Systèmes numériques, électronique et communications

Étiquette : PSoC

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 ?

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.

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