Brevet FR2670890A1 — publié le 19920626

Procédé d'acquisition et d'intégration de données La présente invention se rapporte à un procédé d'acquisition et d'intégration de données analogiques sur un grand nombre de voies de mesure, permettant d'obtenir des valeurs moyennes des données dans une centrale d'acquisition de données. I1 existe de nombreuses centrales d'acquisition de données sur le marché. Leurs caractéristiques sont multiples et variées (nombre de voies, types de signaux, possibilité de programmation, fonctions de calcul intégrées ...). Ce sont des centrales à scrutation qui réalisent l'acquisition des voies de manière séquentielle (une seule voie à la fois). Ce type de centrale est utile pour la surveillance ou la mesure de phénomènes physiques lents. Dans le cas de phénomènes rapides, il convient de scruter très rapidement. Pour effectuer une moyenne pendant un temps de tordre de la seconde à plusieurs heures, il faut traiter un nombre important d'informations de sorte qu'unie mémoire de taille très imposante et un temps de calcul appréciable sont nécessaires. Le nombre de mesures effectuées sur chaque voie d'une centrale de ce genre pour calculer une moyenne pendant un temps déterminé est inversement proportionnel au nombre de voies de mesure. I1 s'ensuit que, dans le cas d'une scrutation sur un nombre important de voies, une grande partie du signal de chaque voie n'est pas pris en compte pour la moyenne. Par ailleurs, lors des acquisitions par scrutation, le synchronisme des mesures n'existe pas, le temps qui sépare l'acquisition de deux voies étant d'autant plus important que ces voies sont éloignées l'une de l'autre dans le cycle de scrutation. En outre, comme on l'a indiqué plus haut, la capacité de la mémoire nécessaire au calcul des moyennes est très importante. Ces inconvénients sont éliminés grâce au procédé selon l'invention, qui consiste à réaliser simultanément, pendant des périodes de temps répétées, l'intégration des données acquises sur toutes les voies de mesure, et à mémoriser, pour chacune des voies de mesure, les résultats d'intégration obtenus successivement à la fin desdites périodes de temps. Ainsi, conformément à ce procédé, on réalise des mesures simultanées sur toutes les voies d'une centrale de mesure et on en prend la valeur moyenne par intégration pendant une période de temps prédéterminée. Ce n'est donc plus une somme de mesures scrutées pendant un temps élémentaire très court dont ont fait la moyenne sur une période de temps donnée, mais une intégration sur cette période de temps d'un signal représentant le phénomène physique considéré et évoluant de façon continue. Toutes les mesures ponctuelles faites de façon séquentielle, telles que font les centrales connues, sont supprimées. De préférence, les périodes d'intégration de toutes les voies de mesure sont égales et synchrones. Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, l'intégration est réalisée, sur chaque voie de mesure, par conversion de la donnée analogique en un signal impulsionnel dont la fréquence varie proportionnellement à l'amplitude de la donnée, puis par comptage des impulsions de ce signal de fréquence variable durant chaque période de temps, le nombre qui résulte de ce comptage représentant la donnée intégrée sur ladite période de temps. Autrement dit, conformément à ces dernières dispositions, la grandeur physique que l'on souhaite acquérir est transformée en un signal dont la fréquence est proportionnelle à la valeur de la grandeur physique considérée. Un compteur fait la somme des impulsions fournies par ce signal durant le temps d'intégration souhaité. A la fin de ce temps, le comptage est arrêté et le contenu du compteur est lu et stocké. Ce contenu est représentatif de la valeur moyenne du signal pendant le temps d'intégration. Etant donné qu'il est possible de déclencher simultanément autant de compteurs qu'il y a de voies de mesure et que le début et la fin du comptage sont identiques sur toutes celles-ci, on parvient à effectuer des mesures moyennes intégrées sur le temps désiré de façon rigoureusement synchrone, sans perte d'information si le temps de stockage des informations reste inférieur à la fréquence maximale utilisée sur les voies de mesures. I1 suffit de gérer l'ensemble des signaux de synchronisation nécessaires au moyen de programmes informatiques appropriés pour obtenir des possibilités souples et variées. L'invention trouve application dans les centrales de mesure les plus diverses. Une application particulière a consisté en la réalisation d'un rack météo portable, permettant la mesure simultanée et l'enregistrement des valeurs moyennes (sur des périodes de quelques secondes) de la température de l'air et de gradients thermiques, ainsi que de la vitesse (horizontale et verticale) et de la direction du vent, etc. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente schématiquement la structure d'une centrale de mesure et d'acquisition de données mettent en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 2 est constituée de graphiques illustrant le procédé selon l'invention. La centrale de mesure représentée à la figure 1 comporte un grand nombre de voies M1, M2, ..., Mn et est destinée à recueillir les données fournies par de nombreux capteurs 1 sensibles à diverses grandeurs physiques et à les mettre sous une forme assimilable au système de traitement de données associé à la centrale. Le capteur 1 de chaque voie de mesure fournit un signal, par exemple une tension V, qui varie en fonction des variations dans le temps de la grandeur physique mesurée par le capteur, suivant une courbe telle que celle qui est représentée à la figure 2 (a). Au lieu de prendre en compte ces variations dans le détail de leur continuité, ce qui conduirait à un système de traitement très lourd, la centrale de mesure est conçue pour ne retenir, sur chaque voie, que des valeurs espacées, obtenues périodiquement par intégration du signal de sortie du capteur sur une période de temps T. A cet effet, chaque signal de donnée V est soumis, pendant chacune des périodes T successives, à une intégration d'où résulte, à la fin de celles-ci, une série de valeurs N1, N2, N3, ... - cf figure 2 (b) - représentant les valeurs successives de la grandeur physique mesurée par le capteur, intégrées pendant le temps T. Ces valeurs N1, N2, N3, ... peuvent être stockées dans une mémoire et être soumises à tout traitement ultérieur désiré. I1 en va de même pour les autres voies de mesure, dont les données sont ainsi soumises à intégration simultanément et d'une manière continue. Les n voies de mesure M1, M2, ... Mn de la centrale de la figure 1 étant toutes identiques, une seule d'entre elles sera décrite maintenant. Le capteur 1 dont celle-ci est équipée fournit une tension de sortie V représentative de la grandeur physique surveillée par ce capteur; cette tension V est transformée, dans un convertisseur tension-fréquence 2, en un signal impulsionnel F dont la fréquence f est proportionnelle à la tension V. Le signal F est appliqué à l'entrée d'un compteur 3 par l'intermédiaire d'une porte 4, et le signal numérique N qui représente le résultat d'un comptage effectué par le compteur 3 est transmis, via un circuit de transfert 5, à une mémoire tampon 6, dont la sortie est reliée à une mémoire adressable 7 capable de stocker les contenus successifs de la mémoire tampon 6. Une base de temps 8, commune à toutes les voies de mesure M1, ... Mn, produit, sous le contrôle d'un microprocesseur 9,. des impulsions de période T qui sont appliquées à la porte 4 et au circuit de transfert 5 ainsi que, via un élément de retard 10, à l'entrée de remise à zéro du compteur 3. A la suite de chaque impulsion émise par la base de temps 8, le signal F de fréquence variable f est appliqué à l'entrée du compteur 3, qui en compte les alternances successives. Lorsque le temps T est écoulé, une nouvelle impulsion de la base de temps 8 est appliquée d'une part à la porte 4, qui isole le compteur 3 du convertisseur 2, de sorte que le contenu du compteur se trouve figé à la valeur N. qu'il avait atteinte à la fin de la période T, et d'autre part au circuit 5 qui assure le transfert du contenu Ni du compteur à la mémoire tampon 6; enfin, après un petit retard introduit par l'élément 10, le compteur 3 est remis à zéro par l'impulsion précitée. -Dès que celle-ci a disparu, le compteur 3 recommence à compter les impulsions du signal F.Dans le même temps, le contenu de la mémoire tampon 6 est transféré dans la mémoire 7, à une adresse designée par un registre d'adressas Il qui est incrémenté d'une unité par le microprocesseur 9 à chaque nouvelle impulsion émise par la base de temps 8. Ainsi, les résultats de comptage successifs N1, N2, ..., Ni ... fournis par le compteur 3 sont stockés séparément, à des adresses distinctes, dans la mémoire 7. Les mêmes opérations s'effectuent simultanément, de manière synchrone, dans les différentes voies de mesure M1, M2, Mn de la centrale, et les valeurs moyennes, obtenues par intégration sur les temps T successifs, des données délivrées par les capteurs 1 sont stockées simultanément en vue de leur exploitation ultérieure. Ainsi, toutes les voies sont acquises simultanément et le traitement des données n'interrompt pas l'acquisition. Si le temps d'intégration T est suffisamment long par rapport au nombre n de voies de masures, le traitement des mesures peut être fait pendant l'intégration suivante. Lorsque cela est nécessaire, il est possible de choisir un nouveau temps d'intégration en cours de mesure. Dans ce cas, l'acquisition en cours est poursuivie jusqu a son achèvement et, à la fin de celle-ci, le microprocesseur 9 relance automatiquement la mesure avec le nouveau temps d'intégration. Revendications 1. Procédé d'acquisition et d'intégration de données analogiques sur un grand nombre de voies de mesure, caractérisé par le fait qu'il consiste à réaliser simultanément, pendant des périodes de temps (T) répétées, l'intégration des données acquises sur toutes les voies de mesure, et à mémoriser, pour chacune des voies de mesure (M1, M2, ..., Mn), les résultats d'intégration obtenus successivement à la fin desdites périodes de temps. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les périodes d'intégration de toutes les voies de mesure sont égales et synchrones. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'intégration est réalisée, sur chaque voie de mesure, par conversion de la donnée analogique en un signal impulsionnel (F) dont la fréquence varie proportionnellement à l'amplitude de la donnée, puis par comptage des impulsions de ce signal de fréquence variable durant chaque période de temps (T), le nombre qui résulte de ce comptage représentant la donnée intégrée sur ladite période de temps.