Guide de l'utilisateur de la carte Mermoz
Sommaire |
Préambule
La carte Mermoz a été développée spécifiquement pour Coliscience. Son coût de développement et le fait que l'on ne la trouve pas directement dans le commerce la destine sans doute à être remplacée à moyen terme par une carte Arduino. Voir pour cela la page Perspectives pour Coliscience.
Présentation
Fonctions
La carte Mermoz est un système électronique qui se charge d’enregistrer et de dater des mesures de tension. Elle peut être utilisée pour une large variété d’applications, dès qu’un enregistrement d’expériences sur de longues durées (jusqu’à 2 semaines) est nécessaire.
Elle peut fonctionner selon deux modes :
- soit reliée à un ordinateur, pour les étapes de configuration et de mise au point
- soit de manière autonome.
En mode autonome, la carte enregistre à intervalles réguliers les mesures de tension. De plus, elle associe l’heure et la date courantes à chaque mesure, ce qui permet de les relier avec d’autres événements datés. L’ordinateur, relié à la carte, permet :
- de récupérer des mesures enregistrées en mode autonome, pour ensuite les exploiter avec d’autres logiciels
- de visualiser en temps réel les mesures, pour mettre au point son expérience
de régler la durée de l’intervalle entre chaque enregistrement
Interfaces
On trouve sur la carte :
- 6 entrées analogiques
- 3 entrées numériques
- un port de communication avec le PC
- une entrée d’alimentation
Toutes les connexions (à l’exception du port de communication PC) se font au moyen d’un bornier standard (2mm).
Encombrement
dimensions : L x l x h = 160 x 110 x 25 mm
Alimentation
La carte est prévue pour être alimentée à partir d’une pile 4,5V (type LR12 ou 3LR8), qui lui assurera une autonomie supérieure à une semaine. Il ne faut pas l'alimenter avec des tensions supérieures à 9V.
Les entrées analogiques
Analogiques ?
En électronique, on parle couramment de grandeurs (tensions, intensités, etc…) analogiques ou numériques.
Une grandeur analogique est avant tout une grandeur dont toutes les valeurs sont continues, c’est à dire sans saut.
Exemples : capteur de température, pression, luminosité, etc.
Au contraire, une grandeur numérique ne peut prendre qu’un nombre fini de valeurs :
Exemples : capteur de position (haut, bas, droite,...), interrupteurs, etc.
Les grandeurs numériques sont aujourd’hui les seules à pouvoir être aisément manipulables par l’électronique. L’électronique numérique est le fondement des ordinateurs et du stockage des informations dans les disques durs, les mémoires amovibles, les disques audio et vidéo… (par comparaison, le magnétophone à bande permettait un enregistrement de données analogiques, mais dont la qualité se détériorait avec le temps). La carte Mermoz est avant tout un convertisseur de données analogiques vers des données numériques, qui peuvent ensuite être stockées.
Présentation
La carte dispose de 6 entrées analogiques. La plage des tensions mesurables est de 0 à 3,3V. Les tensions sont converties en valeurs numériques comprises entre 0 (0V) et 255 (3,3V). La résolution maximale est donc de 12,9mV.
Câblage
L’entrée se fait sur un bornier câblé ainsi :
Il faut relier au moins une borne de masse de la carte (0V) à la masse de son expérience. Toutes les bornes de masses de la carte Mermoz sont reliées entre elles. Il faut donc veiller à ce que des tensions différentes n’y soient pas connectées, ce qui provoquerait un court-circuit.
Par exemple, si plusieurs expériences sont reliées à la carte, elles doivent toutes partager la même masse. Généralement, ce problème ne se pose pas si les expériences utilisent une seule source d’alimentation. Si plusieurs alimentations sont utilisées, relier toutes les masses entre elles permet généralement de régler tous les problèmes.
Les entrées numériques
Présentation
La carte dispose de 4 entrées numériques.
Les entrées numériques fonctionnent en tout ou rien, c’est à dire qu’elle fonctionne selon deux états :
- Etat 1=VRAI : si l’entrée n’est pas reliée ou si elle est reliée à une tension supérieure à 3,3V.
- Etat 0=FAUX : si l’entrée est reliée à la masse (0V)
L’acquisition de données se fait de façon ponctuelle. Lorsque l’entrée numérique garde un état constant, l’acquisition des données se fait à intervalles de temps réguliers. Si l’entrée change d’état, une acquisition est faite automatiquement (on dit que l’entrée est une source d’interruption).
Exemple : Comment utiliser un interrupteur ?
- Interrupteur ouvert : entrée en l’air, donc 1
- Interrupteur fermé : entrée fermée à la masse donc 0
Utilisation du logiciel IMermoz
Interface graphique
Le logiciel se lance en exécutant le programme principal « Icolis.exe »
Pour pouvoir communiquer avec la carte, il faut tout d’abord relier la carte au PC, au moyen du câble série fourni. Ensuite on s’adresse à la carte au moyen de la « télécommande » du logiciel. Une boîte de dialogue apparaît, qui offre plusieurs possibilités de communication avec la carte :
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recevoir les données en temps réel : à chaque fois que la carte fait l’acquisition d’une série de mesure, elle l’enregistre dans sa mémoire et l’envoie aussi au PC. Ces données sont affichées sous forme graphique et texte en temps réel. |
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Relire des données précédemment enregistrées : la carte enregistre les données dans sa mémoire. Cette fonction relit rapidement toute la mémoire et affiche les valeurs lues à l’écran. |
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Effacer la mémoire : permet de supprimer toutes les anciennes mesures de la mémoire de la carte. Toute la mémoire est à nouveau disponible pour de nouvelles mesures. |
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Changement de la période d’acquisition : la période d’acquisition est la durée entre deux séries de mesures, exprimée en secondes. Le réglage de la période d’acquisition permet un compromis entre la capacité totale de la mémoire et le nombre de mesures souhaités. Voir le paragraphe dédié à ce sujet. |
Régler la période d’acquisition
La mémoire de la carte Mermoz n’est pas infinie : au-delà d’un certain nombre de mesures enregistrées, elle est pleine et cesse alors d’enregistrer toute nouvelle mesure. En fonction du type d’utilisation de la carte, on peut soit :
- souhaiter obtenir des données sur de longues durées (jusqu’à plusieurs semaines), en réglant un intervalle long entre deux acquisitions. Dans ce cas les phénomènes plus rapides que la période d’échantillonnage de la carte ne seront pas enregistrés.
- observer des phénomènes sur de courtes durées, mais variants rapidement, en choisissant un intervalle plus court.
Typiquement, voici quelques ordres de grandeurs :
| Intervalle d'acquisition (s) | Autonomie |
| 2 s | 0j 12h08 |
| 15 s | 3j 19h01 |
| 30 s | 7j 14h02 |
| 60 s | 15j 4h05 |
| 120 s | 30j 8h10 |
Caractéristiques techniques
| min | typ | max | unité | |
| Encombrement | ||||
| Longueur (L) | 160 | mm | ||
| Largeur (l) | 110 | mm | ||
| Hauteur (h) | 25 | mm | ||
| Alimentation | ||||
| Tension | 4 | 4,5 | 9 | V |
| Consommation | 0.2 | 2 | 5 | mA |
| Entrées analogiques | ||||
| Résolution | 256 | éch | ||
| Tension mesurable | 0 | 3,3 | V | |
| Tension de protection | -0,7 | 24 | V | |
| Impédance d’entrée | 10 | kΩ | ||
| Capacité à l’entrée | 100 | nF | ||
| Entrées numériques | ||||
| Niveaux logiques | 0 | 3,3 | V | |
| VIL | -0,5 | 1 | V | |
| VIH | 2,3 | 24 | V | |
| Température de fonctionnement | -10 | 20 | +50 | °C |
Autres caractéristiques (encore moins indispensables...)
- Processeur utilisé : PIC16F876 à 10MHz
- Mémoire embarquée : 256 ko
A titre de comparaison, un ordinateur actuel fonctionne au moins à 1GHz (100 fois plus vite) et dispose d’au moins 50Go de mémoire (100.000 fois plus !). Mais il ne fonctionne pas avec une seule pile 4,5V…
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