Brevet FR2839796A1 — publié le 20031121

" SYSTEME D'ACQUISITION MULTI-VOIES SYNCHRONES POUR LA MESURE DE GRANDEURS PHYSIQUES, MODULE D'ACQUISITION UTILISE ET PROCEDE MIS EN #UVRE DANS UN TEL SYSTEME." La présente invention se rapporte à un système d'acquisition multivoies pour la mesure de grandeurs physiques. Ce système comprend une pluralité de modules d'acquisition constituant chacun au moins une voie d'acquisition. La présente invention se rapporte également à un module d'acquisition utilisé dans un tel système et un procédé mis en #uvre dans ce système. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de la mesure de grandeurs physiques par acquisition de signaux électriques analogiques provenant d'un capteur ou de tout autre objet de mesures. Les modules d'acquisition ont généralement pour rôle la conversion des signaux analogiques en signaux numériques en direction d'un microordinateur ou de tout autre moyen de calculs et de traitement. A titre d'exemple, lorsqu'une expérimentation nécessite de nombreuses voies d'acquisition, on peut utiliser une unité de traitement telle qu'un micro-ordinateur relié à plusieurs modules d'acquisition. Chaque module d'acquisition peut comporter une ou plusieurs voies d'acquisition. D'une façon générale, les signaux acquis sont remontés vers le microordinateur qui se charge de les traiter. La présente invention a pour but un nouveau système d'acquisition multi-voies dans lequel les signaux acquis sont synchronisés. On atteint cet objectif avec un système d'acquisition multi-voies pour la mesure de grandeurs physiques, comprenant une pluralité de modules d'acquisition constituant chacun au moins une voie d'acquisition. Selon l'invention, l'un au moins des modules d'acquisition comprend des moyens de synchronisation pour émettre un signal de synchronisation vers au moins un autre module d'acquisition en réponse à une consigne de synchronisation. Avec le système selon l'invention, les modules d'acquisition peuvent être synchronisés à partir d'un instant donné. Le signal de synchronisation peut être équivalent à un top départ, un instant to qui signifie l'origine temporelle des signaux acquis. Ce signal de synchronisation peut avoir pour effet une autorisation de transmission des signaux acquis vers des unités de traitement ou encore une mise en activation des modules d'acquisition qui étaient auparavant en mode veille. Ce système selon l'invention peut également permettre la réalisation d'un groupe, ou "cluster" en langue anglaise, de plusieurs systèmes d'acquisition synchronisés. Selon un premier mode de mise en #uvre de l'invention, les moyens de synchronisation peuvent comprendre des moyens pour émettre un signal de synchronisation optique. De préférence, les modules d'acquisition sont alors reliés entre eux au moyen de fibres optiques. Lorsqu'on n'utilise pas de fibres optiques, les modules d'acquisition peuvent être disposition de sorte que les récepteurs optiques puissent capter les signaux émanant d'émetteurs optiques, c'est à dire une disposition où les modules d'acquisition sont mis côte à côte. Selon une autre variante de l'invention, les moyens de synchronisation peuvent comprendre des moyens pour émettre un signal de synchronisation par couplage magnétique. Selon encore une autre variante de l'invention, les moyens de synchronisation peuvent comprendre des moyens pour émettre un signal de synchronisation par onde radio. Pour ce faire, on peut disposer des antennes dans les modules d'acquisition. On élimine ainsi toute contrainte de disposition due par exemple à une liaison physique entre les modules dans le cas des fibres optiques. Selon l'invention, la consigne de synchronisation peut provenir d'un signal électrique acquis sur un objet de mesure. Ce signal électrique est le signal analogique à l'entrée d'un module d'acquisition, la consigne étant par exemple générée lorsque ce signal analogique dépasse un seuil prédéterminé. On peut prévoir que l'ensemble des modules d'acquisition ne transmette des signaux numériques vers des unités de traitement qu'à l'instant où l'un de ces modules d'acquisition détecte, à son entrée, un signal analogique dont l'amplitude dépasse un seuil prédéterminé. C'est le signal de synchronisation qui permet d'avertir l'ensemble des modules d'acquisition. La consigne de synchronisation peut également provenir d'une unité de traitement reliée au module d'acquisition émettant le signal de synchronisation. Selon un mode de réalisation de l'invention, les modules d'acquisition sont physiquement reliés entre eux en étoile. Mais ils peuvent également être physiquement reliés entre eux en série, chaque module d'acquisition disposé entre deux autres modules ayant la capacité de recevoir d'une part et de re- émettre d'une autre part le signal de synchronisation. Suivant un autre aspect de l'invention, il est prévu un module d'acquisition pour la mesure de grandeurs physiques. Ce module comprend des moyens de synchronisation pour émettre un signal de synchronisation vers au moins un autre module d'acquisition, en réponse à une consigne de synchronisation. Ce module d'acquisition peut également comprendre des moyens pour recevoir un signal de synchronisation en provenance d'au moins un autre module d'acquisition. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est prévu un procédé d'acquisition pour la mesure de grandeurs physiques. Selon ce procédé, lorsqu'un module d'acquisition reçoit une consigne, ce module d'acquisition transmet un signal de synchronisation vers les autres modules d'acquisition. Par ailleurs, chaque module d'acquisition comportant un système de datation interne, on peut associer le signal de synchronisation à un instant relevé dans le système de datation interne de chaque module d'acquisition. En d'autres termes, chaque module d'acquisition possédant une datation interne, le signal de synchronisation permet de définir dans chaque module d'acquisition un to spécifique, individuel, repéré dans le système de datation interne de chaque module d'acquisition. Une datation peut par le repérage de tout événement en milliseconde, par exemple au moyen d'une horloge interne, ayant un cycle de vingt quatre heures et comptabilisant les instants en milliseconde. A titre d'exemple, dans un premier module d'acquisition, le signal de synchronisation peut correspondre à un instant interne de 122 millisecondes, alors que dans un seconde module d'acquisition le signal de synchronisation peut correspondre à un instant interne de 130 millisecondes. C'est le micro-ordinateur disposé en aval qui recalera les signaux provenant des différents modules d'acquisition. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant un système d'acquisition multi- voies selon l'invention, et - les figures 2a et 2b sont des graphes illustrant les références temporelles de différents modules d'acquisition selon un exemple particulier de mise en oeuvre. Sur la figure 1 est représenté un système d'acquisition multi-voies selon l'invention. On distingue trois modules d'acquisition 1,2,3 chacun relié à un micro-ordinateur 4. On peut également envisager un système d'acquisition sans micro-ordinateur dans lequel chaque module d'acquisition est autonome et relié à un réseau de communication de type Internet. Les modules d'acquisition 1,2,3 sont respectivement reliés à des objets de mesure 5,6,7 au moyen des connecteurs 8,9,10. Les objets de mesure 5,6 et 7 peuvent par exemple être des capteurs de température ou encore des capteurs de pression. Ces objets peuvent être une sonde platine, un thermocouple, un transducteur de pression, jauge de contrainte... disposés à différents endroits d'une machine pour laquelle on désire connaître le comportement en fonction de stimuli, c'est à dire la réaction de différentes parties de la machine en réponse à une action donnée. Pour ce genre d'expérimentation faisant intervenir plusieurs voies d'acquisition, il est important de synchroniser l'ensemble des signaux réceptionnés par le microordinateur 4. On pourra ainsi par exemple détecter des phénomènes de propagation dans la machine. La présente invention propose une solution dans laquelle l'un des modules d'acquisition, par exemple le module d'acquisition 1, émet un signal de synchronisation vers les autres modules d'acquisition 2 et 3 à un moment donné. Ce signal de synchronisation est équivalent à un instant To, cela peut correspondre à un instant où les modules d'acquisition 1,2,3 sont autorisés à transmettre instantanément les signaux acquis vers le micro-ordinateur 4. Les signaux transitant entre les objets de mesure 5,6,7 et les modules d'acquisition 1,2,3 sont de type analogique. Pour que le signal de synchronisation symbolisant l'instant d'origine To soit le même pour tous les modules d'acquisition, le temps de propagation de ce signal de synchronisation entre le module d'acquisition émetteur et les modules d'acquisition récepteurs doit être négligeable par rapport à la vitesse de variation des signaux analogiques acquis. La présente invention prévoit de transmettre le signal de synchronisation de façon optique. Cette transmission peut s'effectuer de façon directe par construction mécanique des modules d'acquisition, c'est à dire que la disposition des modules d'acquisition 1,2,3 peut se faire de sorte qu'un émetteur optique disposé dans le module d'acquisition 1 soit apte à émettre un signal optique détectable par un capteur optique disposé dans le module d'acquisition 2. Cette disposition peut se faire en rapprochant suffisamment les modules d'acquisition 1,2,3 les uns des autres. De même un émetteur optique disposé dans le module d'acquisition 2 peut se trouver directement en face d'un récepteur optique disposé dans le module d'acquisition 3. Lorsque chaque module d'acquisition est capable d'émettre le signal de synchronisation, il comporte alors sur chaque côté un émetteur et un récepteur optique. De préférence, pour éviter des dispositions contraignantes, la transmission du signal de synchronisation peut se faire via des fibres optiques 11 et 12. Chaque extrémité d'une fibre optique est mise en face d'un émetteur et d'un récepteur optique. On peut utiliser une même fibre optique pour émettre ou recevoir le signal le signal de synchronisation. Le signal de synchronisation est de préférence émit en réponse à une consigne. Cette consigne peut être le fait qu'un signal analogique transitant via les connecteurs 8,9 ou 10 franchise un seuil prédéterminé. La consigne peut également provenir d'un bouton de commande disposé sur un module d'acquisition, ce bouton de commande pouvant être actionné par un utilisateur. La consigne peut encore provenir du micro-ordinateur 4 qui envoie une information vers le module d'acquisition 1, ce dernier se chargeant ensuite d'émettre les signaux de synchronisation vers les modules d'acquisition 2 et 3. Dans la disposition de la figure 1, le module d'acquisition 2 à pour fonction de détecter un signal de synchronisation et de le re-émettre lorsque que ce signal de synchronisation provient du module d'acquisition 1 ou 3. Sur la figure 2a est représenté un graphe sur lequel on distingue trois références temporelles RT1, RT2 et RT3 des trois modules d'acquisitions 1, 2 et 3. Dans ce système de la figure 2a selon l'invention, chaque module d'acquisition comporte une datation interne. Sur la référence temporelle RT1, TS désigne l'événement déclencheur du signal de synchronisation. Selon l'invention, on peut spécifier à ce que les signaux acquis soient pris en compte un certain temps avant ou après le signal de synchronisation. Dans l'exemple de la figure 2a, on décrit le cas d'un pré-synchro dans lequel la synchronisation est effective à partir de T1 dans le module d'acquisition 1, T2 dans le module d'acquisition 2, et T3 dans le module d'acquisition 3. En fait T1, T2 et T3 correspondent à un même instant absolu, mais repérés par des instants différents dans chaque système de datation interne. Par exemple, T1 peut correspondre à 123.32 millisecondes dans la référence temporelle RT1; T2 peut correspondre à 112.25 millisecondes dans la référence temporelle RT2 ; T3 peut correspondre à 130. 30 dans la référence temporelle RT3. C'est dans l'unité de traitement 1 que les signaux sont recalés de façon à faire correspondre les instants T1, T2 et T3 comme représenté sur la figure 2b. L'unité de traitement 1 peut alors traiter les signaux acquis à partir de T1 =T2=T3. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention, on peut notamment envisager un mode de transmission du signal de synchronisation par onde radio. Dans ce cas, chaque module d'acquisition comprend une antenne émettrice et réceptrice. On peut également envisager un mode de transmission par couplage magnétique. REVENDICATIONS 1. Système d'acquisition multi-voies pour la mesure de grandeurs physiques, comprenant une pluralité de modules d'acquisition constituant chacun au moins une voie d'acquisition, caractérisé en ce que l'un au moins des modules d'acquisition comprend des moyens de synchronisation pour émettre un signal de synchronisation vers au moins un autre module d'acquisition en réponse à une consigne de synchronisation. 2. Système d'acquisition selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation comprennent des moyens pour émettre un signal de synchronisation optique. 3. Système d'acquisition selon la revendication 2, caractérisé en ce que les modules d'acquisition sont reliés entre elles au moyen de fibres optiques. 4. Système d'acquisition selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation comprennent des moyens pour émettre un signal de synchronisation par couplage magnétique. 5. Système d'acquisition selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation comprennent des moyens pour émettre un signal de synchronisation par onde radio. 6. Système d'acquisition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne de synchronisation provient d'un signal électrique acquis sur un objet de mesure. 7. Système d'acquisition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la consigne de synchronisation provient d'une unité de traitement reliée au module d'acquisition émettant le signal de synchronisation. 8. Système d'acquisition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modules d'acquisition sont physiquement reliés entre eux en étoile. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les modules d'acquisition sont physiquement reliés entre eux en série. 10. Module d'acquisition pour la mesure de grandeurs physiques, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de synchronisation pour émettre un signal de synchronisation vers au moins un autre module d'acquisition, en réponse à une consigne de synchronisation. 11. Module d'acquisition selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour recevoir un signal de synchronisation en provenance d'au moins un autre module d'acquisition. 12. Procédé d'acquisition pour la mesure de grandeurs physiques, mis en #uvre dans un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lorsqu'un module d'acquisition reçoit une consigne, ce module d'acquisition transmet un signal de synchronisation vers les autres modules d'acquisition. 13. Procédé d'acquisition selon la revendication 12, caractérisé en ce que, chaque module d'acquisition comportant un système de datation interne, on associe le signal de synchronisation à un instant relevé dans le système de datation interne de chaque module d'acquisition.