Mesure sûre sur les auxiliaires haute tension et les composants de puissance haute tension.
Configuration
HV-BREAKOUT BOX HIGH POWER
HV-BREAKOUT BOX LOW POWER
MULTI-HV ETH
Avec le développement continu et la complexité croissante des systèmes électriques de véhicule haute tension, le nombre de points de mesure augmente lui aussi. Une intégration rapide des capteurs et des valeurs mesurées précises sont donc d’autant plus importantes pour mener à bien le développement.
La technologie de mesure haute tension de KLARIC aide les services développement et qualité à atteindre leurs objectifs et à optimiser le cycle de développement en termes de temps.
Réalisation de la mesure
La première étape consiste à installer l’instrumentation de mesure dans le véhicule. Les HV breakout boxes avec connecteurs d’origine sont idéales pour cela. La breakout box est équipée d’une KLARIC HV-P-PROBE, puis dotée de connecteurs HV identiques à ceux du véhicule d’essai. Afin de déterminer l’emplacement de montage optimal, les conditions d’installation doivent d’abord être clarifiées.
Image 1 – Installation d’un adaptateur de mesure haute tension
À cette fin, une analyse d’encombrement est réalisée. Les adaptateurs de mesure peuvent être implantés dans le véhicule à l’aide d’un modèle CAO de remplacement afin de vérifier clairement la faisabilité d’installation. Pour garantir des propriétés optimales en matière de résolution de mesure et de charge électrique de la HV-P-PROBE, le courant nominal attendu consommé par le consommateur HV doit être connu. Une fois l’adaptateur de mesure installé par du personnel formé, il doit être raccordé au KLARI-QUAD 2 1500V. Le module de mesure HV est alimenté en tension et configuré après son raccordement à la HV breakout box. Les points de mesure sont alors configurés et nommés dans la Klari toolbox. Une fois le module de mesure connecté à un enregistreur ou à une interface CAN/Ethernet pour l’acquisition de données, la mesure peut démarrer.
Résolution de la HV-P-PROBE
Résistance [mΩ]
Plage de mesure [A]
Résolution [mA/bit]
Courant permanent [A]
2
-120 / +525
0.15
80
1
-240 / +1,050
0.3
120
0.5
-480 / +2,100
0.6
130
0.2
-1,200 / +5,250
1.5
180
0.1
-2,400 / +10,500
3
310
HV-U-PROBE
Gain
Plage de mesure [V] – 200 V
Résolution [mV/bit] – 200 V
Plage de mesure [V] – 1,000 V
Résolution [mV/bit] – 1,000 V
100
± 6
0.2
± 45
1.5
40
± 18
0.6
± 135
4.5
25
± 28
0.9
± 210
7
5
± 140
5
± 1,000
35
1
-160/+700
24
–
–
Évaluation de la mesure
Les valeurs mesurées peuvent être enregistrées via une interface CAN, un enregistreur ou un système d’acquisition de données à l’aide du protocole XCP. Si le bus CAN est utilisé, les données véhicule peuvent être enregistrées en parallèle des données de mesure. Cela est illustré dans l’image 2.
Image 2 – Évaluation des données de mesure
Cela simplifie la corrélation entre consommation et récupération en cas d’accélération négative du véhicule. Les données de mesure fournissent des informations sur le rendement de la chaîne de traction et des consommateurs HV, qui convertissent l’énergie de la batterie de traction via le compresseur de climatisation électrique (ECC) ou le chauffage auxiliaire électrique (HV-PTC).
Mesure de puissance sur réseau haute tension véhicule : demandez votre devis
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Mesure des valeurs de performance lors de la charge de véhicules tout électriques (EV) ou hybrides rechargeables (PHEV).
Qu’est-ce que l’EV CHARGE-MONITOR ?
L’EV CHARGE-MONITOR est un système de mesure mobile destiné à mesurer le courant, la tension et le flux de puissance électrique entre la borne de recharge et le BEV, ou entre le raccordement mural et la borne de recharge pendant le processus de charge. Les données enregistrées peuvent être consignées simultanément et affichées sur un écran intégré. Les données peuvent ainsi être acquises pour un affichage direct et pour un post-traitement dans le cadre d’une surveillance longue durée pendant l’ensemble du processus de charge ou de décharge.
Des paramètres tels que la valeur d’utilité, qui explique la relation entre l’autonomie électrique et la distance parcourue sur les véhicules hybrides, ou encore l’autonomie et la consommation énergétique des BEV en conditions de conduite réelles, prennent une importance croissante dans un monde comptant de plus en plus de véhicules hybrides et électriques à batterie.
Qui utilise l’EV CHARGE-MONITOR ?
Le système de mesure est utilisé par les ingénieurs des services R&D des constructeurs automobiles, des équipementiers et des prestataires de services. Les utilisateurs se concentrent sur la mesure de la consommation d’énergie des PHEV/BEV et sur la mesure du rendement de la borne de recharge. Comme le groupe motopropulseur des véhicules électriques est alimenté par la batterie, l’importance de la gestion de l’énergie augmente pour les ingénieurs de conception. L’EV CHARGE-MONITOR convient aux mesures de certification selon la procédure WLTP.
Comment l’EV CHARGE-MONITOR est-il utilisé ?
Après avoir sélectionné le connecteur approprié côté mur et borne de recharge, ou côté borne de recharge et véhicule, le KLARIC EV CHARGE-MONITOR est prêt pour une utilisation de type plug-and-measure. Le système fournit des valeurs mesurées immédiatement après l’installation. Pour cela, l’EV CHARGE-MONITOR est mis sous tension, les connecteurs du système de charge sont branchés, puis la mesure peut commencer. Ce principe offre aux ingénieurs un avantage significatif : des résultats rapides et précis.
Les données sont enregistrées et affichées en même temps pour une évaluation en ligne et ultérieure du rendement. Les données peuvent ainsi être consignées en parallèle et transmises via bus CAN ou Ethernet. Dans un environnement de plus en plus complexe et avec une grande diversité d’applications liées à la recharge, l’EV CHARGE-MONITOR offre aux utilisateurs une solution de mesure simple.
Accessoires
Standards de charge
AC
Type 1/2
GB/T AC
CEE 32A/ 63A/ 125A
DC
CCS Type 1
CCS Type 2
GB/T DC
CHAdeMO
EV CHARGE-MONITOR RUGGEDConfiguration de connexion du CHARGE-MONITOR
Mesure de puissance pendant la charge : demandez votre devis
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Solution pour des mesures autonomes du courant de veille dans les systèmes électriques de véhicules jusqu’à 80 V.
Produits
KLARI-CHARGE 2
KLARI-CORD 5
KLARIC HP-PROBE TYPE BF2
Montage
Connexion de la HP-PROBE au câble de masse de la batterie.
Connexion du KLARI-CORD 5 à la HP-PROBE.
Mesure du courant de fonctionnement et du courant de veille
La mesure des courants et des tensions fait déjà partie intégrante du programme d’essai dès les premières phases du développement des véhicules et accompagne le processus de développement à toutes les étapes jusqu’à la validation pour la production en série. Dans les premières phases de développement, les composants individuels et leur interaction ne sont pas encore optimisés en termes de consommation d’énergie. Des mesures de courant de veille avec une résolution élevée ne peuvent alors pas être réalisées de manière pertinente, car plusieurs dizaines d’ampères peuvent parfois circuler. Ce n’est qu’aux phases de développement ultérieures qu’un niveau de consommation est atteint permettant d’effectuer des mesures de courant de veille significatives afin d’identifier les « mauvais élèves ».
Les constructeurs automobiles utilisent les modules de mesure KLARI-MOD et KLARI-CORD de Stefan Klaric GmbH&Co.KG, Stuttgart, pour les mesures sur véhicule complet. Par rapport aux techniques de mesure utilisées auparavant, où différents shunts étaient insérés dans la chaîne de mesure selon le courant attendu, ces modules peuvent mesurer avec un seul shunt l’ensemble de la plage de courant typiquement rencontrée dans le véhicule – voir tableau 1.
Gain
Plage de mesure
Résolution
4,8
+/-750 A
22,89 mA
24
+/-150 A
4,58 mA
50
+/-75 A
2,29 mA
100
+/-37,5 A
1,14 mA
Tableau 1 – Plage de mesure du courant et résolution, KLARI-MOD et KLARI-CORD
La résistance de mesure présente une résistance extrêmement faible de 200 µΩ afin d’influencer le niveau de tension le moins possible. Le CAN utilisé dispose de 5 plages de mesure offrant chacune une résolution de 16 bits, automatiquement adaptées à la valeur mesurée en mode autorange. Selon la valeur mesurée, un microprocesseur prend en charge la commutation de plage du CAN, le traitement ultérieur ainsi que la sortie des valeurs mesurées. Les deux types de modules disposent de 3 voies de mesure permettant d’enregistrer, en plus du courant, soit 2 tensions (par exemple tension batterie et tension alternateur), soit 1 tension et 1 température (PT1000, par exemple pour la température de batterie).
Sortie des données
Tandis que KLARI-MOD transmet les données de mesure du courant nominal et de veille selon l’état du véhicule via CAN à un PC ou à un enregistreur externe, KLARI-CORD est optimisé pour les mesures longue durée avec une faible consommation propre, une mémoire intégrée des données de mesure (clé USB) et assure également l’équilibrage de batterie. Les données peuvent être analysées avec Klari-Viewer ainsi qu’avec tous les logiciels d’analyse de données courants du marché.
Mesure autonome du courant de veille : demandez votre devis
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Pour l’analyse de consommateurs individuels ou de circuits dans le véhicule d’essai, les constructeurs automobiles, les prestataires de développement et les équipementiers utilisent souvent des modules de mesure MULTI-8, un millivoltmètre avec 8 entrées parallèles et indépendantes. Différentes sondes pour les mesures de courant, de tension et de température peuvent être raccordées à toutes les entrées. Ces sondes sont automatiquement reconnues par le module de mesure. Afin d’obtenir la meilleure précision possible lors du calcul de la valeur mesurée, la valeur d’étalonnage de chaque exemplaire est transmise au module de mesure et utilisée pour le calcul. Les données de mesure sont transmises via CAN et/ou Ethernet, avec une sortie maximale de 8 kHz par voie. Un large éventail d’options de configuration permet, par exemple, de réduire le volume de données grâce à différents modes de fonctionnement et au moyennage des valeurs mesurées.
Ces modules sont de préférence installés dans l’habitacle du véhicule et, par exemple, insérés directement dans un circuit via le boîtier à fusibles du véhicule – voir figure 1.
Afin de protéger le véhicule d’essai, extrêmement coûteux, contre d’éventuels courts-circuits, les circuits de mesure sont protégés par le fusible d’origine du véhicule. L’intégration du shunt de mesure dans un boîtier séparé garantit que les valeurs mesurées ne sont pas faussées par des effets thermiques. Cette technique de mesure est également utilisée pour des mesures sur des véhicules de laboratoire, dans lesquels l’ensemble du système électrique/électronique est reproduit à l’aide des faisceaux de câbles d’origine dans une structure dite de banc.
Évaluation
En plus des valeurs mesurées de courant et de tension, de nombreuses autres données de mesure sont souvent enregistrées, puis évaluées à l’aide de logiciels courants d’analyse de données de mesure. La transmission des valeurs mesurées avec leur propre horodatage, indépendant du bus CAN, permet une affectation temporelle précise et leur corrélation avec d’autres données de mesure.
Grâce à cette technologie de mesure haute résolution, qui permet une mesure précise des grandeurs électriques sur une très large plage, il est possible d’identifier même les plus petits consommateurs d’énergie. Avec jusqu’à 180 calculateurs dans un véhicule haut de gamme, cela ouvre un potentiel d’optimisation considérable.
Module de mesure MULTI-8 ETHSonde à fusible FK2/ATOSonde FUSE-PROBE SLIM FK2/ATO
Au-delà de 100 mètres : comment connecter vos systèmes de mesure via fibre optique
Quand la distance, la bande passante et la synchronisation deviennent critiques, la fibre optique constitue
une solution particulièrement pertinente pour relier des équipements d’acquisition de données. Voici les
points essentiels à connaître pour choisir la bonne architecture.
Dans de nombreux environnements de test et mesure, les infrastructures réseau classiques en cuivre
atteignent rapidement leurs limites. Avec une portée généralement plafonnée à 100 mètres
en Ethernet cuivre classique, dès que les équipements doivent être répartis sur plusieurs centaines de
mètres, que les volumes de données augmentent ou que la précision de la synchronisation devient
indispensable, il devient nécessaire d’adopter une approche plus robuste.
La fibre optique répond précisément à ces enjeux. Elle permet de construire des réseaux capables de
transporter les données sur de longues distances — jusqu’à 550 m en multi mode à 10 Gb/s,
et plus de 40 km en single mode — avec une excellente immunité aux perturbations et des
performances adaptées aux architectures d’acquisition distribuées.
Cet article reprend les points les plus utiles à retenir pour comprendre comment intégrer la fibre optique
dans un réseau de mesure autour des systèmes DEWETRON, en particulier lorsqu’il s’agit de connecter
plusieurs équipements et de garantir la cohérence temporelle de l’ensemble.
Pour aller plus loin, vous pouvez télécharger le livre blanc complet sur la fibre optique et les réseaux
de mesure.
La fibre optique au service des réseaux de mesure DEWETRON.
Pourquoi la fibre optique est-elle intéressante en test et mesure ?
Le principal intérêt de la fibre optique réside dans sa capacité à transporter de grandes quantités de
données sur des distances nettement supérieures à celles du cuivre. Dans une infrastructure classique en
Ethernet cuivre (câbles à paires torsadées), la longueur de liaison est limitée à 100 mètres.
Dans un environnement de mesure industriel ou de banc d’essai, cette contrainte devient vite pénalisante.
La fibre permet d’aller beaucoup plus loin tout en conservant une bande passante élevée, de l’ordre de 10 Gb/s et au-delà. Elle apporte également un autre bénéfice décisif : son insensibilité
aux influences électromagnétiques, grâce à son cœur non conducteur. Cela en fait une technologie
particulièrement adaptée aux environnements techniques où cohabitent puissance, électronique et
instrumentation.
La fibre optique offre aussi un avantage en matière de sécurité. Contrairement au cuivre,
elle n’émet aucun signal exploitable de l’extérieur et se révèle très difficile à intercepter. Toute
tentative de dérivation entraîne une perte de lumière immédiatement détectable dans le système, ce qui en
fait un support de transmission intrinsèquement plus sûr.
En pratique, la fibre optique est donc à envisager dès lors que le projet impose de longues distances, des
besoins de débit élevés, un niveau de fiabilité supérieur ou une sécurité renforcée par rapport à une
liaison cuivre standard.
Single mode ou multi mode : comment faire le bon choix ?
Le choix d’une fibre optique commence par une distinction essentielle : single mode ou multi mode. Ces deux familles ne répondent pas aux mêmes usages et ne sont pas
interchangeables, notamment en raison de la différence de diamètre de leur cœur.
La fibre single mode possède un cœur très fin de 9 µm dans lequel la
lumière se propage en ligne droite, généralement émise par une diode laser. Ce mode de propagation se
traduit par une très faible atténuation, un minimum de distorsion et une portée pouvant dépasser 40 km, voire atteindre 200 km selon l’émetteur et le débit utilisés.
La fibre multi mode dispose d’un cœur plus large (50 µm ou 62,5 µm).
La lumière s’y propage selon plusieurs trajets en rebondissant sur la gaine, ce qui génère davantage de
dispersion sur de longues distances. Elle est donc privilégiée pour des liaisons plus courtes
(généralement inférieures à 500 m), avec un rapport performance / coût souvent avantageux.
Critère
Single mode
Multi mode
Diamètre du cœur
9 µm
50 µm ou 62,5 µm
Propagation
Ligne droite (un seul mode)
Multiples trajets (rebonds)
Portée typique
> 500 m, jusqu’à 200 km
< 500 m (selon catégorie)
Atténuation
Très faible
Plus élevée sur longue distance
Coût
Plus élevé
Généralement plus abordable
Il faut également tenir compte des catégories de câble, car chacune offre des performances
différentes en termes de distance et de bande passante.
Catégorie
Type
Distance à 10 Gb/s
OM1
Multi mode (62,5 µm)
~30 m
OM2
Multi mode (50 µm)
~80 m
OM3
Multi mode (50 µm)
~300 m
OM4
Multi mode (50 µm)
~500 m
OM5
Multi mode (50 µm)
~500 m+
OS1
Single mode (9 µm)
Jusqu’à 10 km
OS2
Single mode (9 µm)
Jusqu’à 200 km
Autrement dit, le choix ne s’arrête pas au type de fibre : il faut aussi sélectionner la bonne catégorie
en fonction de la distance réelle du projet et du débit nécessaire.
Les modules SFP : l’élément clé entre la fibre et le switch
Dans un réseau fibre optique, le câble n’est qu’une partie de l’équation. Pour que la communication
fonctionne correctement, il faut aussi sélectionner les bons modules SFP (Small Form-factor
Pluggable), c’est-à-dire les émetteurs-récepteurs optiques qui équipent les switches.
La longueur d’onde utilisée par le module est un paramètre central. Les variantes les plus
courantes sont 850 nm, 1310 nm et 1550 nm. Plus la longueur
d’onde est élevée, plus la distance de transmission possible augmente. Ce point est fondamental, car les
modules utilisés aux deux extrémités d’une liaison doivent impérativement fonctionner avec la même
longueur d’onde. Par exemple, un émetteur à 850 nm ne pourra pas communiquer avec un récepteur à
1310 nm : la communication sera tout simplement impossible.
Au-delà de la longueur d’onde, il faut aussi tenir compte de la génération du module SFP,
qui conditionne le débit maximal :
SFP : jusqu’à 5 Gb/s
SFP+ : jusqu’à 10 Gb/s
SFP28 : jusqu’à 25 Gb/s
Chaque module est par ailleurs conçu pour un type de fibre précis (single mode ou multi mode). Il faut donc
raisonner le choix des SFP comme une partie intégrante de l’architecture réseau, et non comme un accessoire
secondaire ajouté en fin de projet.
Le switch ne sert pas seulement à relier les équipements
Dans une architecture de mesure, le switch a un rôle bien plus structurant qu’un simple point
d’interconnexion. Il doit évidemment accepter les modules SFP choisis, mais il peut aussi devoir répondre à
d’autres exigences essentielles selon le scénario de déploiement.
Si l’alimentation des équipements doit passer par Ethernet, le support du PoE (Power over
Ethernet) devient indispensable. Si plusieurs systèmes doivent rester parfaitement cohérents dans le temps,
le switch doit aussi être compatible avec le PTP (Precision Time Protocol), défini par la
norme IEEE 1588.
Il existe trois variantes de support PTP pour un switch, chacune correspondant à un niveau
d’implication différent dans la synchronisation :
Grandmaster clock : le switch agit lui-même comme maître PTP et synchronise directement
tous les équipements connectés.
Boundary clock : le switch reçoit le signal de synchronisation d’un maître PTP externe,
puis prend en charge la gestion de tous les esclaves connectés pour le compte du maître.
Transparent clock : le switch se contente de relayer le signal PTP du maître vers les
esclaves, sans intervenir dans la gestion. C’est la variante la plus simple et la plus économique,
suffisante pour de nombreuses applications.
En d’autres termes, le choix du switch conditionne non seulement la connectivité du réseau, mais aussi son
alimentation, sa synchronisation et, au final, la qualité globale de la chaîne de mesure.
Besoin du détail technique complet ?
Le livre blanc reprend plus en détail les types de fibre, les catégories de câbles, les modules SFP et la
logique de connexion d’un réseau DEWETRON.
Exemple concret : connecter deux NEX[DAQ] via fibre optique
Un cas d’usage particulièrement parlant consiste à relier deux systèmes NEX[DAQ] éloignés
de 500 mètres, tout en centralisant l’acquisition sur un PC de contrôle.
Le NEX[DAQ] : système d’acquisition compact et robuste de DEWETRON.
Le NEX[DAQ] dispose de 2 connecteurs Ethernet M12 : l’un pour le relier à un PC ou
notebook pour l’acquisition, l’autre pour connecter plusieurs NEX[DAQ] en série. Un seul câble peut
assurer à la fois l’alimentation, le transfert de données et la synchronisation de l’équipement. Le
NEX[DAQ] peut aussi être alimenté via USB-C ou LEMO, mais dans cet exemple, l’alimentation passe par PoE (Power over Ethernet).
Le NEX[DAQ] ne disposant pas de port fibre optique natif, la fibre sert à relier les deux switches entre
eux, tandis que les équipements de mesure restent connectés localement en cuivre. Cette approche permet de
profiter de la portée de la fibre optique tout en conservant une connexion simple côté instrumentation.
Dans cet exemple, le module SFP retenu est un 1000BASE-SX (module multi mode), associé à
un câble multi mode de catégorie OM4 sur 500 m. Le switch choisi doit offrir au minimum un
port SFP, le support PoE et la compatibilité PTP (un transparent clock suffit ici).
Côté synchronisation, le premier NEX[DAQ] de la chaîne agit comme maître PTP : tous les
équipements suivants se synchronisent sur lui via le protocole IEEE 1588.
Plusieurs NEX[DAQ] connectés en série, reliés par fibre optique via des switches PoE.
Points à vérifier dans ce type d’architecture
Compatibilité entre type de fibre et modules SFP (ici multi mode + 1000BASE-SX)
Même longueur d’onde côté émission et réception
Switch avec support PTP / IEEE 1588 (au minimum transparent clock)
Support PoE si l’alimentation passe par Ethernet
Catégorie de fibre adaptée à la distance réelle du projet (ici OM4 pour 500 m)
Câbles cuivre pour les liaisons locales (PC → NEX[DAQ], NEX[DAQ] → switch)
Les erreurs les plus fréquentes à éviter
Beaucoup de difficultés rencontrées sur le terrain ne viennent pas d’un défaut de la fibre elle-même, mais
d’un mauvais alignement des composants du réseau. Les erreurs les plus fréquentes sont généralement
prévisibles :
Mélange entre fibre single mode et multi mode (incompatibles entre elles)
Modules SFP inadaptés au type de fibre ou à la longueur d’onde de l’autre extrémité
Oubli des contraintes de synchronisation PTP au niveau du switch
Sous-estimation de la distance réelle à couvrir, entraînant un choix de catégorie insuffisant
Choix d’un switch sans support PoE alors que l’alimentation des équipements en dépend
Le bon réflexe consiste à définir l’architecture à partir des besoins fonctionnels : distance, débit,
nombre d’équipements, mode d’alimentation et exigences de synchronisation. Le choix des composants vient
ensuite pour servir cette logique, et non l’inverse.
En résumé
La fibre optique constitue une réponse particulièrement adaptée dès qu’un réseau de mesure doit combiner
distance, performance et stabilité. Pour obtenir un résultat fiable, il faut toutefois penser l’ensemble de
la chaîne : type de fibre (single mode ou multi mode), catégorie de câble (OM1 à OM5, OS1/OS2), modules SFP
(longueur d’onde, génération, compatibilité), switch adapté (PoE, PTP) et synchronisation des équipements.
Bien dimensionnée, une architecture fibre permet de connecter efficacement plusieurs systèmes de mesure
DEWETRON et de construire une infrastructure solide pour des applications de test et validation exigeantes.
Télécharger le livre blanc
Accédez au document complet pour retrouver l’ensemble des informations techniques sur la fibre optique,
les câbles, les modules SFP et la connexion des systèmes DEWETRON.
Si vous devez relier plusieurs systèmes d’acquisition, sécuriser une synchronisation réseau ou définir une
architecture fibre adaptée à votre application, nos équipes peuvent vous accompagner.
Mesure déportée par fibre optique : demandez votre devis
Nos ingénieurs à Tarbes vous répondent sous 24 h ouvrées : configuration adaptée à votre application, compatibilité, délai de livraison, démonstration sur site.
Tout comme pour les véhicules routiers, la technologie de mesure inertielle joue un rôle crucial dans diverses tâches de test et de mesure dans les applications ferroviaires. Nos clients intègrent généralement le système inertiel ADMA assisté par GNSS dans leur chaîne d'outils de mesure complète, qui enregistre également d'autres variables, telles que la position du pantographe sur la voie à un moment donné.
Les paramètres de données typiques mesurés comprennent l'accélération, l'inclinaison, la vitesse et la position (trajectoire) avec une résolution de débit de données pouvant atteindre 1 000 Hz. Afin d'améliorer les données de navigation mesurées pendant les pertes du GNSS, en particulier dans les tunnels, un signal odométrique peut être utilisé en complément. De plus, nous fournissons un logiciel de traitement hors ligne capable de traiter les données acquises en avant et en arrière dans le temps à l'aide de notre algorithme de filtre de Kalman, afin d'obtenir des résultats optimaux en matière de données de position, vitesse , inclinaison...
Les unités ADMAs sont accréditées ISO 17025 en essai et mesure dynamique ferroviaire.
Applications
Mesure du cantonnement des voies : évaluation de l'inclinaison latérale des voies.
Mesure de la largeur des voies : contrôle de la largeur appropriée des voies ferrées.
Mesure de la distance de freinage : évaluation de la distance nécessaire pour que les trains s'arrêtent complètement.
Descente en roue libre : performances de déplacement vers l'avant et vers l'arrière du train lorsqu'aucune traction motrice n'est exercée.
De nombreux phénomènes physiques, tels que les vibrations, l'acoustique ou les signaux électriques, sont intrinsèquement basés sur la fréquence. Lors de la mesure de ces événements, les données brutes contiennent non seulement le signal principal, mais aussi des informations supplémentaires telles que les sources de bruit, les résonances et les harmoniques. Ces caractéristiques sont souvent difficiles à identifier dans une représentation purement temporelle. Cependant, elles sont relativement faciles à détecter grâce à l'analyse fréquentielle.
Dans cet article de blog, nous examinons de plus près les bases de l'analyse fréquentielle, les méthodes courantes, les cas d'utilisation typiques et la manière dont notre logiciel de mesure OXYGEN prend en charge l'évaluation dans le domaine fréquentiel.
Fig. 1 : Signal représenté dans le domaine temporel (à gauche), décomposé en ses composants individuels (au centre) et visualisé dans le domaine fréquentiel (à droite)
Qu'est-ce que l'analyse de fréquence ?
Pour mieux répondre à cette question, prenons un peu de recul. Dans le traitement du signal, les signaux continus ne sont pas seulement analysés dans le domaine temporel, mais généralement aussi dans le domaine fréquentiel. Alors que les données du domaine temporel montrent comment un signal évolue dans le temps, l'analyse fréquentielle révèle quelles fréquences sont présentes et dans quelle mesure elles contribuent au signal global. Pour une compréhension complète d'un signal mesuré, il convient de l'examiner à la fois dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel.
Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? En termes simples, l'analyse fréquentielle décompose les signaux complexes en leurs composantes fréquentielles fondamentales. Au lieu d'examiner le comportement dans le temps, elle se concentre sur le contenu fréquentiel d'un signal. Cette approche permet d'identifier les comportements périodiques, les fréquences dominantes, les harmoniques, les résonances et d'autres caractéristiques du signal qui sont souvent masquées dans les données brutes du domaine temporel.
Comment fonctionne l'analyse de fréquence ?
Diverses techniques mathématiques peuvent être utilisées pour analyser le contenu fréquentiel d'un signal. Le choix de la méthode dépend en grande partie de l'application et du type d'informations à extraire. Certaines analyses se concentrent sur l'identification des fréquences dominantes, d'autres sur le suivi de l'évolution du contenu fréquentiel dans le temps ou dans des conditions de fonctionnement variables. L'outil de loin le plus courant et le plus fondamental dans l'analyse fréquentielle est la transformée de Fourier et sa mise en œuvre pratique, la transformée de Fourier rapide (FFT).
Qu'est-ce que la transformée de Fourier rapide et la FFT ?
La transformée de Fourier rapide (FFT) est une transformation mathématique qui convertit un signal dans le domaine temporel en sa représentation dans le domaine fréquentiel. Au lieu de montrer comment un signal évolue dans le temps, elle révèle quelles fréquences sont présentes et quelle est leur intensité.
Fig. 2 : À gauche : signal rectangulaire composé de plusieurs composantes sinusoïdales ; au centre : transformation de Fourier du domaine temporel vers le domaine fréquentiel ; à droite : spectre de fréquences unilatéral résultant, ne montrant que les fréquences positives.
La FFT est un algorithme efficace qui permet d'effectuer cette transformation rapidement, même pour des ensembles de données volumineux. Le résultat est généralement affiché sous forme d'amplitude ou de spectre de puissance.
Quels sont les outils mathématiques et les méthodes d'analyse couramment utilisés ?
De nombreuses méthodes avancées d'analyse de fréquence s'appuient sur la FFT et la combinent avec un traitement mathématique supplémentaire afin d'obtenir des informations plus détaillées. Voici quelques exemples courants :
Spectres d'amplitude et de puissance Ils montrent dans quelle mesure les différentes fréquences contribuent à un signal, ce qui facilite l'identification des fréquences dominantes et des harmoniques.li>
Spectrogrammes Ils permettent de visualiser l'évolution du contenu fréquentiel dans le temps, en combinant les informations temporelles et fréquentielles dans une seule vue.
Analyse d'ordre et d'harmoniques Elle analyse les composantes fréquentielles par rapport à la vitesse de rotation ou à une fréquence fondamentale, couramment utilisée pour les machines tournantes et les systèmes d'alimentation.
Filtrage dans le domaine fréquentiel : isole ou supprime des plages de fréquences spécifiques afin de se concentrer sur les composantes pertinentes du signal ou de réduire les bruits indésirables.
Techniques de fenêtrage et de moyennage : améliore la précision et la stabilité spectrales en réduisant le bruit et en minimisant les fuites spectrales dans l'analyse fréquentielle.
Où utilise-t-on l'analyse fréquentielle et pourquoi ?
L'analyse fréquentielle est essentielle partout où un comportement dynamique, oscillatoire ou périodique joue un rôle. Sa capacité à révéler des informations cachées dans le domaine temporel ne se limite pas à un secteur ou à un cas d'utilisation spécifique. Il s'agit d'un outil fondamental dans de nombreux domaines. Voici quelques exemples de base dans divers secteurs :
Automobile et mobilité
Analyse NVH des moteurs, des transmissions et des moteurs électriques
Identification des effets liés à l'ordre et des résonances
Aérospatiale et essais structurels
Analyse modale et détection des résonances
Analyse des vibrations structurelles et de la fatigue
Énergie et électricité
Analyse harmonique dans les réseaux électriques
Détection des perturbations et des problèmes de qualité de l'énergie
Fabrication et surveillance de l'état
Détection précoce des défauts des roulements ou des boîtes de vitesses
Surveillance de l'état des machines basée sur la fréquence
Acoustique et analyse du bruit
Identification des sources de bruit dominantes
Évaluation des niveaux sonores pondérés en fréquence
Recherche scientifique
Analyse des oscillations stellaires et des signaux périodiques provenant d'objets célestes en astrophysique
Détection des ondes sismiques et étude des structures souterraines en sismologie
Médecine
Analyse des signaux ECG et EEG pour identifier les schémas cardiaques ou neurologiques
Évaluation des signaux ultrasonores et des rythmes physiologiques
Communications
Analyse des schémas de modulation et de la bande passante des signaux
Détection des interférences, du bruit et de la congestion spectrale
Comment effectuer une analyse de fréquence avec le logiciel OXYGEN ?
Étant donné que l'acquisition, le traitement et l'analyse des signaux sont au cœur de notre activité, notre logiciel de mesure OXYGEN offre naturellement un ensemble complet d'outils d'analyse de fréquence.
Ces outils sont des instruments de visualisation et d'analyse intuitifs, tels que l'analyseur de spectre et le spectrogramme, aux options de filtrage flexibles permettant d'isoler les plages de fréquences pertinentes ou de supprimer les composants indésirables du signal. OXYGEN fournit également divers outils d'analyse, notamment l'analyse FFT, STFT et CPB, ainsi que des méthodes plus avancées telles que les tests modaux, l'analyse d'ordre, l'analyse du niveau sonore, etc.
Les types de default dans les modules photovoltaïques
Les points chauds font référence à des zones localisées de température élevée dans un module photovoltaïque. Ces points chauds peuvent survenir pour diverses raisons et, s'ils ne sont pas traités, ils peuvent entraîner une diminution de l'efficacité, une réduction de la puissance de sortie et même des dommages à long terme aux panneaux solaires.
Causes des points chauds
Ombrage partiel : Lorsque certaines parties d'un panneau solaire reçoivent moins de lumière solaire en raison de l'ombrage d'objets proches, tels que des arbres ou des bâtiments, les cellules ombragées peuvent devenir un point chaud. En effet, les cellules grisées peuvent agir comme des résistances, provoquant une augmentation de la température.
Cellules incompatibles : des variations de fabrication ou des cellules incompatibles au sein d'un module peuvent entraîner une production d'énergie inégale. Les cellules moins efficaces peuvent générer moins d’électricité, provoquant un échauffement et la création des points chauds.
Défauts des cellules : des défauts de fabrication ou des dommages pendant le transport et l'installation peuvent entraîner des dysfonctionnements des cellules. Une cellule défectueuse peut devenir un point chaud car elle ne parvient pas à contribuer sa juste part à la production globale d’énergie.
Cette image montre une variante possible d'une chaîne ou d'un module présentant un problème de point chaud. On constate que ni la tension en circuit ouvert ni le courant de court-circuit ne sont réduits. Cependant, le MPP est considérablement inférieur à celui sans point chaud. La zone située entre les deux courbes décrit la puissance perdue.
Effets des points chauds
Efficacité réduite : les points chauds peuvent réduire considérablement l’efficacité globale d’un module photovoltaïque. Les températures élevées entravent les performances des cellules solaires, entraînant une diminution de la puissance délivrée.
Durée de vie réduite : une exposition prolongée à des températures élevées peut accélérer le processus de vieillissement des cellules solaires, raccourcissant ainsi la durée de vie de l'ensemble du module photovoltaïque.
Problèmes de sécurité : les points chauds peuvent présenter des risques pour la sécurité, car des températures excessivement élevées peuvent entraîner un emballement thermique, le module subissant une augmentation rapide de la température, entraînant potentiellement des risques d'incendie.
Atténuer les points chauds
Diodes de dérivation : Les modules photovoltaïques sont équipés de diodes de dérivation qui aident à atténuer l'impact de l'ombrage. Ces diodes redirigent le flux de courant, évitant ainsi les points chauds dans les zones ombragées.
Entretien régulier : l'inspection et l'entretien périodiques des panneaux solaires peuvent identifier et résoudre des problèmes tels que la saleté, les dommages ou les défauts avant qu'ils ne se transforment en points chauds.
PV Master 10 pour l'inspection photovoltaïque
Le PV Master 10 utilise la technologie avancée Time-Sync pour mesurer jusqu'à 20 canaux ou chaînes simultanément (1 canal interne / jusqu'à 20 canaux avec boîtier d'extension). Il offre une mesure précise du potentiel jusqu'à 1 600 V et des capacités de traçage de courbe IV au même niveau de potentiel. Avec une capacité allant jusqu'à 30 A, il garantit des mesures précises. De plus, deux entrées sont disponibles pour les thermocouples (type K) et une pour la mesure de l'irradiance via BNC. L'appareil dispose d'une batterie qui garantit jusqu'à 4 heures de fonctionnement continu, complétée par un écran Full HD multi-touch de 11 pouces pour une utilisation améliorée. Il peut notamment détecter les pertes de mésappariement en série et en parallèle, ce qui en fait un outil complet pour une analyse efficace sur le terrain.
TRIONet3 – La solution de mesure universelle – DEWETRON
DEWETRON incarne la précision avec ses instruments de mesure de haute qualité conçus pour une utilisation fiable pendant de nombreuses années. Nous accordons une grande importance à la modularité et à la flexibilité de nos produits, qui peuvent ainsi être facilement personnalisés pour répondre à vos besoins spécifiques. Parmi nos équipements de mesure les plus adaptables et les plus conviviaux, on trouve les TRIONet3. Découvrez-en plus sur TRIONet3 et ce qui le distingue dans cet article de blog.
Qu’est-ce que TRIONet3 ?
TRIONet3 est un puissant système DAQ frontal et le successeur du TRIONet. Il s’agit de l’extension de mesure haute vitesse idéale pour votre PC ou d’autres systèmes DEWETRON. Connecté via USB 3.0 ou Gigabit-Ethernet, il peut être distribué sur de longues distances. Les nœuds TRIONet3 peuvent être situés jusqu’à 100 m les uns des autres et fonctionner ensemble de manière synchrone.
Fig. 1 : Système de mesure distribué avec TRIONet3
Chaque TRIONet3 dispose de deux emplacements personnalisables avec nos modules de mesure interchangeables. Choisissez parmi notre large gamme de modules disponibles et transformez votre TRIONet3 en un analyseur de puissance complet, activez la localisation GPS ou bénéficiez d’options de synchronisation supplémentaires. Profitez de la commodité de la rétrocompatibilité, qui permet d’utiliser les modules de la nouvelle TRION3 et de la série TRION précédente. De plus, vous pouvez connecter plusieurs TRIONet3 à votre PC et étendre votre configuration de mesure en fonction de vos besoins individuels. Les systèmes TRIONet3 disposent également d’une fonction de fixation astucieuse, qui permet de connecter entre eux les châssis des différents systèmes (voir fig. 2).
Fig. 2 : Mécanisme d’encliquetage
Solutions de mesure avec TRIONet3
TRIONet3 étant un appareil très compact et flexible, il est idéal pour les mesures distribuées de courant, de tension et de paramètres mécaniques et acoustiques. Il peut donc être utilisé pour une large gamme d’applications.
Un exemple est son utilisation dans les trains ou d’autres types de transport pour mesurer et surveiller les paramètres électriques, thermiques et mécaniques. Dans de tels cas, les différents frontaux sont montés à différents endroits du train et connectés à un PC ou à un système DEWETRON. Il ne reste plus qu’à synchroniser tous les appareils via l’unité de synchronisation intégrée et à démarrer l’enregistrement. Stockez ou évaluez vos enregistrements en temps réel de manière transparente à l’aide de notre logiciel de mesure intuitif OXYGEN. Il offre de nombreuses options, vous permettant d’identifier les défauts mécaniques grâce à l’analyse CPB, d’évaluer l’efficacité du groupe motopropulseur en traçant la puissance apparente, réactive et active, de réaliser une analyse NVH pour garantir le confort, et bien plus encore. Vous pouvez également utiliser le logiciel de mesure de votre choix ou évaluer les données à l’aide de Python ou C++. La flexibilité d’OXYGEN et sa compatibilité avec les langages de programmation courants vous garantissent la liberté d’analyser et d’interpréter les données selon vos préférences et vos besoins.
Fig. 3 : TRIONet3 en tant que système distribué dans un train
Comment configurer TRIONet3
Même si TRIONet3 est un dispositif très complet, la configuration d’un système unique ou même d’un réseau multi-systèmes est simple. Voici un guide par étape pour configurer facilement votre réseau TRIONet3 :
Téléchargez et installez le package TRION
Procurez-vous le package TRION « DEWETRON-TRION-Applications-x.x.exe » sur notre centre de téléchargement. Ce package complet comprend les pilotes essentiels, les API et DEWETRON-Explorer.
Démarrage et connexion Lancez TRIONet3 et attendez qu’il démarre. Connectez ensuite TRIONet3 à votre PC à l’aide de l’interface de votre choix, telle que USB3. TRIONet3 communique de manière transparente avec le PC et obtient automatiquement une adresse IP attribuée. Une configuration manuelle est également possible si nécessaire.
DEWETRON Explorer Ouvrez DEWETRON Explorer pour afficher votre TRIONet3 et des informations supplémentaires connexes. Vérifiez que la connexion a bien été établie grâce au symbole « connecté » qui s’affiche sur l’écran tactile du TRIONet3. Votre TRIONet3 est désormais prêt à être utilisé dans OXYGEN ou d’autres environnements.
Comme vous pouvez le constater, la configuration d’un TRIONet3 est très simple.
En résumé, le TRIONet3 est un système d’acquisition de données compact et rapide, même sur des sites distants. Il communique de manière transparente via Ethernet ou USB 3.0 et fonctionne de manière intuitive avec notre logiciel de mesure OXYGEN. Il est facilement personnalisable avec deux modules TRION(3), ce qui le rend adaptable à divers besoins, même en tant qu’analyseur de puissance.
Le DEWE3-A8/A12 est un système d'acquisition de données compact offrant un grand nombre de canaux. Avec jusqu'à 64 (DEWE3-A8) ou 96 (DEWE3-A12) entrées de mesure analogiques, il est idéal pour les essais sur site ou en structure. Le logiciel de mesure OXYGEN intuitif et son écran de 18,5 pouces permettent une utilisation immédiate.
Caractéristiques principales
Écran tactile multipoint de 18,5 pouces
8 ou 12 emplacements pour modules TRION(3)
PC intégré
Interface
Jusqu'à 64 ou 96 entrées analogiques
Fréquence d'échantillonnage jusqu'à 10 MS/s
Synchronisation, CAN, E/S numériques, compteur
Bon à savoir
Débit d'enregistrement sans interruption typique de 800 Mo/s
Interface LAN optionnelle de 2,5 Gbit/s ou 10 Gbit/s
Peut servir d'analyseur de puissance
Modules TRION(3) interchangeables par l'utilisateur
Le DEWE3-A8/A12 prend en charge tous les modules TRION(3) haute vitesse pour la quasi-totalité des capteurs et signaux d'entrée, tels que la tension, le courant, la puissance, les vibrations (IEPE), les ponts de Wheatstone (jauges de contrainte), les potentiomètres, les RTD, le CAN, les entrées de compteurs, les thermocouples, et bien d'autres. La synchronisation peut être assurée par des sources de temps externes comme le GPS, le PTP ou l'IRIG. Les modules TRION(3) sont facilement interchangeables.
![Plusieurs NEX[DAQ] connectés en chaîne pour étendre les capacités d'acquisition](https://dewetron-services.com/wp-content/uploads/2023/12/NEXDAQ_daisychain_freigestellt-1536x1152-1.png)
