Méthode ESAO ESAO method

Méthode ESAO®
ESAO® method
Ref :
452 156
Français – p 1
English – p 7
Version : 8010
Adaptateur Etude des Conversions
Conversion study adapter
Méthode ESAO ®
Adaptateur Etude des conversions
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1 Généralités sur la conversion
1.1
La conversion Numérique-Analogique
La Conversion Numérique-Analogique (CNA) est la transformation d’une
valeur numérique binaire (codée sur plusieurs bits) en une valeur
analogique.
Le bit est un chiffre binaire, qui prend la valeur 0 ou 1. Il est symbolisé sur
l’adaptateur par une diode allumée (Valeur 1) ou éteinte (valeur 0).
La résolution, correspond au nombre de division de la pleine échelle de la
mesure, elle est égale à 2n avec n égal le nombre de bits du système.
Pour une résolution de 4 bits, on a 24 divisions de la pleine échelle, soit 16
valeurs possibles.
Exemple :
Pour une valeur numérique de 1 0 1 0, la valeur analogique est :
VA = (1*23 + 0*22 + 1*21+ 0*20)/24 = 10/16 de la pleine échelle
Une interface d’Expérimentation Assisteé par Ordinateur a classiquement
une résolution de 12 bits, c’est à dire 4096 divisions de l’échelle de la
grandeur mesurée.
1.2
Conversion Analogique - Numérique
La Conversion Analogique Numérique (CAN) est la transformation d'une
valeur analogique en une valeur numérique (codée sur plusieurs bits),
correspondant à la valeur analogique entrée.
1.3
Généralités sur l’adaptateur
Cet adaptateur permet donc l’étude de la conversion Numérique-Analogique
et Analogique-Numérique.
Il s’utilise avec le module MPI de l’Atelier Scientifique Physique-Chimie
accessible par l’icône du lanceur.
FRANÇAIS
1
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Adaptateur Etude des conversions
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Réseau R-R2
Diode de choix
de la résolution
4 ou 8 bits
Tension de
convertisseur
Tension
d’entrée
Diode d’état de
la conversion
Sortie GTBF (Générateur
Très Basse fréquence)
Top fin de
conversion
Masse
Tension du
convertisseur
La conversion s’effectue avec un réseau R-2R et avec 2 niveaux de
résolution au choix : 4 bits ou 8 bits.
Le choix de la résolution s’effectue dans le logiciel.
2 Utilisation avec l’Atelier Scientifique
Physique – Chimie :
2.1
La conversion numérique- analogique (CNA)
2.1.1 L’onglet conversion
L’onglet conversion permet de faire varier la valeur numérique et de
visualiser l’impact de chaque bit sur la valeur de la conversion.
L’élève peut choisir le nombre de bits (4 ou 8) pour la conversion qui
s’effectue entre 0 et 5 V n.
Il peut ainsi vérifier que lé résultat est conforme à la théorie et que plus le
nombre de bits est élevé, plus le pas entre chaque valeur est réduit
Le résultat de la conversion apparait sous forme :
- de valeur décimale,
- de valeur hexadécimale,
- de valeur de tension du convertisseur UCNA o.
FRANÇAIS
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Adaptateur Etude des conversions
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n
o
Dans l’exemple ci-dessus :
Valeur analogique = (1*23 + 0*22 + 0*21+ 1*20)/24 = 9/16
Valeur analogique = 2.81 V (9/16 de la pleine échelle 5V)
9 est bien la valeur décimale
2.1.2 L’onglet Rampe
L’onglet rampe génère un signal numérique en rampe entre 0 et 5 V avec le
niveau de résolution choisi (4 ou 8 bits) n.
Grâce au bouton +/- ou au curseur o, il est possible de revenir en arrière et
de visualiser l’état de la conversion par l’état des LEDs sur l’adaptateur pour
un pas donné et la valeur de la conversion en valeur binaire, décimale,
hexadécimale et en terme de tension générée correspondante
n
o
2.1.3 L’onglet Triangle et Sinusoïde
De la même manière, l’onglet Triangle et Sinusoïde génère un signal
numérique entre 0 et 5 V avec le niveau de résolution choisi.
Grâce au bouton +/- n ou au curseur o, il est possible de revenir en arrière
et de visualiser l’état de la conversion par l’état des leds sur l’adaptateur
pour un pas donné et la valeur de la conversion en valeur binaire, décimale,
hexadécimale et en terme de tension générée.
FRANÇAIS
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Adaptateur Etude des conversions
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n
o
La tension en sortie du convertisseur peut être mesurée au niveau de
l’adaptateur à l’aide d’un multimètre au niveau des douilles bleue et noire
situées à l’avant de l’adaptateur (UCNA).
2.2
La conversion analogique - numérique
2.2.1 Principe
Cet atelier vous montre le principe de la conversion analogique-numérique à
partir d’un signal analogique extérieur ou à partir de la sortie GTBF de
l’adaptateur (douille verte à l’avant de l’adaptateur)
Pour le GTBF (signal analogique Très Basse Frèquence), 3 types de
signaux sont disponibles (Sinusoïde, Triangle, Rampe…)
Les LEDS permettent de visualiser les valeurs des bits.
2 niveaux de résolution sont disponibles 4 bits et 8 bits pour montrer l’impact
de la résolution sur la précision de la conversion.
Afin de permettre la visualisation des leds, un point est converti toutes les 2
secondes.
Le convertisseur utilise le principe des approximations successives ou
dichotomique. Elle consiste à comparer 2 valeurs pour déterminer si la
valeur proposée par le convertisseur est " plus grande " ou " plus petite " que
la valeur à trouver (Ue) et à ajouter ou retrancher la moitié de la valeur
restante.
On peut ainsi déterminer en quelques essais la partie entière d'un nombre.
Exemple : Nombre à trouver 11
Plage de recherche 0 à 15
Nombre de bit 4
FRANÇAIS
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Décimal
Binaire
Opération à
Comparateur
Proposé correspondant
effectuer
8 = 16
/2
1000
«plusgrand»
Ajouter 8/2
12 = 8 +
4
1100
«pluspetit»
Retrancher
4/2
10 = 12
–2
1010
«plusgrand»
Ajouter 2/2
+11 =
10 + 1
1011
En quatre essais maximum le nombre choisi est trouvé. De même, sur 8 bits
(256 valeurs), les propositions seront 128 puis 128 ± 64, nombre précédent
± 32, nombre précédent ± 16, nombre précédent ± 8, nombre précédent ± 4,
nombre précédent ± 2, nombre précédent ± 1 soit 8 essais maximum.
On remarquera donc, plus généralement, que le nombre d’essais maximum est
égal au nombre de bits.
2.2.2 Montage
Avec le signal type Générateur Très Basse Fréquence de l’adaptateur :
Relier la douille verte (sortie GTBF) sur la face avant de l’adaptateur à
l’entrée Ue (douille rouge sur le dessus de l’adaptateur)
Avec une alimentation extérieure :
En raison de la fréquence d’échantillonnage de 0.5 Hz (1 point converti
toutes les 2 secondes) et pour permettre la visualisation du clignotement des
LEDS, il est donc conseillé d’utiliser au choix
- une alimentation variable et de faire varier lentement la tension
convertie
- un Générateur Très Basse Fréquence pouvant délivrer une
fréquence de 0.01Hz
Relier l’alimentation à l’entrée Ue de l’adaptateur (douille rouge sur le dessus
de l’adaptateur)
2.2.3 Résultats
Quand la conversion est réalisée, la LED jaune s’allume.
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Adaptateur Etude des conversions
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On obtient 3 graphiques,
- la valeur Uacquise (UAcq) correspondant à la valeur analogique
acquise par l’interface avec sa résolution de 12 bits,
- la valeur de la tension échantillonnée (Uecha) avec la résolution
choisie (4 ou 8 bits),
- la tension du convertisseur (UCna) permettant de mettre en
évidence les pas de la conversion et les approximations successives
3 Service Après Vente
Pour toutes réparations, réglages ou pièces détachées adressez-vous à :
JEULIN Support technique
Rue Jacques Monod
B.P. 1900
27019 EVREUX CEDEX
Tél : 0 825 563 563 *
* 0,15 € TTC/min à partir d’un poste fixe
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ESAO ® Method
Conversion study adapter
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1 General on conversion
1.1
Digital-Analogue conversion
A Digital-Analogue Conversion (DAC) is the transformation from a binary
digital value (coded on several bits) into an analogue value.
A bit is a binary digit equal to 0 or 1. It is symbolised on the adapter by a
diode being on (Value 1) or off (value 0).
The resolution, that is equal to the number of divisions of the measurement
full scale, is equal to 2n where n is equal to the number of bits in the system.
For a 4-bit resolution, there will be 24 divisions of the full scale, namely 16
possible values.
Example:
The analogue value for a digital value of 1 0 1 0 is:
VA = (1*23 + 0*22 + 1*21+ 0*20)/24 = 10/16 of the full scale
Conventionally, a Computer Aided Experimentation interface has a
resolution of 12 bits, in other words 4096 divisions of the measured
magnitude scale.
1.2
Analogue – Digital conversion
An Analogue Digital Conversion (DAC) is the transformation from an
analogue value to a digital value (coded on several bits) corresponding to the
input analogue value.
ENGLISH
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Conversion study adapter
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1.3
General on the adapter
Therefore, this adapter is used to study Digital-Analogue and AnalogueDigital conversion.
It is used with the MPI module of the Physics-Chemistry Scientific Workshop
accessible using the
icon.
R-2R network
Resolution
selection diode
4 or 8 bits
Converter
voltage
Input
voltage
Conversion
state diode
GTBF (Very Low Frequency
Generator) output
End of conversion
pulse
Ground
Converter voltage
The conversion is made using an R-2R network with 2 resolution levels to be
selected: 4 bits or 8 bits.
The choice of resolution is made in the software.
ENGLISH
8
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Conversion study adapter
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2 Use with the Physical – Chemistry
Scientific Workshop:
2.1
The digital – analogue conversion (DAC)
2.1.1 The conversion tab
The conversion tab varies the digital value and displays the impact of each
bit on the conversion value.
The student can choose the number of bits (4 or 8) for the conversion that
will be performed between 0 and 5 V.
He can thus check that the result complies with theory and that the interval
between each value becomes smaller as the number of bits becomes higher.
The conversion result appears in the form of:
- decimal value,
- hexadecimal value,
- converter voltage UCNA value.
In the above example:
Analogue value = (1*23 + 0*22 + 0*21+ 1*20)/24 = 9/16
Analogue value = 2.81 V (9/16 of the 5V full scale)
9 is the decimal value.
2.1.2 The Ramp tab
The ramp tab generates a digital signal on a ramp between 0 and 5V with
the chosen resolution level (4 or 8 bits).
The +/- button or the cursor can be used to go back and to display the state
of conversion by the state of LEDs on the adapter for a given interval and the
value of the conversion as a binary, decimal, hexadecimal value and in terms
of the corresponding generated voltage.
ENGLISH
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Conversion study adapter
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2.1.3 The Triangle and Sine tabs
In the same way, the Triangle and Sine tabs generate a digital signal
between 0 and 5V with the selected resolution level.
The +/- button or the cursor can be used to go back and display the state of
conversion by the state of the LEDs on the adapter for a given interval and
the value of the conversion as a binary, decimal, hexadecimal value and in
terms of the generated voltage.
The output voltage from the converter may be measured at the adapter using
the multimeter at the blue and black sockets located on the front of the
adapter (UCNA).
2.2
Analogue – digital conversion
2.2.1 Principle
This workshop shows the principle of analogue-digital conversion starting
from an external analogue signal or from the adapter GTBF output (green
socket on the front of the adapter)
For the GTBF (Very Low Frequency analogue signal), there are 3 available
signal types (Sine, Triangle, Ramp, etc.)
LEDS display values of bits.
Two resolution levels are available (4 bits and 8 bits), to show the impact of
the resolution on the conversion precision.
One point is converted every 2 seconds to display LEDs.
The converter uses the principle of successive approximations or dichotomy.
It consists of comparing two values to determine if the value proposed by the
converter is “larger”, or “smaller” than the value to be found (Ue) and adding
or subtracting half of the remaining value.
The integer part of a number can thus be determined in a few trials.
Example: Number to be found 11
Search range 0 to 15
Number of bits 4
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Conversion study adapter
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Proposed Corresponding
Operation to
Comparator
decimal
binary
be done
8 = 16 /2
1000
«larger»
Add 8/2
12 = 8 +
4
1100
«smaller»
Subtract 4/2
10 = 12 –
2
1010
«larger»
Add 2/2
+11 = 10
+1
1011
The chosen number is found in a maximum of four trials. Similarly,
proposals for 8 bits (256 values) will be 128 then 128 ± 64, previous number
± 32, previous number ± 16, previous number ± 8, previous number ± 4,
previous number ± 2, previous number ± 1 namely 8 tests maximum.
Therefore more generally, note that the maximum number of trials is equal to
the number of bits.
2.2.2 Setup
With the Very Low Frequency Generator type signal of the adapter:
Connect the green socket (GTBF output) on the front of the adapter to the
Ue input (red socket on the top of the adapter)
With an external power supply:
It is recommended that the following should be chosen due to the sampling
frequency of 0.5 Hz (1 point converted every 2 seconds) and to enable the
display of flashing LEDs,
- a variable power supply, so that the converted voltage can be
varied slowly
- a Very Low Frequency Generator capable of outputting a frequency
of 0.01Hz
Connect the power supply to the Ue input of the adapter (red socket on the
top of the adapter)
ENGLISH
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Conversion study adapter
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2.2.3 Results
The yellow LED lights up when the conversion is complete.
Three graphs are obtained,
- the Uacquired value (UAcq) corresponding to the analogue value
acquired by the interface with its resolution of 12 bits,
- the value of the sampled voltage (Uecha) with the chosen
resolution (4 or 8 bits),
- the converter voltage (UCna) which demonstrates conversion
intervals and successive approximations
3 After sales service
For any questions or complaints, please contact:
JEULIN - SUPPORT TECHNIQUE
Rue Jacques Monod
BP 1900
27 019 EVREUX CEDEX FRANCE
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