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Les numériseurs de Spectrum s'attaquent aux applications acoustiques et mécatroniques rapides

Publié le 23 mars 2020 à 12:38 par François Gauthier        Instrumentation modulaire Spectrum

Spectrum Numériseurs

Le fournisseur allemand d’instruments de mesure modulaires en châssis Spectrum lance pas moins de onze numériseurs spécialement destinés à la capture et à l'analyse de signaux électroniques dans la plage de fréquences allant du continu à 2 MHz, en particulier pour les domaines de l’analyse de signaux acoustiques ou mécatroniques. Assurant l’acquisition de signaux à des vitesses d’échantillonnage allant de 1 Kéch./s à 5 Méch./s avec une résolution de 16 bits, ces cartes ou systèmes servent à convertir une grandeur mécanique (vibration, accélération, pression, déplacement, etc.) en un signal électrique.

Ces onze numériseurs sont disponibles sous deux formes courantes : des cartes PCIe 2 à 8 canaux ou des instruments LXI-Ethernet dotés de 4 à 48 canaux. Les cartes PCIe supportent des flux de données avec des débits jusqu'à 700 Mo/s, tandis que les modèles LXI utilisent l’Ethernet Gigabit et supportent des flux jusqu'à 100 Mo/s. Les cartes PCIe se montent directement dans un PC et transforment celui-ci en un système d'acquisition ou d’enregistrement de données.

Les  modèles de la série M2p.591x existent en versions 2, 4 ou 8 canaux, et il est possible de connecter 16 cartes ensemble pour créer des systèmes offrant jusqu'à 128 canaux synchronisés. Les produits à la norme LXI (Lan eXtensions for Instrumentation, ou extension réseau pour instrumentation) font partie de la série digitizerNETBOX de Spectrum. Ils offrent de leur côté des capacités similaires à celles des cartes PCIe, mais se connectent à un PC, ou à un réseau, par un simple câble Ethernet. Ces systèmes se présentent sous deux formats : des modèles à 4, 8 ou 16 canaux (les DN2.591) et des modèles à 24, 32, 40 ou 48 canaux (les DN6.591).

Les entrées des différents canaux disposent chacune de son propre convertisseur analogique/numérique sur 16 bits et d’un amplificateur programmable, dont les plages d'entrée vont de ±200 mV à ±10 V. Des caractéristiques qui permettent de capturer des signaux de petite ou de grande amplitude. Tous les canaux sont dotés d’un offset d'entrée programmable pour les mesures unipolaires, ainsi que d’une terminaison sélectionnable (50 ohms ou 1 Mohm). À tout moment si nécessaire, les canaux de ces numériseurs peuvent être configurés, soit en mode unipolaire, soit en mode différentiel.

Ces numériseurs possèdent en outre un dispositif d’étalonnage intégré, une horloge d'échantillonnage de haute précision, un amplificateur à faible bruit, un filtrage numérique interne et un calcul de moyenne sur les fréquences d'échantillonnage les plus basses. Ce qui permet d’afficher un rapport signal/bruit (SNR, Signal Noise Ratio) de 86 dB et une plage dynamique exploitable (SFDR, Spurious-Free Dynamic Range) supérieure à 103 dB.

Côté mémoire, les cartes offrent jusqu'à 512 Méchantillons et permettent de capturer des événements rapides ou lents. Le déclenchement sur certains signaux à problème, comme des parasites, des pics, des rafales… permet ainsi de stocker les formes d'onde associées. Les différents modes de capture - transitoire, enregistrement multiple (en rafale), échantillonnage contrôlé et streaming de données de type Fifo (First In First Out, premier-entré-premier-sorti) - sont tous pris en charge. En mode Fifo, les données acquises peuvent être envoyées directement au PC pour être traitées par le processeur, stockées dans la mémoire du PC ou encore envoyées à un GPU (pour les cartes PCIe uniquement) pour un traitement complexe du signal.

En standard, tous les numériseurs disposent de quatre lignes d’entrées/sorties polyvalentes qui peuvent fonctionner comme des entrées numériques synchrones, des lignes d’entrées/sorties asynchrones, des lignes d'état ou même comme des entrées de déclenchement supplémentaires. Sur les cartes PCIe, une option permet d'ajouter 16 lignes numériques synchrones supplémentaires aux données analogiques. Ce qui fait au total 20 lignes d’E/S généralistes programmables, capables de fonctionner comme des entrées numériques synchrones. Une option utile lorsque l’on doit tester des dispositifs comme des systèmes de microcommande équipés d’interfaces analogiques et numériques.

Enfin, sur ces cartes, les utilisateurs peuvent développer leurs propres programmes de contrôle en C++, VB.NET, C#, J#, Delphi, Java ou Python. Un support est également assuré pour certains outils logiciels tiers comme LabView et Matlab. L'utilisateur peut aussi utiliser le logiciel Sbench 6 Professional, propre à Spectrum.

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