Principes des capteurs et Interfaces de communication

Ref: 3SQ3070

Description

Les capteurs sont nécessaires pour mesurer les signaux et les paramètres inconnus d'un système et de son environnement. En particulier, les capteurs sont nécessaires pour surveiller un système et en apprendre davantage sur celui-ci. Ces connaissances seront utiles non seulement pour faire fonctionner ou contrôler le système, mais aussi à de nombreuses autres fins, telles que la surveillance des processus, la modélisation expérimentale, l'analyse de l'environnement, la détection et le diagnostic des défaillances, la génération d'avertissements et la surveillance. En général, les signaux en sortie de divers capteurs sont de type analogique alors que les entrées/sorties des systèmes numériques sont nécessairement présentes sous forme numérique. Par conséquence, outre l'étude de la partie traitement numérique, le développement d'un système embarqué complet nécessite d'apprendre à reconnaître les phénomènes analogiques, de tenter de retenir la majorité des phénomènes observés à l'aide d'un bloc de conditionnement du signal, puis de convertir le signal analogique en signal numérique à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique avant de l'envoyer à l'unité de traitement numérique à l'aide de divers protocoles de communication numérique standard.

Numéro de trimestre

SM10

Prérequis

Connaissances de base en électronique analogique & numérique
Notions de base en traitement de signal (échantillonnage, corrélation, convolution, filtrage, transformée de Fourier)

Syllabus

Le cours est organisé en quatre parties:
- Capteurs et principes fondamentaux
- Conditionnement des signaux analogiques
- Convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique
- Protocoles de communication série (I2C, SPI, UART, ...)

Composition du cours

Pédagogie participative ( 30 % cours, 70% TDs & TPs)

Notation

Examen: Oral (60% de la note, questions de connaissance & analyse d'une fiche technique, C2/C4/C9)
compte rendu de TPs (40% de la note et C4/C1 )

Une note de 12 ou plus pour valider les compétences C1/C4/C9

Ressources

Cours magistraux, TDs et séances de TPs avec étude de cas

Outils de simulation : LTspice, , STM32Cube IDE

Résultats de l'apprentissage couverts par le cours

Le cours "Capteurs et interfaces de communication" apportera aux élèves les connaissances nécessaires pour:
- Analyser, justifier et dimensionner les composants et les interfaces adéquats pour une application spécifique.
- Modéliser et évaluer le bruit de quantification et les caractéristiques statiques des ADC/DAC
- Comprendre les protocoles de communication (SPI,I2C, UART,...)
- Résoudre les problèmes de choix qui découlent d'un cahier des charges (capteur, conditionneur du capteur, transport des informations,..)

Description des compétences acquises à la fin du cours

C1.2- Enrich models describing phenomena involving several scales or couplings, analyze the sensitivity of a model to its parameters;

C4.1- Define criteria for choosing solutions taking into account all the parameters identified and taking into account the sustainability of solutions in time;

C9- Think and act as an ethical, responsible and honest engineer, taking into account environmental, social and societal dimensions


Skills may be assessed optionally:

C1.1- Analyze the global behaviour of a complex system (multi-agent, multi-scale, etc.), with its scientific, economic, human, etc., including the identification of factors influencing its behaviour, and the analysis of interactions between components;
C1.4- Prototyper (for example by simulation), realize and validate a system or part of a complex system;
C2.4- Propose a global approach to meet a need for knowledge, integrating state-of-the-art analysis, hypotheses, models, experience (real or digital), interpretation, conclusion;

Support de cours, bibliographie

1- Wilson, J.S. Sensor Technology Handbook; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2004;

2- Das A. Signal Conditioning: An Introduction to Continuous Wave, Communication and Signal Processing, Springer Verlag, Berlin - Heidelberg, 2012;

3- R. V. de Plassche CMOS Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters New York; Springer, 2003;

4- Louis E. Frenzel. Handbook of serial communications interfaces: a comprehensive compendium of serial digital input/output (I/O) standards. Newnes, an imprint of Elsevier, 2016;