La chaîne d`acquisition Conversion analogique numérique Création

La sismologie pour
l’enseignement du
numérique
La chaîne d’acquisition
Le TC1 est transparent, permet de
Le slinky seismometer basé sur
visualiser tous les organes du
sismomètre et fournit un exemple de la même architecture mécanique
fournit un signal analogique
système fonctionnel. Il nécessite
brut. C’est notre objet d’étude
l’utilisation d’un PC pour récupérer
les données
1°) Etude du capteur
Système ressort – bobine – aimant
directement sur un oscilloscope
2°) Amortissement
Ajout du second aimant et du tube de
cuivre, mesures à l’oscilloscope
Possibilité d’utiliser des pendules et
de tester différents systèmes
d’amortissement en démarche
d’investigation
Poster JNE-38
Jeremy CAMPONOVO
Lycée Internatonal de Valbonne
FRANCE
Conversion analogique numérique
Simulation sur la conversion
analogique numérique
=> fréquence d’échantillonnage
=> quantification
=> critère de Shannon (nécessité d’un
Fe suffisante)
=> repliement de fréquences
(nécessité de filtrer avant la
conversion analogique numérique)
Expérimentation avec micro,
capteurs piezzo et Audacity
3°) Amplification
Numérique => perte
de quantification
Analogique => circuits à AO (niveau CPGE
ou projet long comme TPE) ou
modules destinés au son (en test)
4°) CAN
Utilisation d’une carte de conversion analogique
numérique spécifique à la raspberry pi.
4 réglages possibles (12, 14, 16 ou 18 bits) avec des
fréquences d’échantillonnage différentes
=> possibilité de modifier la fréquence
d’échantillonnage et la quantification
lors de l’acquisition pour en voir
l’effet.
=> utilisation du slinky/raspberry
possible (nécessite le développement
d’un petit programme en python)
Perspectives
Simulation d’un sismomètre
6°) Traitement
La raspberry Pi peut faire
tourner des algorithmes afin de
filtrer le signal par exemple
5°) stockage
Une raspberry Pi est utilisée
pour remplacer le PC. Elle
stocke l’information.
Réalisation de différentes simulations (python et méthode d’Euler) pour
étudier le mouvement de l’aimant en fonction de la fréquence d’excitation,
de la raideur du ressort, du coefficient d’amortissement.
7°) Affichage
La raspberry Pi peut être
branchée sur un écran et
afficher les résultats
Détermination du cas optimal de retour à l’immobilité
Programmation d’une
maquette en légo mindstorm
8°) Améliorations
La raspberry peut aussi
envoyer ses données vers
un serveur en utilisant un
réseau (en cours)
Chaîne d’acquisition
Mesurande
Capteur
Mise en place de l’équation différentielle du système (oscillateur
harmonique avec frottement fluide).
Amplification
Filtrage
CAN
1000
1001
1010
1011
…
A partir d’un robot simulant les différentes
opérations réalisées par le lander de la
mission Insight de la NASA, travail en
petits groupes afin de programmer les
différents modules (4 à 5 fonctions
indépendantes)
Récupération et utilisation des données de
l’accéléromètre 3 axes
Création d’une interface graphique
Récupérer les données
Création d’une première
interface graphique
Réalisation d’une animation
Et enfin, tout ensemble