Carte d'acquisition

[invitef5ce13a8]

Bonjour,

Je travaille sur la conception d'un banc de test. Je vais devoir mesurer des paramètres vibratoires d'un mobile. J'ai donc 4 capteurs (vibromètre, capteur de force, accéléromètre) et des signaux de tension et intensité que je souhaite acquérir sous Labview.

Afin d'obtenir ces signaux, je dois acheter une carte d'acquisition plutôt "haut de gamme".

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Voici les caractéristiques que la carte doit avoir :

- Au moins 7 voies différentielles analogiques en entrée
- avoir une fréquence d'échantillonnage d'au moins 200kHz par voie
- avoir une connexion par port USB (bus)
- Compatible avec Labview (c'est le logiciel que j'ai aujourd'hui)
- effectuer les échantillonnages de chaque voie en simultané (et pas de multiplexé car l'acquisition de chaque voie se fait en décalé ce qui faussera mes mesures).
- avoir une plage de tension en entrée de +/-20V
- si possible des connecteurs BNC pour les entrées analogiques.

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J'ai trouvé plusieurs cartes qui répondent à tous les critères sauf la plage de tension en entrée de +/-20V. les fabricants proposent généralement du +/-10V.

Pour les cartes qui proposent du +/-20V, la fréquence d'échantillonnage est beaucoup trop faible (environ 10kHz).

Je ne peux pas réaliser de pont diviseur de tension en amont de ma carte d'acquisition (ce qui enlèverait mon souci de +/-20V).

Une autre solution serait de fabriquer une carte d'acquisition à partir de modules assemblables (je n'ai pas trouvé la configuration que je recherche).

J'ai contacté plusieurs fabricants mais aucun ne propose une carte correspondant à ma recherche.




Voici les meilleurs propositions des fabricants contactés :

-National Instruments (modèle USB-6366 : http://www.ni.com/pdf/manuals/374454c.pdf ) => Problème : Pas de +/-20V en entrée

-Elsys instruments (modèle TPCX : https://www.elsys-instruments.com/en...Elsys_2016.pdf) => Problème : pas de bus USB (c'est un PCI)
-DATAQ Instruments (modèle DI-718B : https://www.dataq.com/products/di-718b/di-718b-e.html) => Problème : f_échantillonnage trop faible

-Amplicon (modèle USB-4702 : https://www.amplicon.com/data/usb-4702_ds.pdf) => problème : f_échantillonnage trop faible

-OMB (modèle DAQ-2416 : https://www.omega.fr/das/pdf/OMB-DAQ-2416.pdf) => Problème : f_échantillonnage trop faible

Alazar Tech (modèle ATS9870 : http://www.alazartech.com/productf/ats9870) => ce n'est pas un bus USB)


Je n'ai pas contacté ces fabricants :
-mais je n'ai pas compris quelle était la fréquence d'échantillonnage : NVistech (modèle NVis631i) => Problème : http://www.nvistech.com/images/pdf/Nvis631-631I.pdf
"Max input frequency : 1MHz" Donc c'est égal à la "rate frequency"? Et c'est du multiplexé (il faut répartir la fréquence par les voies utilisées) ou du simultané ?

- La tension d'entrée ne va que jusqu'à +/-10V : Krenz Instrumentation, http://www.electronique-mag.com/article6077.html

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Voici donc ma question :
Connaissez-vous un fabricant qui pourrait fabriquer ce que je recherche?

Toute idée, piste de réflexion ou remarque est la bienvenue

Merci,

Arnaud
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[Antoane]

Bonjour,

Quelle est la résolution/précision souhaitée ?
Quelle impédance d'entrée ?

> Je ne peux pas réaliser de pont diviseur de tension en amont de ma carte d'acquisition (ce qui enlèverait mon souci de +/-20V).
Pourquoi ?

> effectuer les échantillonnages de chaque voie en simultané (et pas de multiplexé car l'acquisition de chaque voie se fait en décalé ce qui faussera mes mesures).
A quel point ce paramètre est-il sensible ? un retard de 1 ps d'une voie à l'autre est-il acceptable ? 1 ns ? 1 µs ? etc.

[invitef5ce13a8]

Bonjour,

>Quelle est la résolution/précision souhaitée ?
Je mesure mon déplacement avec un vibromètre qui est déjà juste niveau résolution : 2microns

>Quelle impédance d'entrée ?
Une impédance d'au moins 100Gohm

>> Je ne peux pas réaliser de pont diviseur de tension en amont de ma carte d'acquisition (ce qui enlèverait mon souci de +/-20V).
>Pourquoi ?

Un pont diviseur de tension diviserait par 2 ma tension de sortie des capteurs et donc ma résolution.

>> effectuer les échantillonnages de chaque voie en simultané (et pas de multiplexé car l'acquisition de chaque voie se fait en décalé ce qui faussera mes mesures).
A quel point ce paramètre est-il sensible ? un retard de 1 ps d'une voie à l'autre est-il acceptable ? 1 ns ? 1 µs ? etc.

Je veux une fréquence d'échantillonnage vraiment très élevée : plus de 200kHz par voie. Je veux faire une acquisition sur 7 voies => 1.4MHz de fréquence globale au minimum. Un décalage d'1 micro secondes ne peut donc pas être acceptable car la fréquence d'échantillonnage serait trop faible. Il me faut grand maximum 1/1.4MHz =700ns de décalage pour que ma carte d'acquisition puisse suivre l'acquisition. Mais, ces 700ns sont beaucoup trop grands par rapport à mon erreur de mesure. Je pense que moins d'1% de décalage serait acceptable soit 7ns.

[Antoane]

Bonjour,

>Quelle est la résolution/précision souhaitée ?
Je mesure mon déplacement avec un vibromètre qui est déjà juste niveau résolution : 2microns

Cela ne répond pas à la question : de quelle résolution, en bit en en V as-tu besoin ?
Autrement dit : puisque tu semble limité par la résolution du vibromètre, à quelle variation de tension correspond un déplacement de 2 µm ?
D'ailleurs, tu cites aussi bien des cartes avec 8bits de résolution (http://www.alazartech.com/productf/ats9870) que d'autres en ayant 24 (https://www.omega.fr/das/pdf/OMB-DAQ-2416.pdf). Et même des cartes purement numériques (http://www.nvistech.com/images/pdf/Nvis631-631I.pdf).
Tu n'indiques pas non plus quelle est la précision requise.

>Quelle impédance d'entrée ?
Une impédance d'au moins 100Gohm

C'est beaucoup. Pourquoi ?
Si tu as besoin de beaucoup de résolution, tu es sensible au bruit. Hors, une telle impédance d'entrée sera plus bruyante qu'une entrée avec quelques kOhm ou MOhm d'impédance d'entrée.

>> Je ne peux pas réaliser de pont diviseur de tension en amont de ma carte d'acquisition (ce qui enlèverait mon souci de +/-20V).
>Pourquoi ?

Un pont diviseur de tension diviserait par 2 ma tension de sortie des capteurs et donc ma résolution.

Réponse a priori inadaptée : la tension est divisée par deux, mais la résolution du capteur ne l'est pas ; c'est, ici, le nombre de bits qui compte (sauf éventuellement à faire entrer le bruit dans l'équation).
n avec une pleine échelle de 20 V ou de 10 V correspondent à un quantum (i.e. résolution en V) différent (du simple au double) mais la pleine échelle variant dans les mêmes proportions, la résolution relative (i.e. quantum/[pleine échelle] = 2^-n) est la même. C'est la résolution relative qui t'intéresse a priori.
24 bits (le standard en haute-résolution) @+/-20 V de pleine échelle place le quantum à 2.4 µV. C'est bien peu pour un échantillonnage à 200 kS/s.

>> effectuer les échantillonnages de chaque voie en simultané (et pas de multiplexé car l'acquisition de chaque voie se fait en décalé ce qui faussera mes mesures).
A quel point ce paramètre est-il sensible ? un retard de 1 ps d'une voie à l'autre est-il acceptable ? 1 ns ? 1 µs ? etc.

Je veux une fréquence d'échantillonnage vraiment très élevée : plus de 200kHz par voie. Je veux faire une acquisition sur 7 voies => 1.4MHz de fréquence globale au minimum. Un décalage d'1 micro secondes ne peut donc pas être acceptable car la fréquence d'échantillonnage serait trop faible. Il me faut grand maximum 1/1.4MHz =700ns de décalage pour que ma carte d'acquisition puisse suivre l'acquisition. Mais, ces 700ns sont beaucoup trop grands par rapport à mon erreur de mesure. Je pense que moins d'1% de décalage serait acceptable soit 7ns.

La fréquence équivalente d’échantillonnage (égale à la fréquence d'échantillonnage de l'ADC si les entrées sont multiplexées ou au produit du nombre de voies par la fréquence de l'ADC connecté à chaque voie) et le fait de faire une acquisition synchrnone sur toutes les voies sont deux choses fondamentalement différentes.
Si tu veux des acquisitions parfaitement synchrones, il faut effectivement un ADC par voie (et que les ADC soient correctement synchronisé, ce qui n'est pas trivial - mais du ressort du fabriquant de la carte). Si le problème est uniquement d'avoir le temps de numériser 7 voies @200 kS/s (kilo-samples per second), il suffit d'une carte pouvant numériser à 1.4 MS/s, ou de deux cartes pouvant numériser à 800 kS/s.



Bref : il faut vraiment que tu réussisses à mettre des chiffres un minimum précis sur ton cahier des charges et que tu libères les contraintes superflues.
Je t'invite à lire les notes d'applications de fabriquant de cartes d'acquisition pour comprendre les compromis entre résolution, fréquence d’échantillonnage et bruit. Cela te permettra aussi de mieux saisir les questions de précision, résolution, pleine échelle, offset, non-linéarité, etc.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

>Quelle impédance d'entrée ?
Une impédance d'au moins 100Gohm

C'est très, très, loin d'être trivial à mettre en œuvre, les courants de fuite deviennent alors non-négligeables et il faut mettre des "gardes" sur tous les câbles à haute impédance.
http://download.tek.com/document/Low...ntsAppNote.pdf

Par ailleurs, si tu demandes une telle impédance d'entrée, c'est que ton capteur a une forte impédance de sortie, peut être de l'ordre de la centaine de MOhm. Cette impédance, avec la capacité parasite des câbles de l'ordre de la dizaine à centaine (voire plus) de pF, réalise un filtre masquant les dynamiques au delà de la centaine de Hz.

[invitee05a3fcc]

>Quelle impédance d'entrée ?
Une impédance d'au moins 100Gohm

Tu te rends compte de ce que tu demandes ? Je ne connais aucun ADC qui puisse faire le challenge

Un pont diviseur de tension diviserait par 2 ma tension de sortie des capteurs et donc ma résolution.

Si tu connais un ADC qui accepte du +-20V naturellement, tu fais signe !

Je pense que moins d'1% de décalage serait acceptable soit 7ns.

La cerise sur le gâteau .....
Faut que tu remettes les pieds sur terre et abandonner tes rêves (qui ne sont certainement pas utiles)

[IC-CD0000]

J'ai donc 4 capteurs (vibromètre, capteur de force, accéléromètre) et des signaux de tension et intensité que je souhaite acquérir sous Labview.
Voici les caractéristiques que la carte doit avoir :...- avoir une plage de tension en entrée de +/-20V

Bonjour,
Aurais-tu un lien sur les caractéristiques techniques, ou au moins une référence, de ces capteurs ? parce que perso, je n'ai jamais vu de capteurs de ce type avec une sortie analogique +/- 20V !
Les sorties, du moins dans les capteurs industriels, sont normalisées en tension 0-10V (éventuellement 0-5V), ou en boucle de courant 4-20mA ou 0-20mA. Bonne journée

[invitef5ce13a8]

Bonjour Antoane,

Je ne suis pas très calé sur les cartes d'acquisition (j'ai une formation mécanique), d'où ma demande sur ce forum. Concernant la résolution, quelle est la différence entre une carte 24bits et une purement numérique?

Hors, une telle impédance d'entrée sera plus bruyante qu'une entrée avec quelques kOhm ou MOhm d'impédance d'entrée.

Tu me conseilles donc de prendre une impédance plus faible si je comprends bien (pour avoir moins d'erreur)?

Réponse a priori inadaptée : la tension est divisée par deux, mais la résolution du capteur ne l'est pas ; c'est, ici, le nombre de bits qui compte (sauf éventuellement à faire entrer le bruit dans l'équation).
n avec une pleine échelle de 20 V ou de 10 V correspondent à un quantum (i.e. résolution en V) différent (du simple au double) mais la pleine échelle variant dans les mêmes proportions, la résolution relative (i.e. quantum/[pleine échelle] = 2-n) est la même. C'est la résolution relative qui t'intéresse a priori.
24 bits (le standard en haute-résolution) @+/-20 V de pleine échelle place le quantum à 2.4 µV. C'est bien peu pour un échantillonnage à 200 kS/s.

Donc peut importe que je mette un pont diviseur de tension en amont ou non, j'aurais la même résolution pour la carte d'acquisition?

Si tu veux des acquisitions parfaitement synchrones, il faut effectivement un ADC par voie (et que les ADC soient correctement synchronisé, ce qui n'est pas trivial - mais du ressort du fabriquant de la carte). Si le problème est uniquement d'avoir le temps de numériser 7 voies @200 kS/s (kilo-samples per second), il suffit d'une carte pouvant numériser à 1.4 MS/s, ou de deux cartes pouvant numériser à 800 kS/s.

Je ne veux pas seulement avoir le temps d'acquérir mes signaux. Je veux qu'ils soient suffisamment synchrones (ce que j'expliquais avec un décalage relatif de maximum 1%). Je vais m'orienter sur une carte synchrone.

il faut vraiment que tu réussisses à mettre des chiffres un minimum précis sur ton cahier des charges

N'étant pas expert en carte d'acquisition, j'ai du mal là-dessus. J'ai effectivement lu des docs constructeurs et demandé des infos aux constructeurs par téléphone. Je n'ai jamais vu une carte d'acquisition en fonctionnement, ce qui rend difficile mon jugement de "quelles sont les limites du système? Quel critère est important?..."
Je vais quand même essayer de réviser mon cahier des charges.

Merci Antoane

Bonjour IC-CD0000,

Aurais-tu un lien sur les caractéristiques techniques, ou au moins une référence, de ces capteurs ?

Je n'ai pas de capteur ayant +/-20V en sortie. Mais si je mets un conditionneur de signal entre le capteur et la carte d'acquisition, j'atteins les +/-20V.

Merci IC-CD0000

Bonne journée,
Cordialement

[invitef5ce13a8]

Daudet....

Tu te rends compte de ce que tu demandes ? Je ne connais aucun ADC qui puisse faire le challenge.
Si tu connais un ADC qui accepte du +-20V naturellement, tu fais signe !
La cerise sur le gâteau .....
Faut que tu remettes les pieds sur terre et abandonner tes rêves (qui ne sont certainement pas utiles)

Que répondre à un pareil torchon....?
Un début de réponse peut-être : "Mes rêves" n'ont rien à voir dans la discussion de ce forum. De plus, je ne te permets pas de juger du devenir de ceux-ci.

[invitee05a3fcc]

De plus, je ne te permets pas de juger du devenir de ceux-ci.

Moi, je n'ai pas de boule de cristal capable de répondre à une question qui est dans la quatrième dimension et donc complétement irréaliste.

[IC-CD0000]

Je n'ai pas de capteur ayant +/-20V en sortie. Mais si je mets un conditionneur de signal entre le capteur et la carte d'acquisition, j'atteins les +/-20V.

As-tu un lien sur ce conditionneur de signal ?
Et sur les capteurs ?

[invitef5ce13a8]

Les capteurs se sont des accéléromètres de chez kistler : modèle 8778A500
https://www.malinc.com/wp-content/up...er8778A500.pdf

Condtionneur : http://www.process-controls.com/inte...on_Coupler.pdf

capteur de force :
http://www.sensel-measurement.fr/fr/...mpression.html

Et j'ai un actionneur, développé en interne, dont on veut également acquérir le signal (+/-15V)

[antek]

Les capteurs se sont des accéléromètres de chez kistler : modèle 8778A500
https://www.malinc.com/wp-content/up...er8778A500.pdf
Et j'ai un actionneur, développé en interne, dont on veut également acquérir le signal (+/-15V)

L'accéléromètre inclus le conditionnement du signal (avec Z sortie < 100 Ohm !), avec BP de 9 000 Hz.

Quel signal veux-tu acquérir sur l'actionneur ?

[invitef5ce13a8]

Sur l'actionneur je veux acquérir la tension ainsi que l'intensité

[antek]

Sur l'actionneur je veux acquérir la tension ainsi que l'intensité

Pour la tension, ben comme pour les autres . . .
Pour le courant, un capteur à sortie numérique ou analogique (effet Hall ou R shunt).

PS : as-tu compris #13 ?

[invitef5ce13a8]

D'accord,

#13, j'ai compris que les accéromètres ont déjà en eux un conditionneur de signal et qu'en ajouter un serait donc inutile

[antek]

#13, j'ai compris que les accéromètres ont déjà en eux un conditionneur de signal et qu'en ajouter un serait donc inutile

Et qu'une fréquence d'échantillonnage de plus de 200 kHz est inutile, ainsi qu'une Z d'entrée de 100 MOhm . . .

[Antoane]

Bonjour,

tu disais plus haut :

Je mesure mon déplacement avec un vibromètre qui est déjà juste niveau résolution : 2microns

D'où vient cette donnée ?

Je ne veux pas seulement avoir le temps d'acquérir mes signaux. Je veux qu'ils soient suffisamment synchrones (ce que j'expliquais avec un décalage relatif de maximum 1%). Je vais m'orienter sur une carte synchrone.

Je ne pense pas que ce soit justifié, pour peu que tu connaisses l'heure précise (la la ns/µs près) à laquelle la mesure est réalisée sur chaque voie.

[invitee05a3fcc]

, ainsi qu'une Z d'entrée de 100 MOhm . . .

Faut changer de lunette !
C'est 1000 fois plus qu'il demande !

>Quelle impédance d'entrée ?
Une impédance d'au moins 100Gohm

[antek]

Faut changer de lunette !
C'est 1000 fois plus qu'il demande !

J'y ai bien vu, c'est le cerveau qui voulait pas entendre parler de gigaOhm . . .

[invitef5ce13a8]

Et qu'une fréquence d'échantillonnage de plus de 200 kHz est inutile, ainsi qu'une Z d'entrée de 100 MOhm . . .

C'est inutile pour ces capteurs, mais pas nécessairement pour tout, si?

D'où vient cette donnée ?

Cette donnée m'a été fournie par la personne qui utilisait le vibromètre avant moi

Je ne pense pas que ce soit justifié, pour peu que tu connaisses l'heure précise (la la ns/µs près) à laquelle la mesure est réalisée sur chaque voie.

Oui, mais les acquisitions seront toutes décalées les unes des autres. D'après l'ingénieur de National Instruments, le logiciel peut faire compenser le décalage pour que les signaux de chaque voie paraissent synchrones sur l'ordinateur (mais ce n'est qu'un artifice informatique).

[antek]

C'est inutile pour ces capteurs, mais pas nécessairement pour tout, si ?

- la fréquence d'échantillonnage doit être au moins du double de la fréquence max à convertir
- 100 Mohm d'entrée est peut-être nécessaire dans des cas très spéciaux (que je ne connais pas)

[invitef5ce13a8]

la fréquence d'échantillonnage doit être au moins du double de la fréquence max à convertir

C'est le théorème de Shannon. Mais je préférerais quand même avoir la fréquence la plus grande possible pour de futures applications (ça m'évitera d'acheter une nouvelle carte).

- 100 Mohm d'entrée est peut-être nécessaire dans des cas très spéciaux (que je ne connais pas)

Ca te paraît beaucoup?

[antek]

Ca te paraît beaucoup ?

ON trouve des voltmètres à 10 MOhm, regarde les datasheet des ADC.

[Antoane]

> D'où vient cette donnée (la résolution du capteur) ?
Cette donnée m'a été fournie par la personne qui utilisait le vibromètre avant moi

Il faudrait vérifier d'où elle vient car le capteur donné en référence (https://www.malinc.com/wp-content/up...er8778A500.pdf) est analogique, i.e. avec une résolution supposée nulle (i.e. idéale).
C'est cette donnée qui te permettra de déterminer le nombre de bits n dont tu as besoins : résolution = pleine échelle / 2ⁿ
C'est l'une des principales grandeurs à déterminer.

Oui, mais les acquisitions seront toutes décalées les unes des autres. D'après l'ingénieur de National Instruments, le logiciel peut faire compenser le décalage pour que les signaux de chaque voie paraissent synchrones sur l'ordinateur (mais ce n'est qu'un artifice informatique).

C'est mathématiquement tout à fait justifié du fait de la bande passante limitée des signaux : si Shannon est respecté, il est possible de reconstruire exactement le signal d'entrée à partir des échantillons par interpolation en sinc.

- 100 Mohm d'entrée est peut-être nécessaire dans des cas très spéciaux (que je ne connais pas)

mesure de tension fournies par certains capteurs à forte impédance de sortie, telle que certains capteurs de gaz ou pH-mètres.

S'il n'est pas nécessaire d'avoir 100 MOhm, ou même 10 MOhm, inutile de faire figurer cette donnée en haut du cahier des charges, surtout que ces valeurs sont contraignantes. Ici, 1MOhm (valeur minimale acceptable standard) fera l'affaire. 10 kOhm (également classqie) pourrait probablement même convenir.

[invitef5ce13a8]

Il faudrait vérifier d'où elle vient

Je vais me renseigner pour la résolution du vibromètre

Ici, 1MOhm (valeur minimale acceptable standard) fera l'affaire. 10 kOhm (également classqie) pourrait probablement même convenir.

D'accord, je vais prendre cette valeur de 10kOhm comme base de départ