Systèmes numériques, électronique et communications

Mois : juin 2022 (Page 1 of 2)

Un amplificateur de jauge avec PSoC

Psoc cypress - structure modulaire

Présentation du problème

Cette année, avec nos étudiants de BTS SN2 sur un projet, nous avons voulu lire directement une jauge de contrainte avec un circuit PSoC sans utiliser d’amplificateur d’instrumentation extérieur. Tout dans le PSoC. Oui, on a peur de rien. Et qui on est, hein ?

Notre cahier des charges 

On veut mesurer une masse d’environ 500 g avec une précision de 1 g. On utilise le capteur de force suivant :

Capteur utilisé

Le capteur est alimenté en 5V et donc délivre (5×800µV) = 4 mV pour 780 g soit environ 4 mV pour 800 g donc 2,5 mV pour 500 g. Cette tension différentielle est centrée autour de 2.5 V (c’est un pont de Wheatstone). 1 gramme correspond à 2,5mV/500 = 5 µV.

Structure retenue

La structure retenue est la suivante :

Le capteur de force est alimenté en 5V. Les deux sorties du capteur sont reliées à Vplus et Vmoins. On entre sur un multiplexeur analogique AMux. On utilise ensuite 4 PGA (Amplificateur à gain programmable) connectés en amplificateur différentiel à 2 étages. Enfin, un convertisseur analogique-numérique mesure cette tension amplifiée (présente entre OutPlus et OutMoins).

Principe de la mesure

La mesure se fait en deux temps avec le multiplexeur analogique . Posons G = gain total de l’amplificateur différentiel.

1° temps : AMux sur voie 0, on amplifie et mesure Vplus – V moins. On obtient V1 = G(Vp – Vm + offset)

2° temps : AMux sur voie 1, on amplifie et mesure Vmoins – Vplus. On obtient V2 =G (Vm-Vp + offset)

V1 et V2 sont stockés après numérisation. On effectue le calcul suivant dans la foulée :

V1 – V2 = G(Vp – Vm + offset) – G(Vm-Vp + offset) = 2.G.Vp – 2 .G.Vm + G.offset – G.offset

= 2 G.(Vp – Vm)

L’offset des amplificateurs s’annule par magie cette astuce !

Le gain de la structure totale est 2.G = 2 (Gain_PGA1 * Gain_PGA3)

Bien entendu, pour que cela fonctionne correctement il faut PGA1 = PGA2 et PGA3=PGA4

Tester la structure

Comment tester facilement la structure sans jauge de contrainte sous la main ?

En utilisant l’accessoire suivant :

Cette petite bidouille permet d’obtenir une tension (Vplus – Vmoins) comprise entre 0 et 6,5 mV environ centrée autour de 2,5 V. Ca simule très bien électriquement la jauge de contrainte. La tension est négative si l’on permute Vplus et Vmoins.

J’ai testé dans les conditions suivantes :

PGA1 = PGA2 = 24 et PGA3=PGA4 = 32

Tension d’entrée : environ -2,5 mV. CAN : Convertisseur Sigma-delta 20 bits. Mesure sur 16 échantillons. Kit PSoc050

Mesure obtenue PSOC 5
Manip effectuée

1 : Tension mesurée par le CAN, multiplexeur en position 1 = -2060 mV

2 : Tension mesurée par le CAN, multiplexeur en position 2 = 1756 mV

A = (V1-V2) = -3816 mV ce qui correspond à 496 grammes (avec signe <0)

2.G(Vp-Vm) = -3816 mV donc G.(Vp-Vm) = -1908 mV et l’offset ramené à la sortie est de -152 mV !

A l’entrée, le signal est de 2,484 mV et l’offset de 0,198 mV.

Attention, le système ne fonctionne correctement que si les tensions 1 et 2 sont inférieures à la tension d’alimentation !

Testé avec les étudiants et la jauge. Ça marche aussi. On a baissé un peu les gains car on saturait une des sorties.

Conclusion

Faire un amplificateur d’instrumentation avec tous les étages analogiques dans le PSoC ? Ça marche, on sait faire !

Et qui on est, hein ?

Refonte du site

J’ai créé ce site en 2010 (je crois). J’avais codé en html. C’était pas très convivial.

Ça ressemblait à ça :

Site ancien
Page d’accueil vintage du site

Vous souvient-il ?

Le design était vraiment très simple et dégage aujourd’hui un petit parfum « vintage » !

Sommaire ancien site
Sommaire du site d’avant

Nous sommes en juin 2022 et je viens de passer à WordPress. Je vous le recommande, c’est vraiment très simple. Surtout pour mettre des articles en ligne. Du coup, je pense que je publierai plus souvent.

J’ai remis toutes les pages de l’ancien site et tous les fichiers. Certaines choses sont sûrement obsolètes, mais ça donne à ce site un petit côté rétro qui ne me déplait pas. N’oublions pas que j’ai été webmaster d’un site de brocante en ligne, géré par mon épouse.

Bienvenue sur ce nouveau site !

Informatique pour BTS SN-EC

Langage C en mode console

En BTS Systèmes numériques, option électronique et communication (BTS SN-EC), nous avons mis en place au lycée Cabanis, mes collègues et moi, une série de TPs d’informatique ou plus exactement de développement logiciel (langage C). L’objectif de ces TPs (enfin plutôt des TD/TPs) est de permettre aux étudiants d’acquérir quelques bases de C et d’algorithmique. Pour cela, nos étudiants de première année développent des applications console avec CodeBlocks. Les activités proposées sont assez simples, la finalité étant de passer rapidement à la programmation d’applications informatiques embarquées sur des plateformes comme Arduino, mbed, PSoC etc… 


Un tutoriel pour prendre en main CodeBlocks



Le TP n°1 : entrées/sorties, structures de contrôle

Le TP n°2 : entrées/sorties, structures de contrôle (suite) et fonctions

Le TP n°3 : les tableaux et les fichiers

Le TP n°4 : les pointeurs

Le TP n°5 : les chaînes de caractères

Electronique embarquée Arduino, mbed, PSoC

Retrouvez ici des TP sur de l’électronique embarquée Arduino, PSoC, Mbed etc…

PSoC

Avec mes collègues du BTS Systèmes électroniques du lycée Cabanis, nous nous sommes lancés il y a quelques années avec nos étudiants, sur un projet PSoC(1). Le document présenté ici est un document de débutant à l’usage des débutants : PSoC pour les nuls en quelque sorte. Il peut y avoir des erreurs ou des imprécisions, merci de me le signaler. Mon adresse mail figure sur la page d’accueil du site

PSoC 5

Le PSoC 1 évoqué ci-dessus commence à vieillir. Place à PSoC 5LP ! Voici un TP incluant des tutos (de moins en moins guidés), permettant de prendre en main le kit de développement PSOC5 CY8C-KIT050 et le logiciel PSoC Creator. Ce document s’adresse à des débutants (étudiants de BTS SN en milieu de première année).

Arduino

J’ai commencé à entendre parler d’Arduino en 2010. J’ai essayé, j’ai « bidouillé » avec, et j’ai trouvé cela très bien : c’est simple, c’est pas cher et on peut développer très vite des choses avec des étudiants de BTS Systèmes électroniques. Un petite présentation de Arduino.

Créer une classe pour Arduino

Un TP assez simple pour créer et utiliser une classe pour Arduino (une « librairie » comme disent abusivement mes étudiants). Au niveau matériel, on peut difficilement faire plus minimaliste : une carte Arduino et basta. On utilise la led de l’Arduino ! C’est librement adapté d’un document Arduino « Library Tutorial ».

Serveur Web embarqué mbed

Un TP pour mettre en œuvre un serveur web embarqué autour d’un circuit mbed. Ce serveur permet d’allumer des leds ou de lire une entrée analogique. Ce TP permet aussi d’aborder en « live »  le html et le javascript.

Radiocommunications

Un livre complet sur les radiocommunications avec exercices corrigés et études de systèmes  est disponible aux éditions ellipses.
Adoptez la radiocom’attitude !



Livre Radiocommunications - Editions Ellipses
Radiocommunications. Editions ellipses

On trouvera ci-après des cours et TD relatifs aux radiocommunications. Ces cours sont destinés à des étudiants de BTS Systèmes électroniques de première année. J’ai essayé d’insister plutôt sur les phénomènes physiques que sur les calculs.

Liaison hertzienne

Ce cours se divise en 3 parties :

Première partie : Généralités sur les liaisons hertzienne, la propagation, etc..



Deuxième partie : l’utilisation du dB en radiocoms


Troisième partie : les antennes

Bilan de liaison

Le bilan de liaison hertzienne expliqué à partir d’un exemple concret : l’installation d’une liaison par  faisceau hertzien.


Changement de fréquence

Le changement de fréquence : mélangeur, fréquence image, étude d’un récepteur VHF marine :




Systèmes de réception télévisée


Quelques systèmes de réception télévisée : la télévision analogique par satellite, calcul de bilan de liaison, longueur de câble de l’installation, la télévision numérique par satellite : format des bits transmis, organisation de la chaine émission et réception, etc.. Télévision numérique terrestre.
C’est un peu dans l’esprit d’une leçon de choses illustrée par des manips avec un analyseur de champs.


Divers : systèmes et projets

Retrouvez ici des TP sur des systèmes mais aussi des choses inclassables, amusantes ou curieuses.


L’analyseur de lunettes de soleil  SGA (Sun Glass Analyser)

C’est un appareil de mesure permettant de déterminer le pouvoir filtrant des verres des lunettes de soleil. Ce système est intéressant par ses aspects optoélectroniques. Les structures électroniques analogiques et numériques mises en jeu sont assez classiques mais pas inintéressantes. 5 TP sont présentés ici. Ces TP sont destinés à des étudiants de seconde année de BTS des systèmes électroniques, il sont destinés à les préparer à l’épreuve E5 : Installation et intervention sur un système technique.


Le TP d’installation du système (TP sur 2 séances, TP 1 et 2)


Le TP sur les structures d’émission (TP 3)



Le TP sur les structures de réception (TP 4)



Le TP sur l’alimentation (TP 5)



Le thérémine

mini-projet de BTS Systèmes électroniques. Le thérémine est un instrument de musique étonnant qui fonctionne sans contact entre le musicien et l’instrument. Le thérémine est présenté, suivi d’une étude fonctionnelle et d’un découpage en mini-projets pour plusieurs étudiants.

Electronique numérique

Les travaux présentés ici ont été prévus pour des étudiants de 1° année BTS électronique du lycée Cabanis de Brive. Ca date un peu. On est presque au XXe siècle . Ca sent un peu le vintage par ici.

Ils traitent essentiellement de la synthèse de systèmes séquentiels synchrones en utilisant le formalisme de la machine à états, du VHDL et des circuits logique programmables.

Cours sur la synthèse de systèmes séquentiels synchrones et la machine à états

Présentation, exemple, description d’un système séquentiel (diagramme d’états), Synthèse. Le cours est illustré par un exemple très simple (voir simpliste ?) : un portail de garage.

Un exemple d’application du cours précédent : Questions pour un champion

Synthèse du système de gestion du jeu « Question pour un champion ». On peut ensuite tester le fonctionnement du système sur un simulateur logique.

Initiation au VHDL

Le VHDL par l’exemple. Présentation et prise en main du langage VHDL à l’aide d’exemples très simples en logique combinatoire et logique séquentielle. Mélange de cours, de TD et de TP. La partie TP s’appuie sur une maquette comprenant un 22V10, le logiciel utilisé est le logiciel Warp de Cypress.


Etude de la maquette 22V10

Présentation de la maquette 22V10 utilisée pour les TP sur le VHDL et la synthèse de machine à états. Etude fonctionnelle et structurelle. Inclus : Le schéma structurel complet de la maquette.

Une notice simplifiée du logiciel FSM

Le logiciel Active HDL-FSM ( Inclus dans le Logiciel Warp de Cypress) permet de générer un fichier VHDL à partir d’un diagramme d’état saisi sous forme graphique. On ne s’intéresse ici qu’aux machines de Moore.
Note juin 2022 : je ne sais pas si ce truc existe toujours aujourd’hui !

Application du logiciel FSM

Toujours avec l’application « Questions pour un champion », saisi du diagramme avec FSM, Simulation sur HDL-SIM ( Logiciel Warp Cypress) et test sur une maquette comprenant un 22V10.

Mini projet Machine à état

4 petits sujets ludiques mettant en œuvre des machines à états simples : Chaque binôme/élève doit : concevoir le diagramme d’état, le saisir sur FSM, le simuler, le valider sur une maquette utilisant un 22V10.

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