Renseignements pour projet étudiant

[watchinofoye]

Bonjour.

Je suis actuellement étudiant en licence professionnelle Systèmes Informatiques Embarqués et je dois accomplir un projet en binôme.

Ce projet consiste à améliorer un magnétomètre de sorte qu'il utilise un capteur à effet Hall linéaire analogique permettant une mesure de ±20mT au minimum et si possible à deux axes.
Nous devons également trouver un convertisseur analogique numérique d'une résolution d'au moins 18 bits, avec un échantillonneur et un bloqueur et si possible un multiplexeur, pour pouvoir traiter deux voies. Ce convertisseur sera piloté par un PIC18F2550 par liaison I²C voire SPI.

J'aimerais savoir si parmi vous quelqu'un saurait me conseiller pour le(s) capteur(s) et pour le convertisseur.

En vous remerciant par avance pour votre aide.
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[watchinofoye]

Cette étape du projet étant largement dépassée je me permets de faire suite à ma demande.

Nous n'avons hélas pas trouvé de sonde sur deux axes correspondant à nos critères. Nous avons donc pris deux sondes SS495A1 de Honeywell.

Et pour le convertisseur, notre choix s'est porté sur un AD7799 de Analog Devices.

[Tropique]

Bonjoir,

C'est une bonne idée de mettre en PJ les documents correspondants, ou au moins de mettre un lien direct vers les produits, c'est apparemment assez mal référencé, et il faut se battre avec le catalogue Mouser pour glâner quelques infos.

D'après ce que je vois, ce sont de simples capteurs industriels, cela n'a pas grand chose à voir avec la métrologie. S'ils conviennent, pourquoi pas, ils doivent être très bon marché, mais j'ai l'impression que ce n'est pas ça que vous recherchez (d'après le peu d'infos que vous donnez).

[watchinofoye]

Oui, c'est mieux en effet. Voici les documentations.
SS495A-SS495A1-SS495A2-SS496A-SS496A1.pdf
AD7798-AD7799.pdf

En fait, ce projet a pour but de réaliser un prototype de magnétomètre pour une entreprise, Sciencéthic. Son objectif avec ce projet est de fournir à des établissements scolaires un appareil de mesure simple d'utilisation pour que des élèves puissent réaliser des TP sur l'étude des champs magnétiques.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tropique]

Un convertisseur AD de 18bits pour ces capteurs, c'est 10bits de trop.

[watchinofoye]

Comment ça ?

[Tropique]

Comment ça ?

Ils sont ratiométriques par rapport à la tension d'alim (déjà pas une bonne idée si on veut un semblant de précision), avec un offset et une précision qui se chiffre en pourcents.
Une pécision de quelques %, ça se traduit en combien de bits?

[watchinofoye]

La conversion sur 18 bits au minimum est une contrainte du cahier des charges. Le problème viendrait donc plutôt des sondes, que j'aurais mal choisies.

Notre tuteur nous a parlé d'un autre modèle de sonde dont voici la documentation : A1324-5-6-Datasheet.pdf
Peut-être convient-elle mieux ?

En fait, j'aimerais aussi quelques éclaircissements sur tout ça, vu que j'ai de très faibles connaissances en électronique.

[Tropique]

Notre tuteur nous a parlé d'un autre modèle de sonde dont voici la documentation : Pièce jointe 170408
Peut-être convient-elle mieux ?

C'est tout à fait le même, ce sont des blocs fonctionnels pour applications techniques, on ne sait pas faire de mesure valable avec (et encore moins s'il faut 18bits).
Ce n'est pas la peine de chercher en boitier 3 pins, il faut au moins 4 pins si c'est le capteur "nu", et plus si conditionnement de précision est inclu.

[watchinofoye]

À vrai dire, j'aimerais surtout comprendre comment tu arrives à déterminer ce qui va ou pas. Comme je t'ai dit, j'ai de sérieuses lacunes au niveau électronique.

Que représenterait la 4ème patte ? En quoi cela influe sur l'étendue de conversion ? Sur la précision ? Pourrais-tu m'expliquer, s'il te plaît ?

[Tropique]

Le 0 de ces composants est référencé par rapport à une tension virtuelle centrée sur l'alimentation.
Cette tension n'est pas disponible physiquement (à cause des 3 pattes), et toute amplification ou traitement doit se faire "à l'aveugle", par rapport à quelque chose recréé extérieurement.
C'est imprécis, et c'est confirmé par la datasheet qui donne une erreur d'offset et de précision en %.
Un capteur Hall "nu" est un pont de Wheatsone dont les 4 terminaux sont accessibles, ce qui permet une compensation exacte du zéro (mais la sensibilité est moins grande évidemment).

[watchinofoye]

Excuse-moi mais je trouve étrange, si cela pose un tel problème, que notre tuteur ne l'ait même pas signalé alors qu'il a vu le contenu des datasheets.
Peut-être que le schéma pourrait permettre d'y voir plus clair : schema.pdf
Est-ce que le problème persiste toujours ?

[Tropique]

Bonjour,

Merci de convertir la PJ en un format autre que le pdf, réservé aux documents complexes et multipages.

[watchinofoye]

Le schéma de connexion au format PNG :

[Tropique]

Excuse-moi mais je trouve étrange, si cela pose un tel problème, que notre tuteur ne l'ait même pas signalé alors qu'il a vu le contenu des datasheets.
Peut-être que le schéma pourrait permettre d'y voir plus clair : Pièce jointe 170452
Est-ce que le problème persiste toujours ?

Le schéma ne change rien à la problématique de base: si on suppose que tous les facteurs d'échelle sont dimensionnés de manière optimale, les 18 bits du convertisseur vont se répartir sur les 5V d'entrée. Un incrément représente donc ~=20µV. Il faut donc pour bien faire que la chaine d'acquisition soit sensiblement meilleure que ça, mais la moindre dérive d'alim, le moindre écart entre la référence virtuelle du capteur et le zéro recréé en soft en aval va faire des dizaines de fois cela.
Si le système n'est pas dimensionné de manière optimale, ce sera encore pire.
Bref, avec ce type de capteur, c'est sans espoir, autant essayer de mesurer un filetage micrométrique avec une chaine d'arpenteur

[watchinofoye]

Je vais en discuter avec notre tuteur pour avoir son avis là-dessus. J'avoue que je ne comprends toujours pas où ni quel est exactement le problème.

En tous cas, d'après toi, soit on garde le convertisseur intégré dans le PIC (avec une résolution de 10 bits) et dans ce cas on ne respecte pas l'exigence du cahier des charges, soit on respecte le cahier des charges et on change les sondes actuelles pour... ben que conseilles-tu à la place ?

Actuellement, je suis en possession du prototype, pour essayer de le programmer en dehors des heures de projet. Il ne dispose pas encore du convertisseur analogique que l'on avait prévu, il s'agit surtout de prendre le Pinguino en main et voir comment récupérer les mesures des capteurs via le convertisseur via le microcontrôleur.

[Tropique]

Je vais en discuter avec notre tuteur pour avoir son avis là-dessus. J'avoue que je ne comprends toujours pas où ni quel est exactement le problème.

Dans ce cas, je ne peux rien d'autre pour vous: si vous pensez pouvoir facilement reproduire un point de référence interne avec une précision de mieux que 20µV sur 2.5V par rapport à une tension externe inconnue et variable, vous pouvez tenter le coup.

[watchinofoye]

Ce que je sais surtout c'est que, comme indiqué sur le schéma :
- ces deux sondes sont reliées au convertisseur,
- lui-même relié au microcontrôleur
- ainsi qu'à une référence de tension (en réalité, deux, une de 1,25V et une autre de 4,096V, mais nous nous sommes arrangés pour que l'on puisse sélectionner l'une ou l'autre afin de déterminer durant nos tests laquelle conviendrait le mieux)
- et que tout ce système est alimenté en 5V par la prise USB.

[watchinofoye]

Alors, j'ai parlé de cela au tuteur. Il m'a dit qu'il ne s'agit pas de faire des mesures précises mais de faire des études de variations d'un champ magnétique. Par conséquent, la précision n'a pas de grande importance dans notre cas.