L’interface électronique

Le boîtier d’interfaçage du monde analogique au monde informatique est sans aucun doute la nouveauté majeure de mon stage I3. Les avantages ont été immédiats: diminution du bruit général, sécurisation des signaux et facilité de connection. Je décrirai dans la section qui vient les différentes parties qui composent la carte électronique.

Le boîtier en question peut être qualifié de boîtier multi-fonctions, en effet il accomplit différentes tâches. C’est pourquoi il est possible de diviser la carte électronique qu’il renferme en 8 parties distinctes:

• La carte électronique à l’intérieur du boîtier:

  ===>
  la connection avec la DAS-1601.
  l’additionneur/inverseur de phase des signaux S1, S1’.
  l’additionneur/inverseur de phase des signaux S2, S2’,
  l’interrupteur des voies S1 - S1’ et S2 - S2’.
  l’ecrétage du signal DS.
  le bloc d’alimentation.
  l’interrupteur d’ouverture de l’obturateur.
  l’interrupteur de contrôle d’asservissement.

• L’additionneur/inverseur de phase, rappelons-le, a pour but de réaliser à partir de deux signaux S et S’, l’opération S - S’. Le montage que j’ai inventé est basé sur l’utilisation de deux amplificateurs opérationnels (ou AO). L’un joue le rôle d’inverseur de phase: il transforme S en -S. L’autre le rôle d’additionneur: il additionne S’ et le signal construit -S pour aboutir au signal désiré -(S’ - S). Le signe moins précédent la parenthèse provient du montage additionneur. Pour être plus précis, il faudrait parler d’additionneur inverseur de phase, en effet pour des tensions V1 et V2, on obtient en sortie -(V1 + V2). Mais puisqu’en intervertissant judicieusement les signaux S et S’ on corrige l’inversion de phase:
  -(S’ - S) = S - S’
  il me semble inutile d’apporter plus amples renseignements.

• Le synoptique du montage est le suivant :
  

  Les valeurs choisies pour les résistances ont été fixées par un calcul d’impédance mais aussi afin de réaliser les montages élémentaires. Ainsi, nous devons avoir R1 = R2 pour le montage inverseur de phase, et R3 = R4 pour l’additionneur. Il est intéressant de remarquer que les résistances R2 et R4 sont des résistances variables. Ceci m’a permis de compenser les différences minimes entre chaque résistance même de référence identique, et d’effectuer un réglage fin de sorte à obtenir une sortie la plus parfaite possible.

  Les valeurs numériques retenues pour les resistances sont:
  

  R1 = R2 = 2kW et R3 = R4 = 1kW
  L’opération que nous venons de voir aurait pu être réalisée de différentes façons. La raison qui m’a conduite à choisir cette solution se situe au niveau de la phase du signal transformé. L’asservissement reposant sur la phase des signaux, il était impératif de ne pas altérer celle-ci. Or il est bien connu, que les montages amplicateurs à base d’amplificateurs opérationnels n’introduisent ni de retard, ni d’avance de phase.

• Les interrupteurs utilisés ici sont des relais électromagnétiques fournis par Keithley et parfaitement adaptés à la tension des voies numériques. Leur brochage est le suivant:
  

  Une de leur particularité est d’ouvrir et de fermer deux voies analogiques simultanément. Ainsi, le contrôle des voies S1 - S1’ et S2 - S2’ n’a-t-il mobilisé qu’un seul relais:

  

  L’utilisation de ce relais n’a pourtant pas pu se faire directement pour contrôler l’obturateur. En effet, même s’il présente d’excellentes caractéristiques, ce relais accepte une puissance maximale constatée de 1 W. Or l’ouverture mécanique de l’obturateur étant commandée par du 24 Volt pour une consommation de 0.1 Ampère, les 24 x 0.1 = 2.4 Watt nécessaires ne sont pas supportés par le relais. La réponse à ce problème est la réalisation d’un étage d’amplification de forte puissance. L’obturateur n’étant pas une priorité, cette étage supplémentaire a été repoussé à une date ultérieure.

• L’ecréteur de la carte permet de borner le signal DS dans l’interval [-10V, +10V]. Il garantit ainsi la sécurité des piézos-électriques. L’utilisation de diodes dont le coude se situe à +10V ont permis une réalisation très simple mais néanmoins efficace. Les dipôles sont montés comme le montre le schéma suivant:
  

• La connection avec la DAS-1601. Ce module assure la connection entre les différents signaux externes et le connecteur principal de la carte d’acquisition. Le lien physique entre la carte et le boîtier est assuré par un long câble en nappe. Ceci offre un confort ergonomique suffisant. Voici les branchements:
  

• Le bloc d’alimentation quant à lui est assuré par un transformateur 220V vers ±15V. Ces tensions conviennent parfaitement aux besoins du boîtier: +15V et -15V sont les tensions d’alimentations des Amplificateurs Opérationnels, les autres tensions nécessaires dans le montage sont construites à l’aide de ponts diviseurs.

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