Information technique sur les enregistreurs ou centrales d’acquisition
Principe
Une centrale d’acquisition est un système électronique conçu pour capturer des données issues de phénomènes physiques. Elle convertit des signaux analogiques en données numériques via une chaîne composée de capteurs, conditionneurs de signaux, convertisseurs A/N et logiciels d’analyse.
Les centrales d’acquisition de données (DAQ) s’inscrivent dans le besoin industriel de surveiller des phénomènes physiques de manière objective et répétable.
- Collecte et numérisation de signaux physiques;
- Analyse et traitement local ou distribué;
- Stockage et exportation des données;
- Surveillance en temps réel ou différée;
- Synchronisation entre sources multiples.
Un peu d'histoire
Les premières mesures dépendaient de traceurs papier mécaniques et de galvanomètres où l’opérateur relevait manuellement les points de courbe.
L’avènement de l’électronique dans les années 1960 a permis l’émergence des premiers enregistreurs à bande magnétique, suivis par la révolution numérique des années 1980 qui a introduit les convertisseurs analogique / numérique.
Aujourd’hui, la centrale d’acquisition de données constitue le cœur de tout système de mesure moderne. Ce assure le conditionnement, la numérisation et l’analyse en temps réel.
Chez DOERLER Mesures, nous distribuons exclusivement la gamme Dewesoft, référence mondiale alliant flexibilité logicielle et robustesse matérielle.
Architecture
L’acquisition de données (DAQ) est le processus de mesure de phénomènes électriques ou physiques.
Une chaîne moderne se compose de trois éléments : les capteurs, le matériel de conditionnement et le logiciel. Le signal transite d’abord par l’électronique de conditionnement pour être filtré et amplifié.
Les composants clés du système :
- Le Convertisseur Analogique / Numérique (CAN ou ADC) : Il transforme le signal analogique continu en valeurs numériques discrètes.
- L’Amplificateur à Gain Programmable (PGA) : Il adapte le niveau du signal à la pleine échelle du convertisseur pour maximiser la résolution.
- Le Multiplexeur vs Échantillonnage Simultané : Le multiplexeur sélectionne séquentiellement chaque canal pour réduire les coûts.
Cependant, pour des analyses de phase comme les vibrations, Dewesoft privilégie un convertisseur par voie pour un échantillonnage simultané parfait. - Le Processeur et le Logiciel : Le processeur traite les données numérisées, applique les facteurs d’étalonnage et gère le stockage sur mémoire interne ou externe.
Résolution et Dynamique : La Technologie DualCoreADC®
La résolution d’une centrale, exprimée en bits, détermine la plus petite variation de signal détectable.
- Un système 16 bits offre 65 536 niveaux de quantification;
- Un convertisseur 24 bits atteint plus de 16 millions de niveaux de quantification.
La technologie DualCoreADC® utilise deux convertisseurs 24 bits par canal avec des gains différents. Le système sélectionne dynamiquement le meilleur signal, offrant une dynamique inégalée de 160 dB.
Cette précision est indispensable pour l’extensométrie et les capteurs de force où de faibles variations se superposent à des charges importantes.
Échantillonnage et Intégrité du Signal
Le théorème de Nyquist-Shannon impose d’échantillonner à une fréquence au moins deux fois supérieure à la fréquence maximale du signal pour éviter le repliement spectral (aliasing).
Dans la pratique, DOERLER Mesures recommande un facteur de 5 à 10 pour une analyse précise, notamment avec des accéléromètres.
Nos systèmes intègrent des filtres anti-repliement (AAF) automatiques.
Ces filtres numériques s’adaptent dynamiquement à la fréquence d’échantillonnage choisie, garantissant que les fréquences parasites ne viennent pas corrompre vos mesures.
Une centrale professionnelle doit isoler ses voies les unes des autres et par rapport à la terre.
Sans isolation, des boucles de masse créent un bruit de fond massif (50 Hz) ou peuvent détruire l’électronique en cas de surtension sur la machine testée.
Centralisée ou Distribuée
- Acquisition Centralisée : Tous les modules sont regroupés dans un seul boîtier (ex: gamme Sirius). Cela garantit une synchronisation parfaite en laboratoire.
- Acquisition Distribuée : Pour les grandes structures, les modules KRYPTON (IP67) sont répartis au plus près des capteurs. La transmission du signal s’effectue via le bus EtherCAT®, permettant des distances de 100 mètres entre nœuds avec une synchronisation à la microseconde.
L'Enregistreur de Données (Data Logger)
Bien que techniquement proches des systèmes DAQ, les enregistreurs de données ou Data Loggers répondent à des besoins spécifiques de suivi autonome.
Contrairement à une centrale d’acquisition haute vitesse utilisée pour des essais dynamiques brefs, le Data Logger est conçu pour des enregistrements de longue durée (jours, mois, années).
Ces appareils sont optimisés pour une consommation d’énergie réduite et un stockage interne robuste. Ils sont privilégiés pour la surveillance de structures.
Notre gamme de dattalogger combine la puissance d’une centrale DAQ avec l’autonomie d’un enregistreur, permettant un stockage local fiable tout en offrant des capacités d’analyse avancées.
Applications Sectorielles
- Aéronautique : essais de vibration, fatigue;
- Automobile : NVH, crash tests;
- Génie civil : monitoring structurel;
- Énergie : suivi de centrales;
- R&D : tests de prototypes, validation.
La centrale d’acquisition est l’élément indispensable pour transformer des grandeurs physiques en décisions techniques.
Chez DOERLER Mesures, nous dimensionnons votre chaîne, du choix du capteur à l’intégration des systèmes DAQ Dewesoft les plus performants.
Interopérabilité et Standard OPC UA
Pour répondre aux exigences de l’Industrie 4.0, les systèmes Dewesoft intègrent désormais nativement la norme OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture).
Ce protocole d’échange de données universel, sécurisé et indépendant des plateformes, permet une communication fluide entre les centrales d’acquisition et les systèmes tiers comme les SCADA ou les ERP.
En utilisant OPC UA, nos solutions garantissent une interopérabilité totale, facilitant ainsi la centralisation des données de mesure au sein de l’infrastructure numérique globale de l’entreprise.
