Introduction

En 2013, DEWETRON a présenté le premier module d’acquisition de données de sa série TRION. La principale différence avec les autres approches d’acquisition de données était la portée fonctionnelle de la gamme TRION. Les modules TRION fournissaient une solution de conditionnement du signal, le filtrage et la conversion analogique numérique sur une seule carte compact. Les systèmes d’acquisition de données conventionnels se composaient de deux solutions distinctes : une pour le conditionnement du signal analogique et une pour la conversion analogique numérique. Cette approche avec une seule carte d’acquisition de données offre de nombreux avantages, tels qu’un facteur de forme réduit comprenant une densité de canaux élevée, une précision plus élevée ainsi qu’un ajustage métrologique plus facile et plus rapide car il suffit d’étalonner l’acquisition de données à bord elle-même au lieu de l’ensemble du système d’acquisition de donnée.

En 2018, DEWETRON a lancé le premier module de sa série TRION3 avec une interface express PXI pour la transmission de données au lieu de l’interface PXI pour les modules TRION.

Par conséquent, la différence entre les deux séries est un débit de transmission de données nettement supérieur à celui de la série TRION3 fourni par l’interface express PXI. Une interface PXI atteint un débit de données allant jusqu’à 90 Mo/s, alors que l’interface PXI express a un débit de données de 400 Mo/s

En 2021, DEWETRON a introduit les premiers modules de sortie analogique pour la série TRION3 – les TRION3-AOUT-8 et le module TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8. Bien que DEWETRON proposait auparavant différentes cartes de sortie analogique, ces modules sont les premières cartes de sortie analogique de la série TRION/TRION3 développées par DEWETRON.

Ce livre blanc vous présente les solutions de génération de signaux analogiques DEWETRON et vous donnera un aperçu des possibilités et des applications du module TRION3-AOUT-8 ou le module TRI ON3-18×0-MULTI-AOUT

Aperçu fonctionnel

DEWETRON propose deux versions du module de sortie analogique. D’une part, le module TRION3-AOUT-8 (voir Figure 2) est disponible en tant que module de sortie purement analogique avec huit canaux de sortie analogique pour les modes de fonctionnement : Génération de signaux continus ( courant et tension ), Générateur de fonctions arbitraires ou rejeu des données d’acquisitions ou formules mathématiques. Les différents modes seront introduits dans la section suivante.

D’autre part, DEWETRON propose le module de sortie analogique en complément des modules TRION3-1820-MULTI-8-L0B et TRION3-1850-MULTI-8- L0B (cliquez ici pour accéder au site Web de DEWETRON Services) . Cette combinaison est appelée TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 (voir Figure 3) et offre des voies de génération de signaux couplées aux entrées analogiques afin de permettre un traitement mathématique des données directement sur la carte via le FPGA et une génération des résultats physiquement via les sorties analogiques ( courant et tension ) de manière déterministe en plus des fonctions basiques de génération de signaux arbitraires.

Les canaux de sortie du nouveau module de sortie analogique ont les mêmes spécifications pour les deux, la référence (TRION3-AOUT-8) et celle TRION3-18×0-MULTI (TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8) . Les deux modules offrent huit canaux de sortie analogique disponibles sur un connecteur DSUB37. Pour une meilleure accessibilité, les trois premiers canaux sont également disponibles sur les connecteurs BNC tandis que les autres ne sont disponibles que sur le connecteur DSUB. 12 entrées numériques et six sorties numériques font également partie de l’ensemble des fonctionnalités. Les modules fournissent deux modes ADC différents par leur débit de sortie, leur résolution et leur latence (voir Tableau 1).

Mode CNA	Mode haute vitesse	Mode haute résolution
Taux de mise a jour	2,5 MS/s	500 kS/s
Résolution CAD	16 bits	32 bits
Latence	<5µs	<100 µs
Bande passante	600 kHz	70 kHz

Si nécessaire, le mode DAC peut non seulement être modifié au niveau de la carte, mais également au niveau du canal, car chaque canal est échantillonné avec un DAC séparé. Le signal de sortie peut être soit un signal de tension dans la plage de -10 V à +10 V, soit également un signal de courant de -30 mA à +30 mA. Différentes plages des signaux sont fournies sous forme de sorties des signaux symétriques (c’est-à-dire … 5 -5 V). V … De +5 plus, V) ou la plage asymétriques du signal ( soit 0 comme seuil bas ). Les spécifications détaillées peuvent être trouvées dans la fiche technique disponible sur le site Web de DEWETRON Services (cliquez ici pour accéder au site Web ).

La transmission des données entre le système d’acquisition de données et la carte est assurée via une interface PXI express. DEWETRON met en avant l’utilisation d’une interface express PXI sous le nom de TRION3 (au lieu de TRION qui utilise des interfaces PXI). La série DEWE3 à grande vitesse prend
en charge la série TRION3 de DEWETRON. Cela signifie que tous les systèmes d’acquisition de données de la série DEWE3 (par ex. DEWE3-RM16, DEWE3-PA8, etc.) prennent en charge les nouvelles cartes de sortie analogiques. Cependant, les modules ne sont pas pris en charge par les systèmes d’acquisition de données DEWE2 tels que le DEWE2-M13.

MODES DE SORTIE

sortie moniteur

Le mode Monitor Output (voir Figure 4) est destiné à sortir le signal conditionné d’une entrée analogique de la carte TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8. Les cas d’utilisation typiques sont les applications de conditionnement de signal ou les applications d’acquisition de données redondantes. Dans cet exemple d’applications d’acquisition de données redondantes, le système d’acquisition de données comprenant le module TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 sert de système d’acquisition de données principal. La carte TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 fournit tous les signaux d’entrée sous forme de signaux de sortie analogiques mis à l’échelle qui peuvent être transmis à un deuxième système d’acquisition de données assurant un stockage redondant des données. En cas d’échec de l’acquisition de données dans un système, les données sont toujours disponibles sur le second système (voir Figure 5).

L’affectation des canaux d’entrée peut être définie librement. Le signal conditionné peut être émis sous forme de tension (-10 V … +10 V max.) ou de courant (-30 mA … +30 mA max.). En fonction de l’application, la priorité peut être donnée à une haute résolution ou à une faible latence. En général, les temps de latence faibles (voir le tableau 1) peuvent être garantis car le signal conditionné est directement capté par le FPGA et est ensuite transféré au FPGA et n’est pas traité par le PC avant la conversion analogique numérique.
La valeur de sortie du canal peut être soit la valeur réelle du signal d’entrée, soit une moyenne linéaire ou quadratique avec fenêtre mobile ou fixe d’analyse. Ainsi, des valeurs de signaux statiques peuvent également être émises. La plage de signal du canal d’entrée est toujours mise à l’échelle de la plage maximale possible du canal de sortie, comme le montre l’exemple de la figure 4.

sortie mathématique

Le mode de sortie mathématique (voir Figure 6) peut être utilisé pour sortir la somme mathématique, la différence ou le produit de deux canaux d’entrée analogiques de la carte TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8. Le résultat de l’opération mathématique sera mis à l’échelle de la plage de sortie du canal de sortie et peut être soit un signal de tension, soit un signal de courant.

Les cas d’utilisation typiques sont des applications où la combinaison mathématique de deux signaux est renvoyée à un contrôleur à des fins de régulation. Des temps de latence minimaux peuvent également être assurés car les opérations mathématiques sont effectuées sur le FPGA de la carte TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 et transmises au DAC directement après. Le résultat de l’opération mathématique qui est sortie peut être une valeur réelle ainsi qu’une moyenne linéaire ou quadratique avec une fenêtre mobile ou fixe et une taille de fenêtre sélectionnable.

sortie continue

Le mode de sortie constante (Figure 7) peut être utilisé pour émettre un signal statique. La sortie peut être soit un signal de tension de -10 V à +10 V, soit un signal de courant de -30 mA à +30 mA. Le signal pourrait par exemple être transmis à un banc d’essai qui nécessite un signal statique comme référence.

générateur de fonctions

Le quatrième mode de sortie (voir figure 8) est le mode générateur de fonctions. Ce mode peut être utilisé pour émettre des formes d’ondes prédéfinies ou des modèles de signaux personnalisés.

Les formes d’ondes prédéfinies contiennent des signaux sinusoïdaux, triangulaires et rectangulaires avec une fréquence, l’amplitude, le décalage, le déphasage et la symétrie du signal. En complément, des modèles de formes d’ondes personnalisées peuvent également être édités. Le modèle personnalisé peut être défini dans un fichier csv qui est ensuite chargé dans le canal. L’avantage ici est que les formes d’ondes prédéfinies et personnalisées sont rendues sur le FPGA de la carte et n’occupent pas les ressources CPU du système DAQ. Les formes d’onde personnalisées sont directement stockées sur le FPGA de la carte. Jusqu’à quatre formes d’ondes différentes peuvent être chargées sur une carte. La sélection d’amplitudes de signal proportionnelles à la tension ou aux milliampères est également possible.

Sortie de flux de données

Enfin, les modules de sortie analogique offrent un mode Stream Output (voir Figure 9) pour rejouer les fichiers de données précédemment enregistrés. Un instrument de canal de sortie (voir Figure 10) a été conçu pour charger un fichier de données dans la session OXYGEN en cours et pour affecter des canaux synchrones du fichier de données tels que des canaux analogiques ou des formules aux canaux de sortie analogiques pour les rejouer. Le signal de sortie peut à nouveau être un signal de tension ou de courant et la mise à l’échelle de l’entrée à la sortie peut être modifiée par l’utilisateur. Ce mode prend en charge la relecture de l’intégralité du fi chier ainsi que la sélection et la relecture d’une certaine section seulement tandis que la lecture peut être bouclée.

Un cas d’utilisation parmi d’autres est le suivant. Il est souvent nécessaire d’enregistrer l’accélération pendant que le VUT roule sur une piste réelle. Le VUT peut être une voiture qui roule sur une voie publique ou une piste d’essai spéciale ou un train qui roule sur une voie publique.

Les données d’accélération mesurées pendant l’essai doivent être transmises à un agitateur pour simuler le profil de la route en laboratoire. Pour cette application, les canaux d’entrée de la carte TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 peuvent être utilisés pour enregistrer les données pendant le test tandis que ses canaux de sortie seront utilisés en laboratoire pour transmettre les données à un simulateur ou au banc d’essai.

Résumé

Les modules TRION3-18×0-MULTI-AOUT-8 et TRION3-AOUT-8 offrent tous deux de nombreux avantages et cas d’utilisation pour vos tests et mesures. Si vous avez des questions spécifiques sur les capacités liées à votre application ou des commentaires concernant des fonctionnalités ou fonctionnalités supplémentaires, n’hésitez pas à nous contacter. Nous sommes heureux de recevoir tout commentaire que vous souhaiteriez partager avec nous !

DEWETRON

DEWETRON est le fabricant de technologies de test et de mesure de haute précision. Outre les nouveaux modules de sorties analogiques, nous proposons une large gamme de modules de conditionnement de signaux TRION et TRION3. Grâce à la conception modulaire des systèmes d’acquisition de données DEWETRON, il est possible d’adapter de manière flexible votre système DAQ à toutes les tâches de mesure. Les clients de DEWETRON opèrent dans des secteurs tels que l’aérospatiale ,  l’automobile , l’énergie , le transport et bien d’autres. Ainsi, les clients bénéficient de nos forfaits tout compris renommés. Cela signifie qu’à côté du matériel de pointe, DEWETRON développe le logiciel numéro un d’acquisition et d’analyse de données OXYGEN. De plus, vous pouvez en savoir plus sur notre inégalée service et assistance ici .

DEWETRON partage fréquemment des informations utiles (comme des livres blancs ) ainsi que des posts sur LinkedIn . Suivez-nous pour ne manquer aucune mise à jour. De plus, si vous recherchez des informations supplémentaires ou une assistance personnelle, vous pouvez simplement nous envoyer un message.

Pourquoi avons-nous besoin des transducteurs de courant ?

---

En pratique, il est souvent nécessaire de mesurer les courants électriques dans un composant ou un câble de puissance. Les ampèremètres standard ne peuvent généralement pas mesurer plus de quelques dizaines d’ampères de courant. Bien que cela soit suffisant pour de nombreuses applications, il est facile d’imaginer des scénarios où les courants sont beaucoup plus élevés :

 

• Moteurs électriques (environ 150 A)
• Lignes aériennes pour chemins de fer (environ 1000 A)
• Courants générateurs dans les centrales électriques (plusieurs kA)

 

Pour cela, les transducteurs de courant (également appelés transformateurs de courant) permettent d’effectuer une mesure dans de telles conditions. Ils convertissent un courant élevé à l’entrée en un courant plus petit mais proportionnellement. Par exemple, 1000 A à l’entrée (qui sont difficiles à mesurer) peuvent être convertis en 2 A à la sortie (qui sont plus facilement mesurés avec des ampèremètres standards). Dans ce cas, le facteur de proportionnalité est de 1000 A/2 A = 500. Le principe d’un transducteur de courant est donc similaire à celui d’un transformateur de tension.

Cependant, la technologie de mesure n’est pas le seul cas d’utilisation des transformateurs de courant. Les transducteurs de courant peuvent être appliqués dans la technologie de contrôle ou à des fins de protection. Dans de telles applications, le courant réduit passe aux différentiels ou aux instruments de contrôle.

 

Comment fonctionnent les capteurs de courant ?

---

Le transducteur de courant de type le plus courant est le transformateur de courant inductif . Son principal cas d’utilisation est la conversion de courants alternatifs. Les transformateurs de courant inductifs fonctionnent comme décrit (Figure 1) :

 

1.Un matériau “magnétiquement bon conducteur” relie deux circuits, le circuit primaire et le circuit secondaire. Ce matériau est souvent une céramique ferromagnétique, dite ferrite. Les circuits primaire et secondaire sont ensuite enroulés en spirale autour de cette ferrite. Cependant, il existe également des conceptions dans lesquelles le circuit primaire se compose uniquement d’un câble traversant le centre de la ferrite.

 

2. Le courant alternatif à mesurer circule dans le circuit primaire (mais il est trop élevé pour un ampèremètre). Ce courant alternatif génère un champ magnétique selon ce que l’on appelle la “loi d’Ampère”. Ce champ magnétique change continuellement de polarité, comme le courant alternatif circulant dans les circuits.

3. Le champ magnétique mentionné est présent dans toute la ferrite, car les ferrites sont des “conducteurs” magnétiques. Il est donc également présent dans le circuit secondaire. Selon une autre loi physique, la loi d’induction, ce champ magnétique « changeant » génère un courant dans le circuit secondaire. Dans le cas d’un transducteur de courant, le courant secondaire est inférieur au courant primaire.

 

Figure 1 : Construction schématique d’un transducteur de courant

 

Si l’on regarde de plus près les équations physiques sous-jacentes, il est possible de déterminer le “rapport de conversion”. Le rapport de conversion indique de combien le courant est réduit par le transducteur de courant (correspond au facteur de proportionnalité mentionné ) :

 

Comme on peut le voir, la fraction d’enroulements (N) des circuits primaire et secondaire (N_primaire/N_secondaire) correspond au rapport de conversion.

En pratique, il existe d’autres possibilités pour réaliser un transformateur de courant. A titre d’exemple, des constructions bien connues sont basées sur des sondes Hall ou des bobines de Rogowski.

 

 

Imperfections des vrais capteurs de courant

---

Néanmoins, un transformateur de courant est rarement parfait. Les deux principales variables d’erreur des transformateurs de courant sont :

• Erreur de transformation : le rapport de transformation réel peut s’écarter du rapport de transformation idéal. L’erreur de transformation indique cette différence sous forme de pourcentage.

• Erreur : la phase entre les courants primaire et secondaire peut dévier (les courants ne changent pas de polarité de manière synchrone). L’angle d’erreur indique la différence de cette phase en unités de degrés.

 

Capteur de courant chez DEWETRON SERVICES

---

DEWETRON SERVICES est une entreprise qui propose à ses clients des équipements de mesure et de test de haute précision. En complément de nos modules de mesure TRION  de haute qualité . Ceux-ci offrent la solution optimale pour un large éventail de tâches différentes. Une caractéristique de nos modèles est le rapport de conversion élevé allant jusqu’à 2000. Ils offrent une précision exceptionnelle avec des erreurs de transformation aussi faibles que 0,002 % et des erreurs de phase jusqu’à moins de 0,01°.

 

 

Figure 2 : Transducteur de courant de précision

 

 

Si vous souhaitez en savoir plus sur DEWETRON SERVICES et nos domaines d’application, n’hésitez pas à visiter notre site Web. Vous y trouverez, des livres blancs ... De plus, nous sommes toujours heureux d’avoir de vos nouvelles par l’onglet contact sur notre site web .

La mesure de niveau de votre voiture, les coques flip pour smartphones et les pinces de courant. Ces trois choses ont une chose en commun : ils utilisent tous des capteurs à effet Hall pour remplir leur fonction de manière fiable.

Les capteurs à effet Hall sont des capteurs pour détecter les champs magnétiques. Mais comment fonctionnent les capteurs à effet Hall et comment expliquer la multitude d’applications complètement différentes ? Pour répondre à ces questions, nous devons d’abord jeter un coup d’œil à l’effet Hall physique. L’effet Hall est la base théorique et pratique de chaque capteur à effet Hall.

 

 

L’effet Hall

---

Si le courant est autorisé à circuler à travers un conducteur ordinaire, les porteurs de charge (dont le courant est composé) se déplacent en ligne droite à travers le matériau. Cela signifie que les porteurs de charge, tels que les électrons, ne sont pas déviés de leur trajectoire en ligne droite. C’est le cas normal, que nous connaissons de la vie quotidienne et de l’école. On peut le voir dans la figure ci-dessous.

Cependant, ce flux de charge linéaire peut être perturbé en appliquant une force aux porteurs de charge. Mais comment exercer une force sur chaque électron ? À cette fin, un champ magnétique est utilisé. Chaque porteur de charge en mouvement subit une force dans un champ magnétique, qui est perpendiculaire à sa direction de mouvement et au champ magnétique agissant. C’est ce qu’on appelle l’effet Lorenz.

Ainsi, si un courant est autorisé à circuler à travers un conducteur et que ce conducteur est placé dans un champ magnétique externe.  les porteurs de charge sont déviés de leur trajectoire droite. Si le champ magnétique pointe dans la direction indiquée par les flèches rouges ci-dessous, les charges se déplacent vers le haut. Cependant, comme maintenant les charges s’accumulent à l’extrémité supérieure du conducteur, une tension électrique se produit. Cet effet est appelé effet Hall: un conducteur électrique dans un champ magnétique produit une tension perpendiculaire à la direction du courant.

 

Principe de l’effet Hall. A gauche : flux de courant non perturbé, à droite : flux de courant en champ magnétique

 

Réalisation du capteur Hall

---

Comme décrit ci-dessus, l’effet Hall ne se produit que lorsqu’un courant peut circuler. Par conséquent, il est évident d’utiliser des plaques conductrices métalliques comme capteurs à effet Hall. Cependant, l’effet Hall est encore plus prononcé dans les semi-conducteurs. En pratique, une fine couche semi-conductrice constitue un capteur à effet Hall.

Au moins quatre électrodes doivent être fixées sur le côté de ce semi-conducteur. Deux de ces électrodes sont responsables du flux de courant à travers le semi-conducteur . Les deux autres contacts captant la tension à effet Hall perpendiculaire au courant.

La tension à effet Hall produite par un capteur à effet Hall à base de silicium est dans la plupart des cas de l’ordre du millivolt et donc relativement faible. En outre, les semi-conducteurs présentent une dépendance notable à la température, ce qui peut fausser la mesure. Pour répondre à ces circonstances, les capteurs à effet Hall sont généralement disponibles sous forme de circuits intégrés complets (CI). En plus du capteur, ces circuits intégrés contiennent également des amplificateurs opérationnels et des compensations de température.

 

 

Large gamme d’applications

---

Les champs magnétiques sont quelque chose que la plupart des gens ne connaissent que par les aimants ou les boussoles de leur réfrigérateur. Mais si vous regardez de plus près, les aimants se cachent partout dans notre vie quotidienne. On peut les détecter en utilisant des capteurs à effet Hall.

Notamment en raison de leur immunité à la poussière (non magnétique), aux liquides et de leur très petite taille, les capteurs à effet Hall sont très populaires. L’industrie automobile en particulier a beaucoup d’applications pour les capteurs à effet Hall:

• La boucle de ceinture de sécurité de votre voiture utilise des capteurs Hall pour vérifier si vous portez une ceinture de sécurité.
• La mesure du régime de votre voiture est basée sur l’effet Hall. À chaque tour de roue, un aimant qui y est attaché passe également devant un capteur à effet Hall.
•  Un aimant est autorisé à flotter à la surface du liquide, pour déterminer le niveau de votre réservoir. Si le réservoir se remplit, l’aimant s’approche du capteur à effet Hall monté en haut, qui fournit un signal.

Les housses à rabat pour téléphones cellulaires ou tablettes contiennent souvent des aimants. Lorsque le couvercle rabattable se ferme, un capteur à effet Hall dans l’appareil détecte l’aimant et active le mode veille.

Les pinces actuelles offrent une autre application. Là, l’effet Hall sert à mesurer le champ magnétique produit par le câble d’alimentation. Ainsi, des pinces de courant peuvent être réalisées, qui sont également capables de mesurer le courant continu.

En outre, les capteurs à effet Hall ont des applications dans de nombreux autres domaines, par exemple en tant que commutateurs dans les systèmes électroniques. Un capteur à effet Hall est également un moyen pratique de réaliser des applications assez classiques telles que les boussoles ou la mesure de champs magnétiques spatiaux.

 

 

Votre capteur – notre système de mesure

---

Vous êtes à la recherche d’un fabricant qui s’adapte parfaitement à vos besoins ? Alors DEWETRON SERVICES est le bon choix pour vous. DEWETRON SERVICES est un fabricant autrichien de systèmes de mesure modulaires et de haute précision, ainsi que du logiciel de mesure intuitif OXYGEN.

Quel que soit le capteur que vous souhaitez utiliser, nous vous fournissons l’équipement nécessaire. Par exemple, notre carte de mesure TRION3-18xx-MULTI  vous offre des emplacements de sous-module interchangeables. Vous pouvez les occuper avec des sous-modules TRION, qui sont disponibles dans une large gamme de variante, que vous ayez besoin d’une entrée de courant ou de tension.

Notre logiciel de mesure OXYGEN vous permet également de manipuler facilement les capteurs côté logiciel. La base de données intégrée des capteurs s’avère pratique à cet égard. Vous pouvez y stocker: le nom, le numéro de série, les informations de mise à l’échelle, les filtres de vos capteurs et bien plus encore. Quelle que soit la configuration de mesure que vous utiliserez ensuite, les données de capteur que vous avez créées précédemment sont désormais prêtes pour chaque cas d’utilisation.