Les consolidations essentielles

L’aspect électronique a été le premier point qu’il m’a fallu corriger. En effet, en dehors des besoins d’atténuation de bruit, nous avons constaté une incompatibilité grave de polarité entre la sortie différentielle des diodes et l’entrée différentielle de la nouvelle détection synchrone Stanford Research. Mais rappelons avant d’aller plus loin, le principe du transport différentiel.

Considérons une source de faible tension S. Transporter ce signal entre deux appareils distants implique un risque important de parasites; appelons ce signal d’erreur e. Le principe du différentiel consiste à présenter le signal en sortie de la source sous les deux formes S et -S. Le transport du signal s’effectuant à l’aide de deux câbles distincts mais placés dans un même environnement, il existe une forte probabilité pour qu’ils soient tous deux affectés du même bruit e. Par conséquent, à l’entrée différentielle de l’appareil destinataire, nous avons d’une part (S + e), et d’autre part (-S + e). Il ne reste plus à l’appareil, qu’à soustraire les deux signaux pour se débarrasser du bruit, aussi important soit-il:

(S + e) - (-S + e) = S + e + S - e = 2S

Les tensions en sortie des diodes sont de l’ordre de quelques millivolt. Le principe différentiel nous est donc indispensable. Or il s’est avéré qu’en sortie des diodes nous avions S et S. Un rapide calcul fait apparaître la catastrophe:
(S + e) - (S + e) = 0

Et puisqu’il s’agit de tensions flottantes, l’inversion de polarité a nécessité la réalisation d’un système actif.

C’est pourquoi, j’ai décidé de réaliser un boîtier contenant toutes les opérations électroniques nécessaires. Il présente en façade les connecteurs suivants :

  1. Entrée S1, Sortie 1 de la diode D1, Première voie différentielle de la diode D1
  2. Entrée S1’, Sortie 2 de la diode D1, Deuxième voie différentielle de la diode D1
  3. Entrée S2, Sortie 1 de la diode D2, Première voie différentielle de la diode D2
  4. Entrée S2’, Sortie 2 de la diode D2, Deuxième voie différentielle de la diode D2
  5. Sortie S1 - S1’, Entrée A de la détection synchrone, Sortie de l’opération de soustraction des deux voies différentielles de la diode D1
  6. Sortie S2 - S2’, Entrée B de la détection synchrone, Sortie de l’opération de soustraction des deux voies différentielles de la diode D2
  7. Entrée DC, Sortie de la diode DC, Signal de la diode DC
  8. Entrée DS, Sortie de la détection synchrone, Signal résultant de la détection synchrone
  9. Entrée 2F, Sortie de la deuxième détection synchrone, Signal de mesure de l’amplitude d’une frange
  10. Sortie DS, Entrée Piézo, Signal éventuellement corrigé de la détection synchrone
  11. Entrée Piézo, Sortie DS, Entrée de l’interrupteur d’asservissement
  12. Sortie Piézo, Entrée du piézo électrique d’asservissement, Sortie de l’interrupteur d’asservissement
  13. Entrée Obturateur, +24 Volt, Entrée de l’interrupteur de l’obturateur
  14. Sortie Obturateur, Obturateur mécanique, Sortie de l’interrupteur de l’obturateur
Le tableau précédent nécessite un certain nombre d’explications. Tout d’abord, la raison pour laquelle les entrées différentielles sont soustraites au niveau de la carte résulte de l’utilisation que nous faisons de la détection synchrone. En effet, les signaux des diodes D1 et D2 peuvent être assimilés à des voies différentielles d’un même phénomène physique, d’une même source lumineuse: D2 est égal à D1 en antiphase, ce qui implique pour les tensions résultantes v(D2) = -v(D1). Par conséquent, le même raisonnement peut s’appliquer ici; la détection synchrone voyant donc un meilleur signal, épuré du bruit interne aux diodes:
v(D1) - v(D2) = v(D1) + v(D1) = 2*v(D1)

C’est ce que nous avons décidé de faire à l’aide des entrées A - B de la Stanford Research3.

La carte servant également d’interface passive avec la DAS-1601, il est normal de trouver tous les signaux inspectés par l’application: D1, D2, DC, DS, 2F. Il est à noter que l’on peut trouver une sortie DS. Cette sortie correspond à l’entrée DS écrêtée de sorte à garder le signal dans son domaine de validité qui est [-10 V, +10 V]. Cette précaution s’est révélée nécessaire afin de prévenir la détérioration des piézo-électriques. Enfin, il faut se souvenir de la présence des 3 interrupteurs que commande l’application: 2 sont identifiables par leur couple d’entrée/sortie, le troisième s’applique à la fois aux sorties S1 - S1’ et S2 - S2’ (sa présence sera justifiée plus loin). Dans leur position fermée, le signal de sortie est relié à la masse et vaut donc 0.

Le centre de contrôle:

S’il est important de protéger les piézo-électriques par un montage électronique, il faut aussi le faire par des moyens informatiques. En effet, la chaîne IEEE étant un des média de l’asservissement, nous en faisons une utilisation intensive: les temps de réaction attendus sont parfois inférieurs à ceux constatés, ce qui de temps en temps produit une désynchronisation des appareils. C’est pourquoi, j’ai décidé de renforcer le pilotage de la détection synchrone. Ce choix s’explique par les conséquences qu’une erreur de paramètrage peut avoir: la destruction d’un des piézo-électriques. La méthode de consolidation consiste alors à garder une copie de la dernière valeur fixée, ainsi que des bornes du domaine de validité du paramètre. Ainsi, lors d’une demande de lecture, si la valeur lue depuis l’appareil est située en dehors du domaine de validité, la fonction retournera la valeur sauvegardée, la détection synchrone étant en même temps mise à jour. Cette procédure permet de minimiser les risques de valeurs aberrantes. De plus, la procédure s’exécutant plusieurs fois par seconde, elle interdit même l’introduction de valeurs erronées au niveau de l’appareil !