Interface USB

Les choix initiaux

Des interfaces de mesure existent déjà sur le marché. Malheureusement, les collèges ont du mal à s'équiper en raison du coût de ces matériels.
Par contre, dans la plupart des collèges, un parc conséquent de micro-ordinateurs est en place.

Notre objectif a donc été de réduire le coût tout en conservant des performances correctes et en employant le port USB (le port COM RS232 étant en voie de disparition).
D'autre part, cette interface n'étant pas destinée à être produite par des moyens industriels nous avons choisi des composants faciles à souder sur un circuit imprimé classique.

Le module principal

Le circuit principal est réalisé autour du microcontrôleur PIC16F876 de Microchip®. Ce microcontrôleur est pourvu d'un convertisseur analogique-numérique qui travaille sur 10 bits.

La liaison USB est assurée par le circuit FT245BM de FTDI.

Les capteurs

Tous les capteurs doivent convertir la grandeur physique à mesurer en une tension comprise entre zéro et quatre volts.
Les caractéristiques du capteur sont inscrites dans une EEPROM. Un capteur branché à l'interface peut ainsi être reconnu par lecture du contenu de L'EEPROM. Cette méthode de reconnaissance simplifie l'étalonnage du capteur. Deux capteurs d'un type donné n'ont pas nécessairement les mêmes caractéristiques. Même si ces caractéristiques différent quelque peu d'un capteur à l'autre, le programme qui gère le capteur sera informé des paramètres propres au capteur qui est branché.

Les programmes

Le programme "gravé" dans le microcontrôleur scrute les lignes de communication avec l'interface USB dans l'attente d'une commande. Quand une série d'octets constituant une commande est reconnue, le microcontrôleur exécute la commande et renvoie une réponse vers l'interface USB.

Le logiciel MiniExAO installé sur le PC permet de visualiser graphiquement, en fonction du temps, l'une des grandeurs mesurées ou les deux simultanément. Le comportement s'inspire de celui d'un oscilloscope à deux voies avec possibilité de déclenchement du "balayage" sur front montant ou descendant.
On peut aussi visualiser la grandeur mesurée voie 1 en fonction de celle qui est mesurée voie 2.

Ce logiciel de base n'intègre aucun traitement mathématique mais il est très facile d'exporter les données vers un tableur par le biais du presse-papier.

Depuis novembre 2006, un nouveau logiciel permet de traiter les mesures effectuées par l'interface MinExAO à partir d'une fenêtre qui simule le tableau des commandes d'un oscilloscope.

On retrouve les principaux boutons de réglage d'un oscilloscope. Cependant, la fréquence du signal observé ne devra pas dépasser 250 Hz.

Le fichier d'installation de ces deux logiciels est disponible dans l'archive : setupMiniExAO2.zip.

Ces deux logiciels sont tout à fait adaptés aux besoins des programmes du collège (suivi de température, loi d'Ohm ou caractéristique d'un dipôle, tensions alternatives, énergie électrique U.I.t etc..).

Notez cependant que la période d'échantillonnage ne peut être inférieure à 0,5 ms. La fréquence du phénomène étudié ne peut guère dépasser 250 Hz.

Disponibilité de ce matériel

Le CRES de Poitiers construit l'interface MiniExAO.

Vous trouverez les conditions de disponibilité de ce matériel sur le site "CRES Poitou-Charentes".

Bernard ROUEDE
collège Missy La Rochelle

L'interface de mesure "Mini Ex.A.0. USB"

Les choix initiaux

Le module principal

Les capteurs

Les programmes

Disponibilité de ce matériel

L'interface de mesure
"Mini Ex.A.0. USB"