tp carte es 6009 ressource

8/19/2019 TP Carte ES 6009 Ressource

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Carte d'acquisition

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BTS SystèmesPhotoniques

TP AMOS Carte USB 6009 BTS SP1 Page 1 sur 9


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1. Présentation

1.1 introduction

Une carte d'acquisition est un accessoire utilisé dans un micro ordinateur pour automatiser des mesures. Cetteautomatisation nécessite deux grandes fonctions:

Acquérir des données en provenance de l'extérieur, c'est le rôle des entrées.

(Un conditionnement éventuel permet d’amener les signaux dans des échelles admissibles pour la carte.

Par exemple -100 V à 100 V devient -10 V à 10 V)

Faire commander des actions par l'ordinateur, ce sont les sorties qui effectuent cette tâche.

(Une interface de puissance est souvent indispensable pour fournir la puissance nécessaire)

Conditionnement

éventuelInterface de

puissance

Capteurs = entrées

Carte d’acquisition

Actionneurs = sorties

Chacune des fonctions précédentes peut être séparée en deux types différents:

- les grandeurs manipulées sont de type analogique (tension ou courant variant de façon continue).

- les grandeurs sont des grandeurs logiques (on dit encore tout ou rien ou numérique).

Une carte d'acquisition peut posséder d'autres fonctions, compteurs, temporisateurs etc…

Ve analogique

t

Ve numérique

t

5V

0

10V

0

Vs analogique

t

Vs numérique

t

5V

0

10V

0

Micro

Interrupteur

Moteur à courant continu

LED La notion d'entrées ou de sortie est définie du point de vue d'un observateur placé dans l'ordinateur.

1.2 Commande de sorties logiques (D0= Digital Output. 0 ou 1; 0 ou 5 Volts)

Ces actions peuvent être utilisées pour commander la mise en marche d'un moteur, allumer une lampe, actionner

un relais, faire avancer un moteur pas à pas (via une interface de puissance) ...

1.3 Lectures d'entrées logiques (DI = Digital Input)

On utilise les niveaux TTL : de 0 à 0,8 V niveau reconnu comme un 0

de 2 V à 5 V, niveau reconnu comme un 1 logique. Entre 0,8 V et 2 V, on ne vous garantit rien.

Utilisé pour les capteurs divers TOR, les codeurs de déplacement…


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NI

6009Ve

AI0

GND

NI

6009Ve

AI0

AI4V+

V-

Mesure différentielle. Ve=(V+)-(V-)

Differential = DIFF

Mesure référencée à la masse

Referenced = RSE

1.4 Lectures d'entrées analogiques

Mesurer une tension (entre -10 et 10 Volts pour la NI 6009). Vous devez préciser le nombre d’échantillons à lire, et

la fréquence à laquelle les lire. Pour obtenir une mesure qui corresponde à votre signal, il faut que la fréquence

d’échantillonnage soit au minimum le double de la fréquence maximale contenu dans le signal (théorème deShannon).

Ve

t

Te=1/Fe

Période d’échantillonage

Ve

t

Te trop grande: signal sous échantilloné

La carte NI 6009 peut échantillonner sur une voie à unefréquence maximale de 48 kHz. Pour 2 voies, la fréquence

max est divisée par 2 (24 kHz), et ainsi de suite. Cela est dû

au fait qu’il n’y a qu’un seul Convertisseur Analogique

Numérique pour toute la carte. On utilise donc un

multiplexeur (équivalent à un aiguillage de train) pour

diriger l’entrée à lire vers le CAN. Les cartes plus évoluées disposent d’un CAN par voie.

La mesure peut se faire au choix par rapport à la masse, ou en différentielle. Pour une NI 6009 dans ce dernier cas,

les entrées ne doivent pas dépasser +/- 10V par rapport à la masse. Les couples permis pour une entrée

différentielle sont (AI0,AI4), (AI1,AI5), (AI2,AI6) et (AI3, AI7).

1.5 Commande de sorties analogiques

Sert à envoyer une tension sur un montage ... ex réglage de la vitesse d'un moteur courant continu.

La carte NI 6009 ne peut générer un signal qu’a une fréquence maximale de 150 Hz, donc des variations très lente.

CAN 13 bits

Max 48 kHx

AI0AI1

AI7 .

.

.

.

.

.

Multiplexeur

(Aiguillage)

13

Nombre

AI0

t

Lecture d’une seule voie. FeMax=48kHz

Temin

AI0

t

Te=2.TeminAI1

t

Lecture de deux voie. FeMax=24kHz


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2 Description de la carte NI USB 6009:La carte utilisée dispose d’éléments de protection qui inversent entrées et sorties. Elle possède:

- 4 entrées logiques (lecture de capteurs tout ou rien )

- Si l’entrée est en l’air :0

- Si l’entrée est raccordée à la masse :1

- 8 sorties logiques commandant la saturation (ouverture) ou le blocage (fermeture) d'un transistor

- 4 entrées analogiques permettant de lire des tensions comprises entre -10V et 10V.

- 2 sorties analogiques qui commandent des tensions variant de 0 à 5 volts

3 Lecture écriture des entrées sorties logiques (numériques).

3.1 Lecture des entrées logiques:

3.1.1 Lecture par ligne :

On peut lire individuellement chaque ligne d’entrée. Les 4 lignes d’entrées se nomment P1,0; P1,1; P1,2 et P1,3.

3.1.2 Lecture par port :

Un port est un rassemblement de 8 données numériques. La carte NI 6009 possède 2 ports. P0 comprends 8 bits

(P0,0 à P0,7), et P1 est tronqué à 4 bits (P1,0 à P1,3). Sur la carte 6009, on peut choisir individuellement de rendre

une ligne en entrée ou en sortie, mais du fait de l’électronique de protection mis e autour, les ports sont fixés pour

vous.

Les entrées logiques sont connectées sur le port P1 et sont inverséesLorsqu’on lit simultanément les quatre entrées logiques, la valeur envoyée (décimale) est comprise entre 0 et 15,

cette valeur est la somme des puissances de 2 correspondants aux entrées qui sont à la masse (niveau logique :1).

Les entrées en l'air sont considérées comme étant au niveau bas.

Si on trouve 14 dans la valeur lue (NbLu) cela signifie que les entrées 3, 2 et 1 sont à 1 (reliées à la masse), eneffet 2

3+2

2+2

1 = 14) et que l’entrée 0 est au 0 logique (en l’air ou au 5 V).

23 2

2 2

1 2

0

Entrée 3 Entrée 2 Entrée 1 Entrée 0

Exemple : si NbLu =5 son équivalent binaire est 0101 donc les entrées 0 et 2 sont à l’état 1 et les

entrées 1 et 3 à l’état 0.

Si NbLu =11 son équivalent binaire est 1011 donc les entrées 0,1et 3 sont à l’état 1 et

l’entrée 2 à l’état 0.

3.2 Commande des sorties logiques:

Les sorties logiques sont connectées sur le port P0 et sont inversées.3.2.1 Commande sortie par ligne

On commande les sorties individuellement. Ce sont P0,0; P0,1; P0,2; P0,3; P0,4; P0,5; P0,6 et P0,7.

3.2.2 Commande sortie par port :

On commande les huit sorties logiques simultanément. La variable nombre envoyée doit être comprise entre 0 et

255. Chaque sortie est accessible par la puissance de deux correspondante à son rang, soit 20 à 2

7.

(Le principe est le même que pour les entrées.)

24 2

3 2

2 2

1 2

0

Sortie 4 Sortie 3 Sortie 2 Sortie 1 Sortie 0Si nombre =5 son équivalent binaire est 00101 donc les sorties 0 et 2 seront activées.


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4 Liaisons électriques:

4.1 Entrées logiques (DI Digital Input):

On peut relier aux entrées des capteurs de type interrupteurs. L'appui sur un interrupteur met l'entréecorrespondante au +0V et à la valeur logique 1

Attention, les circuits de protection rajoutés sur la carte pour la protéger inversent le signal :

Une entrée à 0V sera lue comme un 1 logique

Une entrée à 5V ou en l’air sera lue comme un 0 logique

4.2 Sorties logiques (DO Digital Output):

Elles peuvent commander des dipôles dont la consommation de courant est inférieure à 8 mA et la tension

d'alimentation inférieure à 10 volts, par exemple allumer des DEL ou commander des transistors si le courant

demandé est trop important. Ces sorties sont des sorties à collecteur ouvert.

R

Générateur continu

5 V

R


5 V Interrupteur

commandé

logiciellement6009

La figure donne l'exemple du câblage d'une DEL commandée par la sortie 0.

Attention, les circuits de protection rajoutés sur la carte pour la protéger inversent le signal :

Pour un ordre logique à 0, le transistor de sortie se ferme. Il y a alors 0V à ses bornes et la LED s ’allume.

4.3 Sorties analogiques (AO Analog Output):

Le courant absorbé par le dipôle ne doit pas dépasser 5 mA. On ajoute un amplificateur de courant si le courant

nécessaire dépasse cette valeur.

Alimentation

externe

MAmplificateur

de courantMoteur

15V 0V

La figure donne l'exemple de la commande d'un moteur par la sortie analogique 1 à l'aide d'un amplificateur de

courant et d'une source de tension extérieure.

4.4 Entrées analogiques (AI Analog Input):

On peut lire des tensions comprises entre -10 et 10 volts,

elles sont protégées contre les surtensions jusqu'à 30 Volts.

5V


5 V 0V

EL0

GBF


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5 Annexe 1: Utilisation de MAX pour tester une carte

Measurement & Automation eXplorer ou MAX permet entre autre de tester votre carte.Il se lance avec Démarrer -> Tous les programmes -> National Instruments -> Measurement & Automation

Vérifiez que votre carte est reconnue par le système en développant « Périphériques et interfaces »

Légende :

Carte qui a été branchée sur le système, mais ne l’est plus

Carte simulée, pour travailler en l’absence de la carte physique

Carte physiquement présente

Testez ensuite son bon fonctionnement , puis ses fonctionnalités


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6 Annexe 2 Utilisation de l’assistant DAQ L’assistant Data AQuisition vous permet en quelques clics de pouvoir acquérir ou générer un signal.

On le trouve par exemple dans la palette Express -> Entrées -> Assistant DAQ

Indiquez si vous voulez lire (acquérir) ou écrire (Générer), et le type de signaux (analogiques ou numériques)

Choisissez la carte d’acquisition

et la voie physique concernée

Numérique

Analogique

Lire = Acquérir écrire=générer


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Enfin choisissez les paramètres de génération ou d’acquisition : Nombre d’échantillon, déclenchement éventuel…

Vous pouvez tester le fonctionnement de la voie

physique avec .

Par exemple ici pour une sortie numérique, vous

pouvez changer l’état de la sortie :

ou

Les entrées et sorties numériques étant

inversées sur la carte, je vous conseille de cocher

pour retrouver un fonctionnement normal.

(1 logique pour allumer la led, 0 pour l’éteindre)

Remarques :

Le cadencement permet de préciser si vous vous synchronisez sur un signal d’horloge pour faire votre

acquisition (ou génération), ce signal pouvant être interne à la carte d’acquisition ou externe (à câbler sur

une voie d’entrée)

Le déclenchement (trigger) permet de faire démarrer l’acquisition (ou la génération) à partir d’un front sur

une ligne d’entrée que vous précisez

Validez et vous aurez un bloc spécialement paramétré pour votre besoin :

Déclenchement

tHorloge de cadencement

tVe

tAcquisition de 5 échantillons avec

cadencement et déclenchement


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L’assistant DAQ permettant de piloter plusieurs voies,

l’entrée peut se trouver sous forme de tableau :

Pour construire un tableau en face avant, vous devez d’abord créer un tableau vide, puis précisez en plaçant unbooléen dedans que vous voulez un tableau de booléen :

Sur le diagramme, c’est la même chose :

ou clic droit sur l’entrée -> Créer -> constante

ou avec la fonction créer tableau (palette tableau) .

Cette fonction est extensible :

N’envoyez pas plus de données que vous n’avez configuré de ligne,

sinon vous aurez une erreur :

Ici 2 entrées pour 1 seule voie en sortie

Si vous contrôlez un port (ensemble de 8 voies), l’assistant vous demandera (ou vous procurera) un tableau

d’entier (une ligne du tableau par port). C’est la traduction du tableau de booléen en un nombre (conversion

binaire/décimal). L’entier va donc varier entre 0 et 255.

Pensez à utiliser dans la palette tableau Construire un tableau et son inverse indexer un tableau ,

et dans la palette booléen nombre en tableau de booléen et son inverse tableau de booléen en nombre

Exemple de code pour lire ou écrire sous forme de port :

+ =

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