Fonction Acquérir & Mettre en Forme
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE
Introduction
La chaîne d’acquisition permet de convertir une grandeur physique en signal numérique exploitable par un système informatique. C’est une fonction essentielle dans les systèmes automatisés.
1. Chaîne d’Acquisition Complète
Étapes clés :
- Capteur : Conversion grandeur physique → signal électrique
- Conditionnement : Amplification, filtrage
- Conversion A/N : Échantillonnage + quantification
- Traitement : Stockage, analyse
2. Conditionnement du Signal
Fonctions principales :
- Amplification (AOP)
- Filtrage (anti-bruit)
- Linéarisation
- Adaptation d’impédance
Exemple : Amplification d’un signal de thermocouple (0-50mV → 0-5V)
3. Conversion A/N
| Paramètre | Définition | Formule |
|---|---|---|
| Résolution | Plus petite variation détectable | \( \frac{V_{max}}{2^n-1} \) |
| Fréq. d’échantillonnage | Nombre de mesures par seconde | \( f_e \geq 2f_{max} \) (Shannon) |
| Temps de conversion | Durée pour une conversion | Dépend de la technologie |
Exemple ADC 10 bits 0-5V : Résolution = \( \frac{5}{1023} \approx 4,89mV \)
4. Filtrage Anti-Repliement
Problème : Le phénomène d’aliasing se produit quand \( f_e < 2f_{max} \)
Solution : Filtre passe-bas avant échantillonnage avec :
\[ f_c \leq \frac{f_e}{2} \]
Application : Pour \( f_e = 10kHz \), choisir \( f_c \approx 4kHz \)
5. Exercices d’Application
Exercice 1 : Résolution ADC
Un capteur de température (0-100°C) est connecté à un ADC 8 bits (0-5V).
- Calculer la résolution en température
- Déterminer la tension correspondant à 37°C
Exercice 2 : Conditionnement
Un capteur délivre 10-50mV qu’il faut amplifier à 0-5V.
- Calculer le gain nécessaire
- Choisir les résistances pour un ampli non-inverseur (R1=1kΩ)
Ce cours couvre les compétences du référentiel pour la fonction “Acquérir et Mettre en Forme” en 2ème BAC STE
