainav1]

bonjour,
uste pour faire avancer le scmilblic !
pour mesurer des tensions aussi faible il faudra s'affranchir de courants parasites (avant amplification ) il y surement des solution mais je suis pas le spécialiste.
cependant pour mesurer des déplacements faibles je me souviens (d'une vie antérieur ) de galvanomètre muni d'un petit miroir qui augmentait la deviation.
(c'était de mémoire monté sur un pont de Wheatstone )
c'est peut être une piste (détection d'un rayon lumineux dévié ).
cordialement
alain

[Jerome.jh]

+1 pour le système optique, car le capteur à effet hall t'oblige à placer des pastilles sur la membrane, et donc modifierais sa masse et ses modes de vibration ...
Pour les capteurs de pression il existe des CI tout fait Cf http://www.sparkfun.com/search/resul...&what=products
Je ne sais pas si la précision est suffisante pour ton application.

[invite2893646f]

Du nouveau,

J'ai une nouvelle question, je vais utiliser un capteur qui à une plage de pesure entre 0 et 1PSI (soit 6894Pascal). La mesure m'est donnée par une tension de sortie entre 0,5V et 4,5V.
Mon problème c'est que je ne travaille que sur une toute petite plage, entre 0 et 35Pascal, j'exploite tout juste 0,5% des capacités du capteurs (mais y a pas plus petit, du moins abordable). 1Pa --> 5,8E-4 V autant dire que je compte amplifier le signal de sortie. Mais si je l'amplifie, disons 500x, quand sera t'il de ma précision ?
Le capteur est donné pour une précision de +/- 0,25%.... Et moi je veux mesurer des écarts de l'ordre du pascal... C'est bon ainsi.

Dernier élément, je compte prendre des capteurs relatifs, je peu mesurer une dépression, on est d'accord ?

Merci pour votre aide.

Matthieu

[paulfjujo]

bonjour

Mesure de 1 pascal sur une echelle de capteur 6894 Pa semble au premier abord illusoire.
Utiliser une chaine de mesure avec un ADC16 bits ( AD7715,MCP3324 )par exemple permettrait d'obtenir la resolution demandée
sans rajouter une chaine d'amplification Analogique.
mais il faudrait appliquer un traitement statistique (par ex moyenne de 8,16 ou 32 mesures) pour eliminer au maximum
les fluctuactions de signal
Faire aussi un zero systematique du capteur ..puisque demarre à 0,5V.

Probleme : Quid du temps de reponse global ?

et de la derive intrinseque du capteur lui-meme .
On peut esperer que sa repetabilité à court terme sera meilleure que la precision annoncée de +-0,25%.

nota:
Il existe des manometres de 0 à 10Pa ou +- 10pa (MAGNEHELIC) avec ressortie analogique.
pour les mesures de flux d'air à base de tube de pitot.

[invite2893646f]

Bonjour,

Je suis en standby concernant les capteurs de pressions, j'attends le retour de mon tuteur.

Concernant la mesure de distance, pour rappel je souhaite mesurer la distance entre ma membrane supérieur souple (qui va se déformée sous l'effet de la dépression), et la parrois inférieure, rigide elle.
Mon tuteur souhaite que la mesure soit effectuée à l'aide de capteur à effet Hall. Si je colle des pastilles aimantées sur la parois supérieure espacée de 2cm les une des autres en vis à vis direct avec les capteurs à effet hall, ne va t-il pas y avoir de perturbation électromagnétique empêchant la prise de mesure correcte.
Je précise que nous négligerons l'impact des pastilles sur les propriétés mécaniques de la membrane, ces modes propres en vibration, etc, comme le suggéré (très judicieusement) plus haut Jérome.

Concernant les système optique, je n'ai trouvé que des système onéreux, ou des système dont la plage de mesure est incompatible avec mon dispositif expérimental (mesure entre 0,5 et 1 cm, résolution de l'ordre du dixième minimum).

Plus généralement, comment mettre en place une mesure de distance avec un capteur à effet hall !?

Merci de votre aide, idées, etc...

Matthieu.