Choisir un système DAQ - voies, échantillonnage, capteur ?
Un système DAQ (acquisition de données) convertit les signaux analogiques des capteurs en mesures numériques. Ce guide explique comment choisir selon le nombre de voies, la fréquence d'échantillonnage et le type de capteur, et comment amplifier un signal faible et l'amener au convertisseur avec un bruit minimal.
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Combien de voies et quelle fréquence d'échantillonnage pour un DAQ ?
Le choix commence par le nombre de points de mesure et la dynamique du signal. Le nombre de voies dépend des capteurs lus simultanément, la fréquence d'échantillonnage de la fréquence la plus élevée que vous voulez encore reproduire correctement.
Le théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon exige une fréquence au moins double de la fréquence la plus élevée du signal. En pratique, on choisit 5 à 10 fois plus, pour reconstruire proprement la forme d'onde et l'amplitude et laisser une marge au filtre anti-repliement.
- Grandeurs lentes (température, pression) : 1 à 100 échantillons par seconde suffisent.
- Mesure de vibration et d'acoustique : plusieurs kHz jusqu'à plus de 50 kHz par voie.
- Échantillonnage simultané pour la relation de phase entre voies, par exemple en analyse d'ordre.
- Prévoyez une réserve : quelques voies libres valent mieux qu'un ajout ultérieur.
Quelle résolution et quelle plage d'entrée pour le signal ?
La résolution ADC fixe le plus petit pas de tension distinguable. 16 bits divisent une plage de ±10 V en environ 65 000 pas, soit près de 0,3 mV par pas. Pour de très petits signaux, les convertisseurs delta-sigma 24 bits sont courants.
Adaptez la plage d'entrée à l'amplitude du signal. Une plage trop large gaspille la résolution, une plage trop étroite sature et écrête les crêtes. Utilisez environ 70 à 90 pour cent de la plage mesurable.
Comment raccorder et amplifier les différents capteurs ?
Le type de capteur détermine le conditionnement de signal nécessaire. Les thermocouples ne délivrent que des millivolts et exigent une compensation de soudure froide, les sondes Pt100 une source de courant constant en montage trois ou quatre fils, les jauges de déformation une alimentation de pont et une amplification.
Un amplificateur d'instrumentation relève les petits signaux différentiels et rejette les perturbations de mode commun. Le filtre anti-repliement passe-bas et le convertisseur ne viennent qu'ensuite. Cet ordre - amplifier, filtrer, numériser - maintient le signal utile bien au-dessus du bruit.
Comment numériser les signaux avec un faible bruit ?
Le bruit s'introduit surtout sur le trajet du capteur au convertisseur. Des liaisons courtes, blindées et torsadées, un seul point de masse défini et la séparation des câbles de signal et de puissance sont les mesures les plus efficaces contre les couplages parasites.
- Entrées différentielles plutôt que single-ended pour rejeter le mode commun.
- Ne raccorder le blindage qu'à une seule extrémité pour éviter une boucle de masse (boucle de ronflement).
- Isoler galvaniquement l'étage analogique pour écarter le couplage secteur à 50 Hz.
- Filtre anti-repliement avant le convertisseur pour bloquer le repliement des hautes fréquences.
- Choisir des fréquences d'échantillonnage multiples de 50 Hz pour moyenner le ronflement secteur.
Questions fréquentes
Quelle est la fréquence d'échantillonnage minimale nécessaire ?
Selon le théorème de Nyquist, au moins le double de la fréquence la plus élevée du signal. Pour une reconstruction propre de la forme d'onde et de l'amplitude, on recommande en pratique 5 à 10 fois plus.
Quelle différence entre échantillonnage simultané et multiplexé ?
Le multiplexage partage un convertisseur entre plusieurs voies successivement, ce qui crée un léger décalage temporel. L'échantillonnage simultané donne à chaque voie son propre convertisseur, si bien que toutes les valeurs sont saisies exactement au même instant, ce qui compte pour la relation de phase.
16 bits suffisent-ils ou faut-il 24 bits ?
16 bits suffisent pour la plupart des mesures de tension dans la plage ±10 V. Pour de très petits signaux comme ceux des jauges de déformation ou des thermocouples, les convertisseurs delta-sigma 24 bits offrent une résolution utile bien supérieure.
Pourquoi une compensation de soudure froide est-elle nécessaire ?
Un thermocouple ne mesure que la différence de température entre le point de mesure et la borne de raccordement. La compensation de soudure froide relève la température de la borne et corrige la mesure vers la température absolue.
À la recherche du bon système DAQ ?
Nous fournissons l'acquisition de données selon le nombre de voies, la fréquence d'échantillonnage et le type de capteur - du thermocouple et Pt100 à la jauge de déformation et l'IEPE, conditionnement de signal inclus.
Bien dimensionné
Nombre de voies et échantillonnage adaptés à la tâche.
Haute résolution
Convertisseurs 16 à 24 bits pour les plus petits signaux.
Faible bruit
Différentiel, blindé et isolé galvaniquement.
Conseil expert
Nos spécialistes en métrologie aident au choix.