Les signaux sont partout dans votre vie quotidienne. Des ondes lumineuses que vous voyez avec vos yeux, aux sons qu’on entend avec les oreilles, les signaux sont partout. Le convertisseur analogique-numérique (CAN) est ce dispositif qui vous permet de convertir un signal analogique en données numériques pour faciliter le stockage et la manipulation par les ordinateurs. Dans cet article, découvrez certains concepts de base des CAN, comment ils fonctionnent ainsi que certaines de leurs applications courantes aujourd’hui.
Plan de l'article
- Choisissez un signal à convertir
- Configurez le convertisseur analogique-numérique pour répondre à vos besoins
- Alimentez votre convertisseur analogique-numérique
- Testez le signal avec votre ordinateur
- À retenir : le convertisseur analogique-numérique est essentiel pour convertir tout type de signal
- Comprendre les différents types de convertisseurs analogique-numérique disponibles sur le marché
- Comment interpréter les résultats de la conversion et les utiliser pour votre projet
Choisissez un signal à convertir
Lorsque vous convertissez des signaux analogiques en signaux numériques, vous devez tenir compte d’un certain nombre de facteurs. Tout d’abord, quel type de signal voulez-vous convertir ? La réponse dépend de votre application. Par exemple, il est possible de construire un appareil autonome qui convertit toutes les sources sonores directement en signaux numériques.
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Cela se fait en utilisant uniquement le circuit du CAN. Par ailleurs, il existe d’autres facteurs qui influencent la puissance nécessaire pour votre circuit et la fréquence d’échantillonnage pour laquelle il doit être configuré.
Configurez le convertisseur analogique-numérique pour répondre à vos besoins
La résolution, la fréquence d’échantillonnage, le nombre de canaux et la profondeur de bits du CAN sont tous des paramètres configurables. L’impédance d’entrée peut être réglée sur 50 ohms ou 100 ohms à l’aide du cavalier de sélection d’entrée. Vous pouvez choisir parmi huit longueurs de mots entre 1 et 16 bits en réglant le commutateur de contrôle de la longueur des mots sur votre CAN.
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L’impédance de sortie est également configurable via un potentiomètre situé sur le panneau arrière du châssis du convertisseur. Cela vous permet de l’ajuster pour qu’elle corresponde à votre impédance de charge particulière. Cette dernière empêche que les signaux à haute vitesse ne provoquent pas de réflexions qui entraîneraient une distorsion dans votre chaîne de signaux.
Alimentez votre convertisseur analogique-numérique
La source d’alimentation d’un convertisseur analogique-numérique est généralement une seule alimentation + 5VDC (tension continue en Volts). Elle fournit la tension nécessaire pour faire fonctionner le convertisseur A/N et convertir les signaux reçus en données numériques. Les exigences en matière d’alimentation de votre appareil doivent être indiquées dans son manuel d’utilisation.
Toutefois, vous pouvez aussi consulter ces spécifications en ligne en recherchant « alimentation » avec le numéro de modèle de votre convertisseur analogique-numérique. Les alimentations sont habituellement sûres lorsqu’elles sont utilisées conformément à leurs spécifications. Cependant, celles-ci peuvent présenter un risque si elles sont utilisées de manière incorrecte ou endommagées pendant le fonctionnement.
Si vous n’êtes pas sûr de la tension ou du courant dont votre convertisseur A/N a besoin pour son alimentation, consultez un expert avant d’apporter des modifications à son câblage ou à ses paramètres de configuration.
Testez le signal avec votre ordinateur
Pour tester le CAN, vous utiliserez un ordinateur pour lire les données et les afficher sur votre écran. Tout d’abord, connectez un fil de l’une des sorties de la carte du CAN à une broche d’entrée de l’Arduino de votre ordinateur. Vérifiez maintenant la sortie de votre machine. Elle doit afficher de nombreux chiffres !
Vérifiez ensuite l’entrée de l’ordinateur : y a-t-il des chiffres ? Si ce n’est pas le cas, contrôlez si vous avez tout connecté correctement et réessayez. Vous pouvez également essayer de permuter les fils entre les différentes broches des deux cartes afin de vous assurer que tout fonctionne comme prévu.
À retenir : le convertisseur analogique-numérique est essentiel pour convertir tout type de signal
Un convertisseur analogique-numérique (CAN) est une pièce d’équipement utile pour convertir un signal analogique en un signal numérique, et vice-versa. Ce processus de conversion peut s’effectuer de différentes manières, mais il est le plus souvent réalisé en échantillonnant le signal analogique à intervalles réguliers. Ensuite, la moyenne de ces échantillons est calculée pour produire un résultat numérique.
Les signaux analogiques sont des variations continues de tension ou de courant. Les ondes sonores ou d’autres types de rayonnement électromagnétique entrent dans cette catégorie. Les signaux numériques prennent des valeurs discrètes. Des signaux de radiofréquence tels que les transmissions radio FM sont généralement diffusés sous forme numérique plutôt que par une méthode analogique comme la transmission radio AM.
Comprendre les différents types de convertisseurs analogique-numérique disponibles sur le marché
Il existe plusieurs types de convertisseurs analogique-numérique disponibles sur le marché, chacun avec ses avantages et inconvénients. Les deux principaux types sont le convertisseur à approximations successives (SAR) et le convertisseur sigma-delta.
Le SAR est un type courant de CAN qui utilise une série d’approximations successives pour obtenir la conversion numérique du signal analogique en entrée. Il fonctionne en comparant l’échantillon du signal analogique avec des tensions de référence générées par un réseau résistif interne. Le SAR a tendance à être plus rapide que les autres méthodes, mais il peut aussi être moins précis dans certains cas.
Le second type communément utilisé est le convertisseur sigma-delta ou Δ-Σ, qui traite les signaux analogiques comme des données brutes qu’il faut filtrer. Ce dernier se concentre sur la quantité d’information utile contenue dans chaque échantillon plutôt que sur son amplitude exacte. Cette approche permet au CAN delta-sigma d’avoir une grande plage dynamique avec une bonne résolution tout en réduisant considérablement les interférences survenant lors du traitement.
On trouve aussi des variantes courantes telles que l’intégrateur-rétroaction-pulse-width-modulation (PWM), souvent utilisées pour leur faible consommation électrique ainsi que pour leur compatibilité avec les circuits intégrés CMOS modernes grâce auxquels ils peuvent fournir une performance optimale lorsqu’une haute fréquence est requise.
Comment interpréter les résultats de la conversion et les utiliser pour votre projet
Une fois que le signal analogique a été converti en numérique, la prochaine étape est de traiter les données pour les utiliser dans votre projet. Les résultats du CAN sont généralement stockés sous forme binaire dans un registre à décalage ou une mémoire interne de l’appareil. La plupart des microcontrôleurs disposent d’une interface CAN intégrée permettant de récupérer facilement ces données et de les utiliser dans vos programmes.
La résolution de conversion affecte directement la précision des données numériques obtenues. Plus elle est élevée, plus les résultats seront précis. Cela nécessite aussi une quantité accrue d’espace mémoire pour stocker ces valeurs numériques plus précises.
Lorsque vous travaillez avec des signaux analogiques convertis en signaux numériques, il peut être nécessaire d’effectuer un certain nombre de filtrages et traitements supplémentaires sur ces derniers avant leur utilisation finale dans votre projet. Par exemple, si vous utilisez un capteur qui mesure la température ambiante via un signal analogique envoyé au CAN, il peut être utile de multiplier ce résultat par un facteur constant pour obtenir une valeur lisible en Celsius ou Fahrenheit.
Le choix du type approprié de CAN dépendra largement des exigences spécifiques liées à votre application ainsi que de vos préférences individuelles en tant que développeur/maker/entrepreneur selon le cas. Avec autant d’options disponibles sur le marché aujourd’hui et grâce aux avancées technologiques continuelles visant à répondre aux besoins croissants annoncés chaque jour, trouver celui qui convient le mieux à votre projet devrait être relativement facile.