Choisir son CAN

[GeoBenj]

Bonjour,

voilà le contexte : je travaille à la réalisation d'une carte électronique à rajouter sur un Raspberry Pi, qui remplit plusieurs tâches du type pilotage de relais, détection de présence tension, etc. Je souhaite également y incorporer un numériseur pour numériser du signal de capteur sismique.

voilà ma problématique : Je ne suis pas électronicien de métier, choisir un CAN n'est pour moi pas très évident. D'autant que les capteur sismo sont extrêmement précis et avec des contraintes très particulières.
Mon premier problème est de savoir ce dont on a besoin.

Un datasheet type de capteur : http://www.nanometrics.ca/ckfinder/u...ium%20120Q.pdf

Il faut savoir que je ne souhaite pas faire de l'observation ou de la mesure scientifiques à proprement parler, les numériseurs qui servent à ça valent des milliers d'euro et il y a une bonne raisons, il s'agit "uniquement" de prendre quelques minutes de signal pour les calibrations de capteur lorsqu'ils sont sur des tables vibrantes (de calibration).
La table fait un mouvement de x mm en y seconde, on lit la sinusoïde et en déduit quelques paramètres type l'amortissement, la réponse instrumentale, l'état des bobines, etc.

J'ai jeter un oeil sur Farnell et j'ai trouvé des tas de CAN 24 bits, mais je ne saisis pas les différences entre chaque.
Est-ce que quelqu'un peut aiguiller mes recherches ?

Bonne journée,
a+
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[antek]

J'ai pas compris les formes et les niveaux des signaux en sortie !

[GeoBenj]

Les formes et niveaux de sortie ?
J'ai peur de dire une bêtise mais essayons.
D'un capteur sismo il ressort un signal analogique en 40V pic-à-pic (pour le modèle cité), dont les fréquences visées varient entre 120 secondes et 150 Hz.

C'est une réponse ?

[antek]

Les formes et niveaux de sortie ?
J'ai peur de dire une bêtise mais essayons.
D'un capteur sismo il ressort un signal analogique en 40V pic-à-pic (pour le modèle cité), dont les fréquences visées varient entre 120 secondes et 150 Hz.

Signal sinusoïdal ou autre ? C'est ce signal qu'il faut échantillonner ?
Période et fréquence dans le même sac ?
Disons de DC à 150 Hz ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[GeoBenj]

Oui voilà, toujours bruité par divers éléments mais ça tend à être une sinusoïde.
Disons que le numériseur devrait avoir une fréquence d'échantillonnage fixe (au moins 300Hz si on regarde du signal de 150Hz), qui du coup permet de recréer la forme du signal du capteur avec son amplitude en + et -.

Depuis le capteur ce qui part : Le 0V c'est l'absence de mouvement, un signal + c'est que la bobine se déplace en X et un signal - en -X (=le capteur a reçu une onde acoustique).

Sur ma table de calibration, le capteur sera déplacé de, par exemple, 1 mm en 1 seconde. Le signal généré aura alors la forme d'une sinusoïde décroissante qui tend vers 0, en un temps plus ou moins long selon l'amortissement.

[antek]

Il faut connaître la tension maximum du signal à échantillonner.
En fonction de ça tu choisis le CAN.

[GeoBenj]

Le capteur affiche 40V pic à pic, ça donne du +20V -20V.
Mais je pensais que la tension de mesure était gérable avec un pont diviseur en entrée du channel, parce que de toute façon j'ai bien du voir une centaine de CAN et aucun n'a cette amplitude d'entrée.

Alors hormis cette histoire de tension d'entrée, j'en ai trouvé un qui a priori semble pas trop mal, il fait de l'acquisition simultanée sur 4 voies en 24bits en différentiel.
doc : http://www.farnell.com/datasheets/1831219.pdf

[antek]

Oui, pourquoi pas.
Il y a même des schémas pour adapter tes signaux.

[jiherve]

Bonsoir
En effet avec cette Rolls pas de soucis.
JR

[GeoBenj]

Bonjour,

merci de vos réponses.
Alors j'opte pour ce modèle. En plus le fichier CAD est dispo.
Par contre, maintenant que c'est dit ... Il faut l'implanter sur mon circuit. Je n'ai jamais implanté un CAN et j'imagine qu'outre un pont diviseur sur les entrées analogiques de manière à avoir le bon voltage d'entrée, il faut peut-être rajouter deux ou trois trucs d'électronicien ... Et puis il faut bien que les autres pins soient reliées à quelque chose, ça serait trop simple.
Selon vous, ou pourrais-je me procurer cette connaissance (spécifiquement sur les CAN, je ne compte pas devenir électronicien en deux heures !) ?

Bonne journée à vous.

[antek]

j'imagine qu'outre un pont diviseur sur les entrées analogiques de manière à avoir le bon voltage d'entrée, il faut peut-être rajouter deux ou trois trucs d'électronicien ...
Selon vous, ou pourrais-je me procurer cette connaissance (spécifiquement sur les CAN, je ne compte pas devenir électronicien en deux heures !) ?

Un pont diviseur et/ou autre chose (ampli, filtre, . . .).
Dans la doc du CAN on trouve des conseils, précautions de câblage , schéma d'application, caractéristiques des circuits d'entrée etc.
C'est un circuit à 30 €, faut le soigner !

[GeoBenj]

Je suis en train de dépiauter la doc, qui est assez longue mais fortement instructive en effet !
Et c'est un CAN à 68€ pièce
J'ai également prévu un dissipateur, si jamais ça chauffe parce que comme tu dis, faut le soigner ...

Mais il n'y a pas de cours ou de TP spécifique aux CAN sur le net, du moins je n'en trouve pas sur le câblage.
Mais sur le principe des CAN j'en ai trouvé quelques uns sympa.

[antek]

Et c'est un CAN à 68€ pièce

Il n'y a pas de particularités de câblage pour les CAN.
On appliques les règles concernant les circuits numériques et analogiques.

Quelques idées (voir aussi liens dans la doc MAXIM) :

[Antoane]

Bonjour,

Je suis en train de dépiauter la doc, qui est assez longue mais fortement instructive en effet !
Et c'est un CAN à 68€ pièce
J'ai également prévu un dissipateur, si jamais ça chauffe parce que comme tu dis, faut le soigner ...

As-tu besoin d'une résolution de 300nV ? penses-tu que les derniers bits mesureront autre chose que du bruit (celui de l'appareil + celui du système de traitement) ? Un couplage par impédance commune via une piste de 200µm de long pour 1mm de large parcourue par 3mA suffit opur perdre 1LSB...
As-tu besoin d'une bande passante de 70kHz ?, qui plus est sur 4 (ou 8) canaux ?

Ce CAN n'est, à mon avis, pas le plus adapté.

[GeoBenj]

Bonjour Antoane,

c'est tout à fait ça, je ne pense pas avoir besoin de telles performances.

As-tu besoin d'une résolution de 300nV ?

Plus la résolution sera poussée, plus le résultat sera meilleurs, je me suis basé sur la résolution des numériseurs qu'on utilise.

penses-tu que les derniers bits mesureront autre chose que du bruit (celui de l'appareil + celui du système de traitement) ?

Dis comme ça, non en effet j'ai un sérieux doute. Même avec un blindage de fou.

Un couplage par impédance commune via une piste de 200µm de long pour 1mm de large parcourue par 3mA suffit opur perdre 1LSB...

Hélas je ne suis pas électronicien, il faudrait que tu précises ce que tu veux me dire ... Pourquoi perd-t-on le LSB dans mon cas ?

As-tu besoin d'une bande passante de 70kHz ?, qui plus est sur 4 (ou 8) canaux ?

Le capteur sismo étudié a une fréquence de coupure à 150Hz, la fréquence minimum à avoir serait donc de 300Hz (Shannon), mais j'ai lu que concernant les numériseurs sigma-delta, plus la fréquence était élevée, mieux c'était. J'ai peut-être mal interprété le document ...

Je suis véritablement preneur de conseils par un expert, parce que je me doute bien que je passe à côté de plein de truc et que je vais prendre un monstre pour rien ou tout du moins quelque chose qui n'est pas adapté.

[GeoBenj]

Ah et j'ai besoin d'au moins 3 voies différentielles (+ et -).

[GeoBenj]

J'ai changé de modèle, là j'ai pris un AD7714, 1KHz max (le modèle inférieur est en dessous de 300Hz), 3 voies différentielles, toujours en 24bits.

http://fr.farnell.com/analog-devices...skipCache=true


Comme il faut bien se lancer pour tâter du câblage, j'attaque avec celui-ci pour me faire la main, mais rien n'est arrêté.

[Antoane]

Bonjour,

Plus la résolution sera poussée, plus le résultat sera meilleurs, je me suis basé sur la résolution des numériseurs qu'on utilise.

Certes, attention cependant à ne pas inventer de précision : si l'(éventuel) ampli que tu installes entre le sismographe et l'ADC génère (par exemple) un bruit de 1µV, il est inutile d'utiliser un ADC de plus de ln(5.10⁶)/ln(2)~22bits. Les bits auront des valeurs aléatoires.

Hélas je ne suis pas électronicien, il faudrait que tu précises ce que tu veux me dire ... Pourquoi perd-t-on le LSB dans mon cas ?

C'était juste un exemple pour montrer que 300nV, c'est pas grand chose : c'est la tension aux bornes de la résistance parasite d'une piste de cuivre de 200µm de long et de 1mm de large parcourue par 3mA. 300nV corresopndent à 1LSB.

Je vais avoir du mal à conseiller davantage

[GeoBenj]

Ok j'ai mieux compris.
Mais j'ai encore plein de question !

Question 1 concernant l'intru : quelle différence entre la précision et la résolution ?

Question 2 sur mon AD7714 je lis (page 2 - Analog inputs/reference inputs) que le "absolute AIN/REF IN voltage est de 30mV, et le max current est de 1µA : comment puis-je maitriser ces valeurs en sortie d'un capteur ? En cas contraire j'imagine que le CAN va bruler ?

[jiherve]

Bonjour,
Il va falloir améliorer la compréhension du godon et de l’électronique!
Ce qui est indiqué ce sont les limites min et max de la référence et des entrées mesurées:
AGND – 30 mV : la tension min est donc -30mV si AGND = 0V
AVDD + 30 mV : la tension max est donc 5,030V si AVDD = 5V
il y a donc de la marge.
AIN Input Current = 1nA max cela indique que l'entrée présente une très grande impédance ce qui est plutôt positif

JR

[antek]

AIN Input Current = 1nA max cela indique que l'entrée présente une très grande impédance ce qui est plutôt positif

Positif peut-être mais surtout à prendre en compte (source du signal analogique).

[jiherve]

Re,
tout à fait mais je ne crois pas que tu saches l'expliquer sans se reporter page 20 de la datasheet.
JR

[antek]

Re,
tout à fait mais je ne crois pas que tu saches l'expliquer sans se reporter page 20 de la datasheet.
JR

Tout à fait.
J'ai pas regardé la doc et je sais pas son fonctionnement.
Mais par principe, . . .

[GeoBenj]

Bonjour,

Il va falloir améliorer la compréhension du godon et de l’électronique!

Ah oui, tout à fait, mais c'est en forgeant qu'on devient forgeron ...? (déjà, c'est quoi godon ??)
Dans mon labo on est très porté sur l'empirisme ... Du coup je cherche.

Concernant les impédances, qu'est-ce que cela implique sur mon circuit ? Il faut que je protège le CAN sur les voies différentielles ?
J'ai bien lu la p20 du datasheet, mais les notions d'erreur de gain et de capacitance ensemble, j'ai du mal.

Bonne journée.

[jiherve]

Bonjour
le godon c’est l'anglais, vieux terme moyenâgeux .
L'empirisme peut avoir du bon mais en électronique on peut s'en passer.
Pour la protection du CAN il suffit de rester dans les limites de ce qui est indiqué dans la datasheet, ce qui n'est pas trop difficile.
Il existe un kit d’évaluation disponible chez Analog Devices et peut être les revendeurs que ne saurais trop te recommander d'acheter pour te familiariser avec la bête.
JR

[GeoBenj]

Oh mais c'est parfait ça.
Bon il faut juste que mon chef soit ok pour débourser les sous.
Petite précision, il y a empirisme, et prise tête ... Là j'en suis a un point ou ça devient délétère vu le temps que je passe dessus (et pas sur autre chose).

Je crois que je vais supplier les électroniciens du labo de m'accorder une heure de leurs temps.
Je leur paierai un bouteille de clairette. Ca a fait ses preuves avec les informaticiens

[jiherve]

Bonsoir,

Bon il faut juste que mon chef soit ok pour débourser les sous.

explique lui que c'est un investissement productif ce qui est totalement vrai, avec les ADC de course il faut d'abord dompter la bête , partir sur une réalisation de but en blanc c'est la garantie de la catastrophe et donc de gaspillage de temps et d'argent.
Serais tu stagiaire ?
JR

[bobflux]

Pour quelle raison l'ADC de la carte son n'a pas été envisagé ?

Si il s'agit d'une calibration à 150 Hz... c'est bon...

[jiherve]

bonsoir,

Pour quelle raison l'ADC de la carte son n'a pas été envisagé ?

Si il s'agit d'une calibration à 150 Hz... c'est bon...

dans la doc de son capteur il y a :

Bandwidth-3dB points t 120s and 150Hz

La carte son sort par le bas.
JR

[bobflux]

N'empêche, si c'est pour un seul exemplaire, et que l'OP n'y connaît rien en ADC ou en analogique, le plus simple (et au final le moins cher) c'est... la carte d'acquisition USB... ou une carte d'éval d'un ADC qui convient (tant qu'elle a une sortie USB)... ou une carte son (mais il faut enlever les condensateurs d'entrée et s'assurer que l'ADC n'a pas de filtre passe-haut numérique, souvent non débrayable).