La chaîne de mesure
À l’entrée d’un système de mesure se trouve une grandeur physique. En sortie, un nombre est fourni comme résultat de mesure. Entre les deux, le signal de mesure passe par différentes étapes de traitement, expliquées dans ce chapitre.
Cette introduction présente brièvement les étapes de traitement, détaillées ensuite dans le cours.
Capteurs
Les capteurs convertissent des grandeurs physiques en grandeurs électriques analogiques. Les grandeurs électriques sont par exemple le courant, la tension, la fréquence, la valeur d’une résistance ou une information temporelle qui se traduit par des grandeurs électriques. Il existe par exemple des résistances dépendant de la température (p. ex. Pt100), dont la valeur varie avec la température.
Les capteurs sont des organes des sens techniques. Ils renseignent les systèmes techniques sur leur environnement, comme le font chez l’être humain les yeux ou la peau.
Les capteurs sont en général achetés et non développés soi-même. Votre tâche se limite donc à choisir le capteur adapté à l’application (précision, robustesse, coût). Le cours de métrologie n’approfondit que quelques capteurs dans les chapitres suivants.
Traitement analogique du signal
La grandeur électrique analogique fournie par un capteur doit être numérisée dans la chaîne de mesure. Il faut pour cela la convertir en une tension comprise dans une plage déterminée. La raison en est dans les propriétés du convertisseur analogique-numérique, présenté dans la section suivante.
La tâche principale du traitement analogique est de convertir la grandeur électrique quelconque en tension. Si l’on mesure la température avec une résistance dépendant de la température, c’est d’abord la valeur de la résistance du capteur qui varie. Le traitement analogique transforme cette variation de résistance en variation de tension.
Microcontrôleur
Dans le microcontrôleur, le signal de mesure passe par les étapes de traitement suivantes :
1. Conversion analogique-numérique
Un convertisseur analogique-numérique (CAN) fournit un nombre proportionnel à la tension d’entrée. Ce nombre peut être traité ensuite, par exemple dans un microcontrôleur (Arduino). La conversion analogique-numérique a souvent lieu à l’intérieur d’un microcontrôleur.
2. Traitement numérique du signal et correction d’erreurs
Dans ce bloc, on programme un logiciel qui modifie encore le nombre fourni par le CAN. La valeur de sortie peut par exemple être corrigée, ou recevoir une unité.