CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE LOGICIELLE …

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO__________________

FACULTE DES SCIENCES__________________

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE__________________

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DUDIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES (DEA)

DE SCIENCES PHYSIQUES

Option GEOPHYSIQUE

Présenté par:

Mlle RAKOTONDRAFARA Hobiniaina

Soutenu publiquement le 08 Décembre 2004

Devant la Commission d’examen composée de: Président : M. RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur, Responsable du Laboratoire de

Sismologie, Sismique et Infrason à l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo

Rapporteur : M. RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Noël, Professeur Responsable du Laboratoire de Géomagnétisme à l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo

Examinateur : M. RATSIMBAZAFY Jean Bruno, Professeur Titulaire Directeur de l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo

M. RAKOTOMAHANINA RALAISOA Emile, Professeur Titulaire Responsable de la formation doctorale de physique expérimentale

XIXème PROMOTION

CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE

LOGICIELLE POUR UN RESISTIVIMETRE

ELECTRIQUE

Recommande à l’Eternel tes œuvres, Et tes projets réussiron

Prov 16/3

Par la grâce de Dieu je suis ce que je suis.I.1.3.1.I COR 15/10

Recommande à l’Eternel tes œuvres, Et tes projets réussiront

Prov 16/3

Par la grâce de Dieu je suis ce que je suis. I Cor 15/10

Remerciement

REMERCIEMENT

Ce mémoire n’aurait pas pu être réalisé sans la collaboration de plusieurs personnes que

je tiens à remercier et à exprimer ma profonde gratitude :

-Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno, Professeur Titulaire, Directeur de l’institut

et Observatoire de géophysique d’Antananarivo, qui m’avait accueillie avec tant de

bienveillance dans son institut et il a également accepté d’examiner mon mémoire, qu’il

trouve ici mes sincères remerciements ;

-Monsieur RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur, Responsable au laboratoire de

Sismologie, sismique et infrason à l’Observatoire qui a bien voulu assurer la présidence

du jury, à qui j’adresse ma gratitude ;

-Monsieur RAKOTOMAHANINA RALAISOA Emile, Professeur Titulaire, ex-

Recteur, Responsable de la formation doctorale de physique expérimentale, qui a bien

voulu d’être parmi les membres du jury et je lui exprime ma profonde reconnaissance ;

-Monsieur RANAIVO-NOMENJANANAHARY Flavien Noël, Professeur,

Responsable du laboratoire de Géomagnétisme à l’Observatoire, qui a bien voulu

accepter de m’encadrer pour ce mémoire dont les conseils judicieux et les

encouragements m’ont été d’un grand apport pour la réalisation de ce travail, je lui suis

reconnaissante.

J’adresse également mes vifs remerciements à tous les enseignants qui m’ont aidé

durant mes années d’études et aussi à tout le personnel de l’I.O.G.A.

Un grand merci à toute la 19ème promotion, pour leur bonne humeur et leur soutien qui

m’a permis de travailler dans une ambiance très agréable.

Je remercie particulièrement tous les membres de ma famille surtout mes parents, mon

frère et Mr ANDRIAMIADANA H de m’avoir épaulé tout le long de mes études.

Le résistivimètre électrique : interface logicielle

Sommaire

SOMMAIRELISTE DES FIGURESLISTE DES TABLEAUXLISTE DES ABREVIATIONS

DIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES (DEA)..........................................................................1DE SCIENCES PHYSIQUES..................................................................................................... 1

Option GEOPHYSIQUE................................................................................................ 1REMERCIEMENT......................................................................................................... 4SOMMAIRE.................................................................................................................... 5LISTE DES FIGURES....................................................................................................6LISTE DES TABLEAUX............................................................................................... 7LISTE DES ABREVIATIONS.......................................................................................8INTRODUCTION........................................................................................................... 1CHAPITRE I : LA COMMUNICATION SERIE........................................................3

I.1.L’INTERFACE MATERIELLE.............................................................................. 3I.1.1.Les signaux port série ...................................................................................... 5I.1.2.La transmission de données.............................................................................. 7

I.2.L’INTERFACE LOGICIELLE : MATLAB..........................................................10I.2.1.La session port serie....................................................................................... 11I.2.2.Les broches de contrôle.................................................................................. 12I.2.3.L’ecriture et/ou la lecture de donnees............................................................ 12I.2.4.L’enregistrement de l’information..................................................................13

CHAPITRE II : LE LOGICIEL D’ACQUISITION ................................................ 15II.1.LA CONCEPTION DU LOGICIEL.....................................................................15

II.1.1.L’injection de courant................................................................................... 17II.1.2.La mesure de la tension................................................................................. 20II.1.3.L’acheminement des informations.................................................................23II.1.4.Les modes de calcul de résistivités................................................................ 26

II.2.LA REALISATION DU LOGICIEL D’ACQUISITION.....................................30

CHAPITRE III : LA CALIBRATION DU RESISTIVIMETRE ........................... 37III.1.L’ETALONNAGE DU RESISTIVIMETRE...................................................... 37

III.1.1.Les resistances etalons................................................................................. 37III.1.2.Le résultat des mesures synthétiques .......................................................... 40

III.2.LES MESURES DES RESISTIVITES............................................................... 44III.2.1.La presentation des sites.............................................................................. 44III.2.2.Les résultats des mesures sur terRain.......................................................... 45

CONCLUSION.............................................................................................................. 49REFERENCES.............................................................................................................. 50RESUME........................................................................................................................ 60ABSTRACT................................................................................................................... 60


Liste des figures

LISTE DES FIGURES

Brochage du DB9.............................................................................................................4 Signaux port série........................................................................................................... 6 Branchement des 2 équipements...................................................................................7 Mode de transmission de données.................................................................................9 Organigramme de l’acquisition de données...............................................................10Configuration habituelle des électrodes en prospection électrique. ........................ 15 Schéma synoptique de l’injection de courant............................................................ 17 Schéma synoptique du principe de mesure de la tension..........................................21Schéma synoptique des étapes pour avoir la tension MN et le courant IAB........... 24Décodage des données numériques............................................................................. 25Tri des tensions.............................................................................................................. 28Principe général des mesures des résistivités..............................................................30 L.A.D..............................................................................................................................32Configuration et connexion du port............................................................................33 Affichage PS.................................................................................................................. 34Choix du dispositif.........................................................................................................34Envoi des commandes et affichage de la résistivité................................................... 35Enregistrement ............................................................................................................. 36Disposition des résistances............................................................................................ 38Relation entre les valeurs de référence et observées................................................. 42Corrélation entre Ro, Rcal et Rref ..............................................................................44 Résistivité obtenue par R.A.O et SYSCAL R2 à Ambohidempona.........................45Modèle du terrain obtenu par R.A.O(1) et SYSCAL R2 (2) à Ambohidempona....46Résistivité obtenue par R.A.O et SYSCAL R2 à Ankatso......................................... 47Modèle du terrain obtenu par R.A.O (1) et SYSCAL R2 (2) à Ankatso.................. 47


Liste des tableaux

LISTE DES TABLEAUX

Classification des chaînes binaires par des rangs......................................................17Gamme de l’intensité I et les bits correspondants......................................................18 Chaîne binaire et les codes ASCII correspondants à l’injection de courant...........19Classification des octets de la commande de mesure par des rangs........................ 21 Chaîne binaire et code ASCII correspondants à la commande de mesure de la tension entre MN et de PS.............................................................................................22 Chaîne binaire et codes ASCII correspondants à la commande de mesure de la tension aux bornes de la résistance montée en série avec le sous sol........................ 23comparaison des valeurs entre Tg et Td......................................................................26Résumé des chaînes binaires liées à l’injection de courant, à la mesure de la tension et à la mesure de l’intensité de courant pour 2mA.....................................................38Différentes formes des données reçues........................................................................ 39 Resistances obtenues pendant les trois lectures pour 20mA.................................... 39Facteurs d’échelle et de translation pour chaque gamme de résistances................. 43


Liste des abreviations

LISTE DES ABREVIATIONS

ASCII : American Standard Code for Interchange Information

C.A.N. :Convertisseur Analogique Numérique

CTS : Clear To Send

DCD : Data Carrier Detect

DSR : Data Set Ready

DTR: Data Terminal Ready

E.l.A. : Electronic Industries Association

GND : GrouND

L.A.D :Logiciel d’Acquisition de données

LSB : Least Significant Bit

MSB: Most Significant Bit

R.A.O.: Résistivimètre Assisté par Ordinateur

RD : Receive Data

RI : Ring Indicator

RTS : Request To Send

S.I.M. :Système d’Injection et Mesure

TD: Transmit Data

U.A.R.T. :Universal Asynchronus Receiver Transmitter


Introduction

INTRODUCTION

Devant le problème de manque d’eau potable à Madagascar, le Laboratoire de

Géophysique Appliquée à l’Institut et Observatoire de Géophysique Antananarivo est

toujours sollicité dans le cadre de plusieurs projets de recherche en eaux souterraines à

la localisation et l’identification d’aquifères. Il utilise pour cela un résistivimètre

électrique de marque : ABEM ou SYSCAL R2 ou RMCA 4. Ces matériels sont

actuellement utilisés très fréquemment et leur entretien nécessite un soutien continu

permanent. Aussi, l’I.O.G.A réoriente son politique de développement par la mise en

place depuis Janvier 2003 d’un Laboratoire d’Instrumentation Géophysique. Ces

premières activités sont focalisées sur la compréhension du fonctionnement du

résistivimètre. Ainsi, dans notre travail que nous avons conçu un Résistivimètre Assisté

par Ordinateur (R.A.O) utilisant une communication série.

En effet, l’interface série standard RS232 des ordinateurs, désignée habituellement par

COM1 ou COM2 est un moyen de communication extrêmement puissant (Leibson

S.,1986). Cette puissance résulte de la facilité avec laquelle l’information peut être

véhiculée du PC (Personnal Computer) vers ses périphériques. Prévue essentiellement

pour les communications entre Ordinateur et Modem, nous avons mis à profit sa

performance pour acheminer les données issues d’un capteur géophysique vers

l’ordinateur. Le résistivimètre électrique en constitue un exemple d’illustration.

C’est dans cet optique que RAMBOLAMANANA Mamiharijao et moi-même

proposons notre chaîne de mesures simulant les grandes fonctionnalités d’un

résistivimètre électrique du type ABEM SAS Terrameter (résistivimètre de marque

suédoise acquis à l’observatoire en 1984 et permettant de mesurer les résistivités du

sous-sol). Cette chaîne d’acquisition comporte trois unités fondamentales : l’unité

d’acquisition ( systèmes d’injection de courant et mesure de tension) , l’unité de mise en

forme des signaux (conversion analogique/numérique et sérialisation) et l’unité de

traitement et de visualisation (ordinateur portable). La conception et la réalisation

physique des deux premières unités ont fait l’objet de mémoire à

RAMBOLAMANANA M. Je me suis occupée principalement de la conception et de la

réalisation logicielle en utilisant l’ordinateur

Introduction

L’objectif de ce rapport est d’élaborer une application de transmission de données entre

ces unités en écrivant un programme sous le logiciel MATLAB. Cette application doit

être aussi capable de simuler les principales fonctions attribuées au microprocesseur du

résistivimètre. Pour chacune de ces fonctions, il s’agit de réaliser un ensemble de

procédures et un conversationnel qui respectent un certain nombre de règles de

développement logiciel.

Ce travail comprend trois chapitres :

le premier relate les différents signaux port série et les protocoles de

transmission y afférents. L’établissement d’une liaison série nécessite

l’utilisation simultanée des interfaces matérielle et logicielle. L’ordinateur

dispose déjà de son interface standard RS232, le logiciel MATLAB va jouer le

rôle d’interface logicielle.

la validation des signaux utilisés pour les commandes d’injection de courant et

de la mesure des tensions fait l’objet du second chapitre.

enfin, le dernier chapitre parlera de nos essais de mesures et de la confrontation

des résultats obtenus par le résistivimètre classique SYSCAL R2 qui est

habituellement utilisé par l’I.O.G.A.

.

Le résistivimètre électrique : interface logicielle 2

Chapitre I : La communication série

CHAPITRE I : LA COMMUNICATION SERIE

L’échange d’informations entre l’unité de traitement et le Système d’Injection/Mesure

(S.I.M) se fait par « Communication Numérique Sérielle ». L’ordinateur peut établir sa

liaison à travers les « interfaces Entrée/Sortie » appelées le plus souvent « interfaces

E/S ». Ces interfaces sont comparables à des « portes communicantes» permettant à

l'information de passer d'une pièce à l'autre du système informatique. Physiquement,

elles se présentent sous la forme de connecteurs situés généralement à l'arrière de

l'ordinateur.

Nous distinguons deux types d’ interfaces E/S ( Rabenananahary, Randrianaivosoa

et Rakotondralambo,1983):

• les interfaces E/S parallèles où les informations élémentaires sont transmises par

un ensemble de bits appelé octet. Ces interfaces sont utilisées essentiellement

pour des liaisons imprimante- ordinateur,

• les interfaces E/S séries où la transmission se fait bit par bit, c’est à dire les uns à

la suite des autres.

I.1.L’INTERFACE MATERIELLE

L'interface série standard RS232 (ou EIA232) a été développée par « Electronic

Industries Association (ElA) » (Biggerstaff T.J.,1989). pour transmettre des données

par le biais d’une communication série. Elle est généralement fournie avec tous les

ordinateurs (COM 1, COM 2, COM3 et COM4). Prévue essentiellement pour des

communications entre ordinateur et modem, la RS232 est actuellement utilisée pour

véhiculer les données entre un équipement informatique et un instrument de mesures.

La sérialisation ou la communication série utilise un « protocole » bas niveau pour relier

l’ordinateur portable à notre système d’injection. Les octets d’informations sont émis ou

reçus bit par bit à travers la RS232 dont le brochage, décrit ci-dessous (figure 1),

correspond à celui d’un DB9 :



DB9 mâle

DB9 femelle

Figure 1:Brochage du DB9

Les détails de brochages de l’interface série standard

Broche 1 : DCD ou RLSD

(Data Carrier Detect) ou (Receive Line Signal Detect): cette ligne est une entrée activée

à l'état haut. Elle signale qu'une liaison a été établie avec un correspondant.

Broche 2 : RD

(Receive Data): cette ligne est une entrée. C'est ici que transitent les informations du

correspondant vers l'ordinateur.

Broche 3 : TD

(Transmit Data): cette ligne est une sortie. Les données de l'ordinateur vers le

correspondant sont véhiculées par son intermédiaire.

Broche 4 : DTR

(Data Terminal Ready): cette ligne est une sortie à l'état haut. Elle permet à l'ordinateur

de signaler au correspondant que le port série a été libéré et qu'il peut être utilisé s'il le

souhaite.

Broche 5 : GND

(GrouND): c'est la masse.

Broche 6 : DSR

(Data Set Ready). Cette ligne est une entrée active à l'état haut. Elle permet au

correspondant de signaler qu'une donnée est prête.

Broche 7 : RTS

(Request To Send): cette ligne est une sortie, qui quand elle est active est à l'état haut.

Elle indique au correspondant que l'ordinateur veut lui transmettre des données.


broche Nom Sens1 DCD Entrée2 RD Entrée3 TD Sortie4 DTR Sortie5 GND --------6 DSR Entrée7 RTS Sortie8 CTS Entrée9 RI Entrée


Broche 8 : CTS

(Clear To Send): cette ligne est une entrée active à l'état haut. Elle indique à l'ordinateur

que le correspondant est prêt à recevoir des données.

Broche 9 : RI ou RING

(Ring Indicator): cette ligne est une entrée active à l'état haut. Elle permet à l'ordinateur

de savoir qu'un correspondant veut initier une communication avec lui.

Afin de décoder et interpréter correctement la structure des bits, l’ordinateur doit

pouvoir se synchroniser avec l’élément d’acquisition. Il a besoin d’un moyen pour

comprendre ce qu’il lui envoie. Plusieurs éléments sont impliqués dans la

synchronisation :

le début de chaque bit afin de pouvoir en connaître l’état (activé ou

désactivé), en faisant la lecture au milieu de la cellule de bit,

le début et la fin de chaque caractère ou octet

le début et la fin de chaque bloc d’informations ou trame.

Ceci représente respectivement la synchronisation d’horloge, la synchronisation de

caractère et la synchronisation de blocs. La méthode de synchronisation varie en

fonction de l’encodage, du protocole et de la vitesse de transmission. Les bits transmis

sont encodés afin de transmettre l’information ainsi que la synchronisation. L’encodage

peut aussi servir à détecter certaines erreurs de bit. La synchronisation est transmise

dans la représentation des bits.

Les broches TD et RD sont réservées aux signaux de données, la broche GND à la

masse. Les restes des broches sont désignées pour les signaux de contrôle. Nous allons

présenter ci après les signaux port série et la transmission de données.

I.1.1.LES SIGNAUX PORT SÉRIE

Il existe normalement deux catégories de signaux port série : les signaux de données et

les signaux de contrôle, donnée par le site web du logiciel MATLAB.



Figure 2: Signaux port série

Ces signaux peuvent accéder à deux états : état activé et l’état désactivé. L’état activé

correspond à la valeur binaire 1 et l’état désactivé à la valeur binaire 0. Pour les signaux

de données, l’état activé correspond à la tension inférieure à -3V et l’état désactivé à la

tension supérieure à +3V. La tension comprise entre -3V et +3V n’est pas définie.

L’état activé des signaux de contrôle correspond à la tension supérieure à +3V et l’état

désactivé à la tension inférieure à-3V. Plusieurs voies de contrôle sont fournies par un

DB9. Nous y trouvons :

les signaux de présence des périphériques connectés,

le contrôle du flux de données.

Ainsi, à titre d’exemple, les voies RTS (Request To Send) et CTS (Clear To Send) sont

utilisées pour signaler qu’un périphérique est prêt à émettre ou recevoir des données. Ce

type de contrôle des flux de données fournit les informations sur les trames perdues au

cours de la transmission. DTR (Data Terminal Ready) et DSR (Data Set Ready) sont

utilisées, par contre, pour informer que la liaison est correcte.

La liaison de l’ordinateur à l’élément d’acquisition est établie à l’aide de l’interface

RS232. Le PC joue le rôle d’Equipement Terminal de Traitement de Données (ETTD

ou DTE ). Le S.I.M.prend la place de l’Equipement terminal de Circuit de Données (ou



DCE ). Nos DTE et DCE sont équipés d’une liaison full-duplex. Ils peuvent

simultanément transmettre et recevoir des informations, en n’utilisant que trois 3 voies

(figure3) :

la voie d’émission (TD),

la voie de réception (RD),

la masse (GND).

Figure 3: Branchement des 2 équipements

I.1.2.LA TRANSMISSION DE DONNÉES

Un protocole de transmission est utilisé pour résoudre les problèmes pouvant survenir

lors de l’acheminement des données entre DTE et DCE. Il a pour but d’assurer des

échanges corrects et pallier à toutes les situations anormales de manière à rendre

compréhensible, au DCE, les commandes transmises par DTE, et inversement.

a - Le protocole de transmission

Afin que les éléments communicants puissent se comprendre, il est nécessaire d'établir

un protocole de transmission. Ce protocole devra être le même pour les deux éléments

afin que la transmission fonctionne correctement. Deux types de protocole sont

normalement disponibles : la transmission synchrone et la transmission asynchrone.

Dans le protocole synchrone, le bloc ou la trame de données est transmis sous forme de

série de bits contigus sans délai entre les éléments de 8 bits. Ce protocole impose donc



un échange synchronisé à un temps d’horloge commun. Il ne peut pas nous convenir car

ceci nous oblige à munir notre S.I.M d’une horloge interne.

Le protocole asynchrone est utilisé lorsque les données sont générées aléatoirement.

Chaque caractère transmis est en capsulé entre un bit de démarrage et un bit de stop. Ce

type de transmission est plus adapté à nos besoins car il suffit simplement d’exprimer

nos données dans un format compréhensible par les deux systèmes. Dans ce cas, la

synchronisation se fait uniquement à l’aide du bit d’en-tête et des bits d’arrêt de

polarités différentes. La première transition de 1 à 0 est donc utilisée comme étant le

début de chaque nouveau caractère.

Afin de permettre la synchronisation, d’autres paramètres sont également prises en

considération :

La vitesse de transmission, exprimée en bauds (bits par seconde) Longueur des mots ou nombre de bits de données Parité Terminator indique la fin de ligne

La communication est devenue cohérente grâces aux voies CTS/RTS.

b - Le mode de transmission

Les données sont émises dans l’un des formats suivants :

o« 8-e-2 » est interprété comme 8 bits de données, parité paire avec deux bits de stop,

o« 7-n-1 » se réfère à 7 bits de données, sans parité et un bit d’arrêt.

Les bits de données sont traduits sous forme de chaîne de caractères appelée trame.

Dans le premier format, l’émetteur envoie 1 bit de démarrage, puis 8 bits de données,

suivies ou non de bit de parité et de un ou deux bits de stop.



Figure 4: Mode de transmission de données

L’ordre du bit transmis est décrit ci-dessous :

le bit de démarrage est transmis avec la valeur 0. En effet, lorsque rien ne

circule sur la ligne, celle-ci est à l'état haut. Pour indiquer qu'un mot va être transmis, la

ligne passe à l’état bas avant de commencer le transfert.

les bits de données sont émis. Le bit le moins significatif (ou Least

Significant Bit :LSB) est acheminé en premier lieu.

le bit de parité suit le bit le plus significatif (Most Significant Bit :MSB).

Il détecte les erreurs éventuelles de transmission. Il existe quatre types de parité :

paire : si le nombre de bit 1 dans les trames de données et le bit

de parité est un nombre pair,

impaire : si le nombre de bit 1 dans les trames de données et le

bit de parité est un nombre impair,

marque :le bit de parité est fixé à 1,

espace : le bit de parité est fixé à 0.

Mais l’existence du bit de parité n’est pas obligatoire.

enfin, les bits de stop signalent la fin de la transmission.



I.2.L’INTERFACE LOGICIELLE : MATLAB

MATLAB, dérivé du nom MATrix LABoratory, est système interactif de

programmation scientifique, développé à l’origine pour le calcul matriciel et la

visualisation graphique. Il permet d’accéder aux périphériques connectés à un

ordinateur. L’interfaçage s’établit à l’aide d’un port série. Cet objet assume les

fonctions suivantes :

La configuration du port de communication,

L’utilisation des broches de contrôles,

L’écriture et la lecture des données,

L’enregistrement de l’information sur disque.

Notre démarche est explicitée à l’aide de l’ organigramme ci-dessous :

Figure 5: Organigramme de l’acquisition de données



I.2.1.LA SESSION PORT SERIE

Ce paragraphe fournit les informations nécessaires à la compréhension de l’interfaçage

Port Série du MATLAB. Les étapes d’une session normale sont décrites ci-dessous :

Création d’un port série : le port est créé à l’aide de l’instruction « serial ». Nous

pouvons configurer les propriétés pendant la création du port et y associer la vitesse de

transfert et/ou le nombre de bits de données.

Configuration des propriétés : les paramètres établissant le comportement de la liaison

série sont assignés aux valeurs par défaut du PC. Nous pouvons les modifier à tout moment à

l’aide de la fonction « set ».

Connexion aux périphériques : l’objet port série est connecté au périphérique à l’aide

de « fopen ». Après la liaison, nous pouvons fixer les paramètres de configuration ou lire des

données.

Le port série, une fois créé, existe dans l’espace de travail de MATLAB. Les propriétés

suivantes sont automatiquement assignés :

le nom, descriptif du port série,

le plate-forme spécifique du port série (Ex : COM1),

le type d’objet.

Toutes les propriétés configurables ont une valeur par défaut, celle du PC. Si nous

définissons une propriété invalide, l’interface série n’est pas créée. Pour illustrer cette

configuration au moment de la création, nous écrivons :

s = serial (‘COM1’, ‘BaudRate’,4800,’Parity’,’even’)

fopen (s)

Lorsque la liaison est établie, on peut écrire ou lire des données. Notons que le port

série et le périphérique doivent disposer d’un même protocole pour dialoguer. Les

paramètres utilisés doivent obligatoirement avoir les mêmes valeurs de configuration :

→vitesses de transfert des bits,

→nombre de bits de données,

→type de parité

→nombre de bits d’arrêt

→le caractère de fin de ligne.



I.2.2.LES BROCHES DE CONTRÔLE

Il existe six broches de contrôles attribuées au port série. Leur état activé est donné par

« on » et l’état désactivé par « off ». Pour connaître l’état des broches « DCD, CTS,

DSR et RI » sous MATLAB, nous utilisons la fonction « PinStatus ».

Voici un exemple permettant d’illustrer la fonction « s.PinStatus ». Nous n’ utilisons

que les broches TD et RD, qui sont court-circuités à l’arrière de l’ordinateur, en

exécutant la commande « s.PinStatus » sous MATLAB, nous obtenons :

>>s.PinStatus

ans =

CarrierDetect : ’off’

ClearToSend : ’off’

DataSetReady: ’off’

RingIndicator : ’off’

L’état “off”de ces broches (DCD, CTS, DSR, RI) est normal car ils ne sont pas

connectés.

Les fonctions « RequestToSent » et « DataTerminalReady » permettent de configurer

ou connaître l’état des broches respectivement RTS et DTR.

Ces voies de contrôles ont pour rôle de signaler les éléments périphériques connectés et

de contrôler les flux de données. Nous donnons à titre d’exemple ce dernier rôle.

Le protocole de contrôle de flux est une méthode utilisée pour communiquer entre DTE

et DCE pour s’informer des trames perdus. En MATLAB, il existe deux types de

contrôle de flux, celui du matériel ou hardware et celui du logiciel ou software. Pour

l’établir, il faut le configurer avec les paramètres du port série de l’ordinateur sinon le

contrôle n’existe pas. L’instruction utilisée pour cette configuration est flowcontrol.

Pour illustrer, nous donnons à titre d’exemple le paramétrage du contrôle de flux

matériel qui utilise les voies RTS et CTS du port :

s.flowcontrol=’hardware’

I.2.3.L’ECRITURE ET/OU LA LECTURE DE DONNEES

Trois questions sont à élucider pour les applications Port Série au moment de l’écriture

ou de la lecture des données :



l’accès aux lignes de commande de MATLAB,

le transfert en binaire ou texte,

l’écriture/lecture opération complète.

L’accès aux lignes de commande est contrôlé aux opérations d’écriture/lecture suivant

le protocole utilisé : synchrone ou asynchrone. Une opération synchrone bloque

normalement l’accès aux lignes de commande jusqu’à la fin de l’opération. L’opération

asynchrone ne pourra pas bloquer cet accès. De plus nous pouvons utiliser d’autres

commandes supplémentaires pendant la réalisation de l’opération d’écriture ou de

lecture. Ceci justifie encore notre choix pour ce protocole.

Les opérations d’écriture/lecture sont caractérisées par les propriétés suivantes :

le nombre d’octets dans le tampon de sortie/entrée,

la taille du buffer en octet,

le temps d’attente de l’écriture/lecture,

l’indication de l’état d’avancement d’une opération,

le nombre total de valeurs envoyées ou reçues.

Le tampon est la mémoire allouée par le PC à un port série pour sauvegarder les

données à transférer. L’écriture des données se fait par le biais de « fprintf » ou

« fwrite », la lecture est effectuée par l’intermédiaire de « fscanf » ou « fread ».

Si le port série n’est plus utilisé, on est déconnecté des périphériques par « fclose ». Le

contenu du tampon est effacé par « delete » et celui de l’espace de travail par « clear ».

I.2.4.L’ENREGISTREMENT DE L’INFORMATION

Quand le port série est connecté aux périphériques, nous pouvons enregistrer les

informations suivantes sur le disque :

→les valeurs écrites sur le périphérique,

→les valeurs lues à partir du périphérique,

→le type des données écrites/lues sur le périphérique.

L’enregistrement de l’information sur le disque fournit une valeur permanente de la

session port série.



Nous enregistrons sur un fichier disque à l’aide des instructions d’enregistrements

suivantes :

RecordDetail : définit l’état d’information enregistrée sur le disque ;

RecordMode : specifie si les données sont enregistrées sur un ou plusieurs fichiers ;

RecordName : donne un nom au fichier de stockage ;

RecordStatus : indique si les données sont sauvegardées sur le disque.

Les données reçues peuvent être aussi affectées temporairement dans une variable avant

de les stocker dans un fichier.

En effet, l’interface série et le logiciel Matlab permet d’établir la communication entre

l’unité d’acquisition (S.I.M) et l’ordinateur. Par conséquent, nous pouvons envoyer des

commandes aux S.I.M et y récupérer des données à partir de l’ordinateur.


Chapitre II : Le logiciel d’acquisition

CHAPITRE II : LE LOGICIEL D’ACQUISITION

Un résistivimètre électrique utilisé en prospection électrique sert à déterminer la

distribution des résistivités dans le sous-sol. Pour cela, on effectue plusieurs mesures en

divers points du sous-sol. Cette mesure consiste à injecter un courant donné I circulant

entre deux électrodes (électrodes d’injection A et B) implantés à la surface du sous-sol

et à mesurer la différence de potentiel correspondante ∆V entre deux électrodes

(électrodes de potentiel M et N).

Figure 6:Configuration habituelle des électrodes en prospection électrique.

Dans ce cas, la résistivité apparente notée ρa du sous-sol est liée à I et ∆V par la

relation :

IVK

a∆=ρ

où ( )BNBMANAMK 1111

2+−−

= π est le facteur géométrique exprimé en mètres,

dépendant uniquement de la configuration des électrodes.

Le but de travail est d’acquérir des données de résistivités. Dans ce chapitre, nous

parlons de la conception et de la réalisation du logiciel permettant cette acquisition.

II.1.LA CONCEPTION DU LOGICIEL

Le système logiciel d’injection/mesure est un logiciel d’acquisition assurant la

coexistence des composantes suivantes :



la composante « injection » qui est une procédure MATLAB permettant d’entrer en

contact direct avec les périphériques matériels. Elle assure l’émission du courant par

l’envoi d’une commande au système matériel d’injection. Lorsque cette composante

identifie un bloc de données complet, elle le transforme en un bloc de données

indépendant de la configuration matérielle. Le flux de données est continu.

la composante « mesure » : elle permet d’accéder aux données géophysiques depuis

les électrodes de potentiel. Contrairement au flux continu évoqué précédemment ,

elle s’agit d’un flux segmenté qui correspond aux résultats de requêtes effectuées

sur une durée bien précise.

la composante « acheminement» : est indépendante de l’origine des données. Elle

se contente de partager les informations au sein de la chaîne de mesure. Les données

sont ainsi diffusées dès que possible vers des tâches réalisant des traitements sur ces

données.

Dans les différentes composantes du logiciel que nous venons d’aborder, nous n’avons

fait aucune référence à la composante de « calcul » dont les principales tâches sont de :

assurer la collecte des informations dans son intégralité et les

enregistrer sur le disque local,

fournir la valeur de la résistivité à partir des données d’archives,

prendre en charge la diffusion d’un message d’erreur et la

visualisation des données.

Les tâches effectuées par ces composantes sont similaires à celles du microprocesseur

du résistivimètre électrique. Les procédures y afférentes sont élaborées par nos soins

sous MATLAB. Avant de poursuivre la présentation de notre logiciel d’acquisition , il

est important de présenter brièvement le format Résistivimètre Assisté par Ordinateur

ou R.A.O.

Le format R.A.O est un format de la chaîne binaire utilisée dans notre chaîne de mesure.

Ce format est défini par le Service de Maintenance de l’IOGA pour la transmission des

commandes et la réception des données de l’ordinateur au système injection/mesure. En

plus de la définition de ce format de trame, un protocole de transport est également

précisé. La tâche principale de la composante « injection » est d’assurer l’émission et le

codage de ces trames afin de mettre à la disposition du système matériel associé un flux



continu pour une injection complète du courant. La fonction associée à la composante

« mesure » est de traduire les commandes émises en chaînes binaires pour enclencher le

processus de mesure et de récupérer les informations résultantes puis les décoder.

II.1.1.L’INJECTION DE COURANT

La commande d’injection est une chaîne binaire de 8 bits. Elle est interprétée par le

système d’injection qui, à son tour, génère un courant régulé correspondant à la

commande reçue. Le protocole d’échange est illustré par le schéma synoptique

suivant :

Figure 7: Schéma synoptique de l’injection de courant

L’interface série parallèle traduit la chaîne binaire en octet. La transmission de

l’information se fait du bit le moins significatif (LSB : Least Significant Byte en

anglais) au bit le plus significatif (Most Significant Byte : MSB en anglais). Chaque

caractère de la chaîne est représenté par la concaténation de « 00110 » et des trois bits

destinés pour la sélection de I, exemple pour 2mA « 000 ». D’où la chaîne binaire

correspondante à l’injection de 2mA est « 00110000 » avec le premier bit 0 correspond

au bit le plus significatif et le dernier bit 0 au bit le moins significatif.

Rang 1 2 3 4 5 6 7 8Bits 0 0 1 1 0 0 0 0

Tableau I: Classification des chaînes binaires par des rangs

Chaque bit d’un octet de commande assure une fonction bien précise :

les bits de rang 1 et 2 sont fixés à 0 parce qu’ils ne sont attribués à

aucune fonction.

le bit numéro 3 autorise la mesure s’il est égal à 0, sinon il vaut 1.


MSB LSB


quand le bit numéro 4 vaut 1, il est utilisé pour actionner le

convertisseur DC/DC et le générateur de courant. Autrement dit,

quand ce bit est à l’état haut, la commande d’injection est exécutée,

sinon elle n’aura pas lieu.

le bit 5 détermine la mesure à effectuer, 0 pour la mesure de la

tension et 1 pour la mesure de l’intensité. Sa valeur par défaut vaut 0

pour une injection.

les trois derniers bits sont réservés pour la sélection de la gamme

d’intensité I à injecter. Cette gamme contient huit valeurs réparties

entre 2mA à 200mA auxquelles nous affectons les bits allant de 000

à 111. Pour comprendre cette démarche, nous montrons ci-dessous

les gammes d’intensité I ainsi que les bits correspondants sous forme

de tableau:

Gamme de I 2mA 5mA 10mA 20mA 50mA 100mA 150mA 200mA

Bits 000 001 010 011 100 101 110 111

Tableau II:Gamme de l’intensité I et les bits correspondants

En résumé, la chaîne binaire autorisant l’ injection de courant de 2mA aux électrodes A

et B s’écrit de « 00110000 »

La chaîne binaire ne peut pas être transmise directement sous cette forme sur le console

utilisateur, il faut la transformer en code ASCII (décimale ou caractère) correspondant.

Nous présentons dans le tableau suivant les commandes ASCII de l’utilisateur

permettant l’injection de courant:



Gamme de ILa chaîne binaire

correspondante

Code ASCII

Décimale caractère2mA 00110000 48 05mA 00110001 49 110mA 00110010 50 220mA 00110011 51 350mA 00110100 52 4100mA 00110101 53 5150mA 00110110 54 6200mA 00110111 55 7

Tableau III: Chaîne binaire et les codes ASCII correspondants à l’injection de

courant

L’essai de validation de la composante « injection » est illustré à l’aide

du PC en court-circuitant les voies TD (Transmit Data) et RD (Receive Data) de son

RS232. L’ objet de cet essai est de vérifier si la donnée émise est bien reçue dans le

même format. Nous tapons le caractère « 0 » correspondant à la chaîne binaire

« 00110000 » autorisant l’injection de 2mA à travers la RS232. Pour pouvoir vérifier,

nous allons récupérer la donnée présente sur le même port. La commande émise est en

caractère ASCII sur l’interface utilisateur. La fonction « fwrite » la transforme en

chaîne binaire adaptée par la voie TD. Nous pouvons, après l’avoir envoyé, la recevoir.

Les données arrivant sur le RD sont en chaîne binaire. La fonction « fread » convertit

cette chaîne en décimale.



En exécutant ce programme, nous obtenons :

>>

Serial Port Object : Serial-COM1

Communication Settings

Port: COM1

BaudRate: 9600

Terminator: 'LF'

Communication State

Status: open

RecordStatus: off

Read/Write State

TransferStatus: idle

BytesAvailable: 1

ValuesReceived: 0

ValuesSent: 1

out = 48

ValuesSent, égal à 1, signifie que la donnée émise est un octet. BytesAvailable indique

le nombre d’octets disponibles pour la lecture, ici, il vaut 1. Cela veut dire que l’octet

envoyé est bien égal à 1. Le décimale « 48 » correspond au caractère « 1 ». Nous

pouvons en déduire que la donnée émise est égale à la donnée disponible dans le format

ASCII.

II.1.2.LA MESURE DE LA TENSION

Il existe trois types de tension à mesurer :

la polarisation spontanée ou PS ;

la tension aux bornes des électrodes de potentiels MN ;

la tension de vérification de l’intensité injecté lue aux bornes de la

résistance Ro.

Le principe de mesure de ces tensions est basé sur la mesure de la tension MN.



Mesure de la tension MN

Le courant injecté crée une distribution d’équipotentielle dans le sous sol. On mesure la

différence de potentiel aux bornes des électrodes M et N. Une fois que la mesure est

prise, le CAN la code en donnée compréhensible par l’U.A.R.T. ou le convertisseur

série parallèle. Après l’avoir traduit en série, l’équipement informatique décode les

données binaires en tension.

Le schéma synoptique du principe de mesure de la tension est la suivante :

Figure 8: Schéma synoptique du principe de mesure de la tension

L’octet nécessaire pour effectuer cette commande est la concaténation de « 01000 » et

des trois bits de la sélection de courant. La commande de mesure correspondant à la

valeur de courant injecté 2mA est montrée dans le tableau qui suit :

Rang 1 2 3 4 5 6 7 8

Octet 0 1 0 0 0 0 0 0

Tableau IV:Classification des octets de la commande de mesure par des rangs

La fonction de chaque bit est expliquée ci dessous :

•le bit rang 1 est fixé à 0.

•un caractère est illisible si sa décimale est inférieure à 32. Or, la

valeur décimale correspondante à la mesure de la tension pour la gamme

de 2mA vaut 0. C’est pourquoi, nous avons pris 1 comme valeur du bit du

deuxième rang. Ainsi, nous obtenons 64 la valeur décimale pour cette

mesure.

•le troisième rang du bit est égal à 0 cela signifie nous pouvons

effectuer la mesure ;

•le bit rang 4 est égal à 0.


MSB LSB


•le bit rang 5 vaut 0, car la mesure à effectuer est celle de la tension

aux bornes des électrodes métalliques M et N.

•les trois derniers bits « 000 » dépendent de la gamme de l’intensité

I choisie précédemment.

Comme nous avons mentionné auparavant, cette chaîne doit être émise sur le console en

code ASCII. Voici un tableau résumant la chaîne binaire et les codes ASCII (caractère

et décimale) autorisant la mesure de la tension entre M et N.

Tableau V: Chaîne binaire et code ASCII correspondants à la commande de

mesure de la tension entre MN et de PS

Les données présentes sur l’interface série de l’ordinateur sont décodées en tension.

Nous avons eu recours au même principe de la conversion analogique numérique pour

coder et décoder.

• Mesure PS

Elle suit, en général, le principe mentionné auparavant. La seule différence, réside sur le

fait que nous n’injectons pas de courant dans le sous sol. Nous envoyons directement la

commande de mesure de la polarisation avant les autres commandes.

• Mesure de la tension aux bornes de la résistance

Pour la mesure de la tension aux bornes de Ro, la commande de mesure est

« 01001000 ». Elle est mesurée simultanément avec la tension entre M et N. Le bit

numéro 4 vaut 1 à cause de la mesure de l’intensité de courant. Récapitulons dans un



correspondante

Code ASCII

Décimale caractère2mA 01000000 64 @5mA 01000001 65 A10mA 01000010 66 B20mA 01000011 67 C50mA 01000100 68 D100mA 01000101 69 E150mA 01000110 70 F200mA 01000111 71 G


tableau la chaîne binaire et les codes ASCII correspondant à la mesure de la tension aux

bornes de la résistance Ro montée en série avec le sous sol qui vaut 10Ω.


correspondante

Code ASCII

Décimale caractère2mA 01001000 72 H5mA 01001001 73 I10mA 01001010 74 J20mA 01001011 75 K50mA 01001100 76 L100mA 01001101 77 M150mA 01001110 78 N200mA 01001111 79 O

Tableau VI: Chaîne binaire et codes ASCII correspondants à la commande de

mesure de la tension aux bornes de la résistance montée en série avec le sous

sol

L’intensité de courant qui traverse le sous sol est obtenue par le rapport de la tension

aux bornes de la résistance, qui est montée en série avec le sous sol et la résistance

R=10KΩ.

II.1.3.L’ACHEMINEMENT DES INFORMATIONS

Emission

Les commandes d’émission ne subissent pas de transformations. Il suffit d’envoyer le

caractère associé aux différents commandes.

Réception

Il est nécessaire de convertir les données reçues en tension qui est l’étape de décodage.

Pour évaluer la tension entre M et N et le courant traversant les résistances, nous

procédons en plusieurs étapes comme le montre le schéma synoptique suivant :

Figure 9:Schéma synoptique des étapes pour avoir la tension MN et le courant IAB



Les données disponibles sur le port série sont des chaînes binaires. MATLAB les

interprète en code ASCII allant de 0 à 255. Ces valeurs correspondent, une fois

converties à des tensions de 0V à 4,90V par pas de 0,019V.

La démarche pour le décodage des données numériques en tension est donnée par

l’organigramme ci-dessous :

Figure 10:Décodage des données numériques


D

Vref, a[8]

i=1

∑=

−−

×=8

1

888 22 i

iiaVrefVs

i= i+1

i<=8

Stocker la tension Vs

F

Oui

Non

D

Vref, a[8]

i=1

∑=

−−

×=8

1

888 22 i

iiaVrefVs

i= i+1

i<=8

Stocker la tension Vs

F

Oui

Non


VREF =4,926V,est une tension de référence du S.I.M. ;

a[8] indique les données numériques en 8 bits.

La formule utilisée pour ce décodage est la même que celle où les données ont été

codées.

La tension aux bornes de la résistance Ro nous a permis de déterminer le courant IAB en

faisant le rapport de cette tension avec la résistance 10Ω. Comme UMN et IAB sont

connues, nous pouvons calculer la résistivité ρa après avoir calculer aussi le facteur

géométrique K.

La vérification de la fiabilité des informations reçues est effectuée simultanément à

partir d’un test de conversion analogique numérique et un décodage binaire en tension.

Le générateur de tension pouvant délivrer une tension fournit entre les bornes M et N la

tension supposée être mesurée. Le CAN traduit le signal électrique en binaire et la

procédure MATLAB doit confirmer la tension après le décodage (Td) obtenue à celle

délivrée par le générateur.

Le travail a été fait en deux étapes : la première étape consiste à vérifier le signal

électrique codé en binaire. Mon collègue RAMBOLAMANANA M. s’en est

principalement chargé. La deuxième étape est consacrée au décodage des données

binaires en tension à l’aide d’un programme nommé « tension.m ».

Ce programme utilise les procédures de la récupération des données citées auparavant.

Son principe de base est celui de la conversion numérique analogique. La tension

delivrée par le générateur (Tg) est à deux chiffres après virgule. Pour que la précision

des tensions Tg et Td soit identique, nous avons effectué une approximation de la

valeur de Td à partir du programme nommé « approximation.m ». Ce programme

arrondit le deuxième chiffre après virgule à l’entier décimal voisin.

Nous avons rassemblé dans un tableau la tension délivrée par le générateur Tg

(première colonne) , les données binaires correspondantes (deuxième colonne) et la

tension décodée Td (troisième colonne).

Tension délivrée par le générateur (Tg)

Données binaires (en octet)

MSB LSB

Tension après le décodage (Td)

0,10 0 0 0 0 0 1 1 0 0,120,60 0 0 1 0 0 0 0 0 0,611,21 0 0 1 1 1 1 1 1 1,211,25 0 1 0 0 0 0 0 1 1,25

Tableau VII:comparaison des valeurs entre Tg et Td



En comparant Tg et Td, nous constatons que la plupart de ces valeurs est identique à

±0.01V près. Nous pouvons conclure de ce tableau que l’erreur relative Er calculée ci

dessous reste inférieure à 0,11%.

Er = 100×−

∑∑∑

TgTdTg

= 0,94%

II.1.4.LES MODES DE CALCUL DE RÉSISTIVITÉS

Deux étapes complémentaires sont à effectuer pour évaluer la résistivité du sous sol : la

première consiste à mesurer la tension entre deux points du sous-sol et la dernière sert à

calculer la résistivité.

1. Mesure PS

Cinq caractères identiques sont émis pour obtenir la polarisation spontanée. Ils résultent

de cinq autres caractères décodés en tension. Le calcul de la moyenne de PS suit

l’organigramme montré dans la figure 11.

2. Calcul de résistivité

Vingt et un caractères sont envoyés pour avoir la résistivité du sous-sol. Le premier

caractère est associé à la commande d’injection. Suivi des dix espaces blancs, ils servent

à laisser un temps nécessaire pour stabiliser le convertisseur analogique numérique.

Ensuite, les cinq caractères correspondent à la commande de mesure de la tension aux

bornes de M et N. Les cinq autres permettent la mesure de la tension aux bornes de Ro.

Nous avons envoyé au S.I.M cinq commandes de mesure de la tension et il en résulte

cinq valeurs. Ces tensions obtenues sont triées avant d’en effectuer la moyenne. La

moyenne (m) et l’écart type (s) des cinq tensions sont calculées. La tension moyenne est

obtenue à partir des valeurs triées. L’organigramme ci-après décrit la procédure de ce

tri.




Début

i=1

x(i) = tension

i=i+1

m = moyenne(x)s = écart type(x)

i≤ 5

m-s≤ x ≤ m+s

i=1

t(i)=x

i=i+1

i≤ 5

Umoy = moyenne(t)

Fin

oui

non

oui

non

oui

Début

i=1

x(i) = tension

i=i+1

m = moyenne(x)s = écart type(x)

i≤ 5

m-s≤ x ≤ m+s

i=1

t(i)=x

i=i+1

i≤ 5

Umoy = moyenne(t)

Fin

oui

non

oui

non

oui


Figure 11:Tri des tensions

La fonction principale de la composante « calcul » est de déterminer la résistivité

apparente du sous-sol. Six étapes sont nécessaires pour atteindre cet objectif :

- le calcul du facteur géométrique K ;

- la transmission des commandes et la mesure de la PS suivies du

tri des valeurs obtenues ;

- l’envoi des différentes commandes assurant l’injection de courant

et la mesure des tensions ;

- la mesure de la tension UMN corrélée avec la PS suivie du tri des

valeurs obtenues ;

- la mesure de IAB suivie du tri des valeurs obtenues.

- en éliminant la PS de la tension aux bornes de M et N, nous

obtenons la tension corrélée avec le courant émis.

- la résistivité est lue en multipliant le rapport de la tension corrélée

sur le courant d’intensité mesuré et le facteur K.

L’organigramme suivant montre les séquences à suivre pour obtenir la résistivité

apparente :




Début

AB/2; MN/ 2; a

Dispositif?

K=π (AB/22-MN/22)2*MN/2 K = 2π a

Schlu mberger Wenner

Envoie des commandes correspondantes à la

mesure de PS

Acquis ition , décodage et tri des tensions UPS

Envoie des commandes correspondantes à la mesure de UMN et IAB

Acquisition,décodage et tri des tensions UMN

Acquis ition,décodage et tri des tensions URo

Co mpensation du PS IAB = URo/Ro

ρ a = K* UMN/ IAB

Afficher ρ a

Fin

Début

AB/2; MN/ 2; a

Dispositif?

K=π (AB/22-MN/22)2*MN/2 K = 2π a

Schlu mberger Wenner

Envoie des commandes correspondantes à la

mesure de PS

Acquis ition , décodage et tri des tensions UPS

Envoie des commandes correspondantes à la mesure de UMN et IAB

Acquisition,décodage et tri des tensions UMN

Acquis ition,décodage et tri des tensions URo

Co mpensation du PS IAB = URo/Ro

ρ a = K* UMN/ IAB

Afficher ρ a

Fin


Figure 12:Principe général des mesures des résistivités

II.2.LA REALISATION DU LOGICIEL D’ACQUISITION

Quand les principes d’injection et de mesure sont claires, nous pouvons parler du

Logiciel d’Acquisition de Données. Le Logiciel d’Acquisition de Données L.A.D est

représenté par une interface graphique ou interface utilisatrice appelée aussi le GUI en

anglais Graphical User Interface. Il comprend six fonctions. La première fonction assure

la configuration et la connexion du port, la deuxième mesure la PS, la troisième permet

de sélectionner le dispositif des électrodes et la quatrième assume l’envoi des

commandes et l’affichage de la résistivité du sous sol. La cinquième fonction garantit

l’enregistrement sur disque de la résistivité en fonction de la valeur de AB/2 pour le

sondage et en fonction de la station pour le profilage. La dernière fonction est réservée

pour la visualisation des points expérimentaux.



Figure 13: L.A.D



La configuration du port

Cette fonction est utilisée pour configurer et connecter le périphérique. Quand le

programme principal est lancé, les paramètres par défaut de l’ordinateur s’affichent sur

la fenêtre correspondante (figure 14)

Figure 14:Configuration et connexion du port

Plusieurs choix sont possibles pour chaque paramètre :

Pour le port série, nous avons quatre choix possibles pour connecter le DB9 femelle : au

COM1, au COM2, au COM3, au COM4. Pour la vitesse des échanges de données, elle

varie de 1200 à 9600bauds par pas de 1200 bauds. Le nombre de bits de données peut

être de 5 à 8 bits. Le bit de parité peut prendre successivement les valeurs :paire,

impaire , marque, espace, aucun. Le bit d’arrêt contient 1 ou 2 bits à sélectionner et le

terminal n’a que deux choix le LF (Line Feed ou à la ligne en français) et le

CR(Carriage Return ou Retour Chariot en français).

Pour le S.I.M conçu en Juillet 2004 au service de Maintenances, le protocole est optimal

pour les paramètres suivants :

la vitesse de transfert 2400 bauds,

la longueur des mots 8 bits,

le bit de parité pair,

le bit d’arrêt 2,

le caractère de fin de ligne ou terminator CR (Carriage Return, retour chariot en

français).



La configuration et la connexion du port série se font à partir du bouton « Entrer ».

Une fois configuré, le bouton « calculer » est activé. Le bouton « annuler » affecte les

valeurs par défaut de l’ordinateur de ces propriétés.

c - La mesure de la polarisation spontanée

Cette fenêtre (figure 15) est utilisée pour afficher la valeur de polarisation spontanée

(PS), résultant d’une mesure effectuée en absence de courant injecté. Cette mesure est

nécessaire pour isoler la tension corrélée avec le courant transmis des signaux

composites acquis.

Figure 15: Affichage PS

d - Le choix du dispositif

Le choix du mode d’investigation (sondage, profilage) et de la configuration des

électrodes est validé à partir de l’onglet dispositif (Figure 16)

Figure 16:Choix du dispositif

Deux possibilités nous sont offertes : Schlumberger et Wenner. Si le bouton

« Schlumberger » est activé, les paramètres AB/2 et MN/2 sont à saisir, sinon il faudra

introduire la distance inter-électrodes a.



e - L’envoi des commandes et l’affichage des résultats

Cette fenêtre est conçue pour enclencher le processus d’injection du courant aux

électrodes A et B et les mesures des tensions aux bornes des électrodes de potentiel M

et N (polarisation et tension corrélée au courant émis). Un contrôle de vérification de

l’intensité émise y est également effectuée. Les résultats, traduits sous forme de

résistivité, s’affiche sur cette fenêtre. Ces opérations sont illustrées sur la figure 17

suivante :

Figure 17:Envoi des commandes et affichage de la résistivité

Au premier lancement du logiciel, la gamme de courant injecté par défaut est de 2mA,

elle peut être modifiée selon le type du terrain. Une fois introduite, le bouton

« Calculer » est activé, pour que le programme nommé « calcul_res.m » puisse envoyer

la commande d’injection de courant et la commande de mesure, puisse décoder les

données présentes sur le périphérique et enfin afficher la valeur de la résistivité du sous

sol.

Ce programme calcule le facteur géométrique K , la mesure de la tension aux bornes des

électrodes M et N et mesure l’intensité de courant traversant le sous sol. Quand nous

obtenons ces trois valeurs, il calcule et affiche la résistivité du sous sol.

f - La fonction réservée à l’enregistrement

Pour rendre facile les tâches des prospecteurs, nous avons créé un stockage des valeurs

dans un fichier « .dat ». L’enregistrement possède deux catégories : soit créer un

nouveau fichier, soit continuer un fichier existant. Ces catégories sont à sélectionner

dans le menu « Enregistrement ».

Le bouton « enregistrement » sauvegarde les valeurs de AB/2 et de la résistivité du sous

sol, pour le sondage électrique et il sauvegarde le pas de l’origine O et la valeur de la



résistivité pour le profilage électrique. Notons que ce bouton est activé quand la valeur

de la résistivité est affichée.

Figure 18:Enregistrement

A coté de cette image est placé le nom du fichier de sauvegarde et « lignes » indique

le nombre de valeurs existants dans le fichier, sa valeur par défaut est 0.

g - La fonction réservée au traçage

Les données déjà stockées dans le fichier « .dat » sont représentées graphiquement dans

une figure. Le prospecteur peut tracer soit la figure correspondante au fichier courant

soit au fichier qui existe dans le répertoire. Cette étape permet d’aider le prospecteur à

visualiser les points expérimentaux pour le traitement préliminaire des données sur

terrain.


Chapitre III : La calibration du R.A.O

CHAPITRE III : LA CALIBRATION DU

RESISTIVIMETRE

Comme tout appareil nouvellement fabriqué, il faudra également étalonner notre

résistivimètre avant de l’utiliser. Ce chapitre est consacré aux différents essais de

calibration du matériel, le S.I.M, et du logiciel associé, le L.A.D. Deux types de tests

sont effectués : le premier consiste à valider notre R.A.O à partir des mesures

synthétiques sur des résistances considérées comme étalon et le deuxième sert à le

contrôler à partir des vérifications expérimentales et des comparaisons des données avec

d’autres résistivimètres.

III.1.L’ETALONNAGE DU RESISTIVIMETRE

III.1.1.LES RESISTANCES ETALONS

Les résistances choisies comme étalons sont comparables à la résistance du sous-sol se

trouvant dans la gamme du milli ohm au Méga ohm. Cet essai de laboratoire est limité

par la disponibilité sur le marché des résistances utiles. Les mesures de résistivité

effectuées avec les résistivimètres ABEM, SYSCAL R2 et autres, ont montré que la

tension recueillie aux bornes des électrodes M et N dépasse rarement 1V. Cette valeur

est tout à fait compatible aux valeurs supportées par le CAN qui est de l’ordre de 5V.

Dans ce travail, nous avons pris 21 résistances dont la plus petite est 0,5Ω, valeur

obtenue en mettant en parallèle deux résistances de 1Ω. Un multimètre est utilisé pour

vérifier les valeurs nominales des résistances prises comme échantillon. Nous avons

constaté que certaines résistances ne correspondent plus à leur code de couleur. Ainsi,

une résistance supposée être égale à 9Ω d’après le code de couleur n’affiche sur le

multimètre que 8,8Ω. Il en est de même pour les résistances 68Ω dont la valeur lue est

66Ω.



Trois résistances sont montées en série pour simuler le sous-sol (Figure 19), chaque

résistance doit avoir une valeur inférieure à 2,5KΩ. Les deux résistances extrêmes R1

doivent être supérieures par rapport à R2 .

Figure 19:Disposition des résistances

Le courant entre par le point A et sort par le point B. La mesure de la tension s’effectue

entre M et N. La valeur de R2 est déduite à partir de la tension aux bornes de MN (UMN)

et du courant (IAB) qui la traverse. Dans l’exemple pris dans le paragraphe suivant la

valeur de R1 et R2 vaut 1Ω et le courant injecté est égal à 20mA.

• Envois des trames

La commande émise est formée des commandes d’injection et de mesure des tensions.

La commande à envoyer est de :

« 3 CCCCCKKKKK » , ce qui correspond aux trames suivantes :

Rang des bits 1 2 3 4 5 6 7 8

Injection de

courant (3)0 0 1 1 0 0 1 1

Mesure tension

(C)0 1 0 0 0 0 1 1

Mesure intensité

(K)0 1 0 0 1 0 1 1

Tableau VIII:Résumé des chaînes binaires liées à l’injection de courant, à la

mesure de la tension et à la mesure de l’intensité de courant pour 2mA


LSBMSB


MATLAB traduit les caractères en chaînes binaires compréhensibles par la partie

matérielle.

• Récupération des données

Les données reçues sont mises dans le format suivant : « 1 1 1 1 1 10 10 11 10 10 ». Les

cinq premières valeurs résultent des requêtes « C C C C C » et les cinq autres sont

obtenues par les commandes « K K K K K »

Le tableau IX ci-dessous illustre les résultas obtenus et les valeurs decodées des

tensions pour l’exemple choisi.

Décimale Binaire Tension

1 00000001 0,019

1 00000001 0,019

1 00000001 0,019

1 00000001 0,019

1 00000110 0,19

10 00000110 0,19

10 00000110 0,19

11 00000111 0,38

10 00000110 0,19

10 00000110 0,19

Tableau IX:Différentes formes des données reçues

La tension obtenue en MN est constante, donc UMnmoy vaut 0,019V,pour une intensité de

courant IABmoy=0,022A. Le rapport de UMnmoy et IAbmoydonne R2observée=0,9Ω.

Trois mesures sont nécessaires pour estimer la valeur de la résistance R2.

Numéro essai Essai 1 Essai 2 Essai 3R observée 0,9Ω 0,9Ω 0,9Ω

Tableau X: Resistances obtenues pendant les trois lectures pour 20mA



III.1.2.LE RÉSULTAT DES MESURES SYNTHÉTIQUES

Nous avons récapitulé dans le tableau XI les différentes valeurs de référence et

mesurées des résistances étalons de la gamme utilisée. Afin d’avoir une idée de la

dispersion des valeurs et la différence des valeurs mesurées par rapport celles de

référence, l’écart type et l’erreur relative y sont aussi mentionnés.



Tableau XI:Valeurs de références et valeurs observées des résistances étalons

D’après ce tableau, les valeurs observées des résistances faibles sont voisines de celles

de référence[0,5Ω ; 18,4Ω]. A titre d’exemple, pour 0,5Ω, elles sont égales et la

différence est de 0,1Ω pour 1Ω, pour les autres résistances, la précision acceptable est


Rref (Ω) Ro (Ω) Ecart typeErreur relative

(%)0,5 0,5 0,1 0,0

1 0,9 0,1 10,0

2,2 1,9 0,2 13,6

4,7 4,2 0,4 10,6

8,8 8,1 0,3 8,0

10 9,6 0,1 4,0

15 14,3 0,2 4,7

18,1 17,4 0,2 3,9

18,4 17,7 0,2 3,8

39 35,9 2,2 7,9

47 48 0,1 2,1

56 54 2,5 3,6

66 63,2 1,5 4,2

68,1 68,8 1,8 1,0

100 93,1 1,9 6,9

120 110 5,2 8,3

180 172,2 3,3 4,3

267 252 6,8 5,6

392 367 3 6,4

680 660 5 2,9

1000 988 6 1,2

1960 1779 3 9,2


inférieure à 15%. Néanmoins, nous constatons que l’écart restant proportionnelle à la

valeur des résistances. La figure 20 ci dessous présente les valeurs observées Ro en

fonction des valeurs de référence Rref. L’écart type y est également présenté. Cette

étude nous a permis d’apprécier la bonne corrélation entre les valeurs observées et

celles de références des résistances étalons. De plus, nous pouvons y apporter nos

corrections sur les facteurs d’échelle et de translation liés à la manque de sensibilité et

de tarage de notre appareil de mesure.

Figure 20:Relation entre les valeurs de référence et observées

Nous avons divisé la gamme des résistances utilisées en trois bandes selon une échelle

en logarithme : [0,5Ω ; 10Ω], ]10Ω ;100Ω], ]100Ω ;2000Ω].

L’équation de cette dépendance peut se mettre sous la forme Ro = a*Rref+b. Les

paramètres a et b sont déterminés par la méthode des moindres carrés (Voir Annexe).

Les résultats obtenus sont donnés ci après en respectant les gammes de résistances :



Gamme des résistances (Ω) a b

[0,5 ;10] 0,95 0,01

]10 ;100] 0,95 0,72

]100 ;2000] 0,91 17,60

Tableau XII:Facteurs d’échelle et de translation pour chaque gamme de

résistances

Le facteur d’échelle a pour chaque bande de résistances est pratiquement égal à l’unité.

La courbe Ro=f(Rref) est pratiquement confondue à la première bissectrice. Le facteur

de translation b pour les deux premières bandes est voisin de 0Ω. Nous en déduisons

que b est négligeable. La dernière bande donne comme facteur de translation b = 17Ω.

Cette valeur est petite par rapport aux résistances comprises entre 100Ω et 2000Ω. La

valeur des résistances calculées est notée Rcal qui est présentée dans le tableau ci après,

l’équation associée pour chaque bande s’écrit :

RoRcal *95,0= pour R [ ]ΩΩ∈ 100;5,0 (1)

60,1791,0 += RoRcal pour R ] ]ΩΩ 2000;100 (2)

L’erreur relative correspondante aux Rref et Rcal y est inférieure à 7% qui est

pratiquement acceptable en physique. Ce qui nous a permis de conclure que les deux

équations citées auparavant permettent de retrouver Rref.



Figure 21:Corrélation entre Ro, Rcal et Rref

D’après cette figure, les résistances observées doivent être corrigées pour retrouver les

résistances de référence à partir de ces deux équations citées précédemment. Cette

correction est introduite dans le logiciel en respectant les gammes.

III.2.LES MESURES DES RESISTIVITES

III.2.1.LA PRESENTATION DES SITES

Nous avons choisi deux terrains représentatifs du milieu géophysique pour tester notre

résistivimètre assisté par ordinateur : un terrain situé à l’Observatoire

d’Ambohidempona et un terrain situé sur le terrain de foot d’Ankatso. Le site de

l’observatoire est formé de remblais. Le terrain de foot d’Ankatso est formé d’un dépôt

alluvionnaire où la résistivité décroît suivant la profondeur. Ces sites sont considérés

comme des sites étalons pour l’expérimentation en géophysique. L’I.O.G.A dispose

déjà des valeurs de résistivité de ces terrains dans ses archives. Elles peuvent être prises

comme des références pour calibrer notre appareil. La raison témoignant le choix du



sondage électrique est de déterminer la limite de la profondeur d’investigation du

R.A.O. En première approximation, nous supposons que ces terrains sont tabulaires.

Les distances AB/2 et MN/2 sont conformes à celles de la feuille de mesure utilisée en

prospection électrique pour un terrain à une dimension.

III.2.2.LES RÉSULTATS DES MESURES SUR TERRAIN

a. Site d’Ambohidempona

Nous avons effectué notre test en utilisant successivement les deux appareils R.A.O et

Syscal R2. Les résultats ainsi obtenus sont présentés dans la figure suivante. Le terrain

étant à résistivité élevée, nous avons dû varier la gamme de l’intensité de courant injecté

pour AB/2 égale à 2m et AB/2 égale à 3m.

Figure 22: Résistivité obtenue par R.A.O et SYSCAL R2 à Ambohidempona

La tendance générale des points mesurés sur R.A.O et SYSCAL R2 est quasiment

parallèle. Les valeurs de résistivité obtenue par R.AO sont deux fois plus grandes que

celles obtenues par l’appareil de référence. L’interprétation du sondage électrique,



donnée à l’annexe, a été effectuée à partir du logiciel « ISEMS1 ». Elle aboutit à

l’établissement du modèle de terrain rencontré comprenant la résistivité apparente et

l’épaisseur de chaque terrain.

Figure 23:Modèle du terrain obtenu par R.A.O(1) et SYSCAL R2 (2) à Ambohidempona

Nous constatons que le nombre de terrain donné par les deux appareils est identique à 2

terrains. L’écart entre les épaisseurs des couches superficielles obtenues dans les deux

cas est égale à 0,1m près. Quant aux résistivités, celles données par R.A.O sont deux

fois plus grandes que celles données par SYSCAL R2.

Nous avons expliqué cet écart de mesures par l’effet électromagnétique, le courant

tellurique et les bruits d’entrées dont l’appareil R.A.O ne parvient pas à éliminer. Cette

élimination des effets parasites est réalisée par contre par l’appareil de référence

b. Le terrain de foot d’Ankatso

La procédure utilisée précédemment est adoptée sur le terrain de foot d’Ankatso. Nous

avons effectué la mesure le 24 Novembre 2004 vers 7 heures. Les résultats obtenus par

le R.A.O et SYSCAL R2 sont stockés respectivement dans les fichiers foot_rao.dat et

foot_sys.dat avant de les tracer. Ils sont récapitulés dans le tableau ci-dessous.



Figure 24:Résistivité obtenue par R.A.O et SYSCAL R2 à Ankatso

Les valeurs de résistivités lues par R.AO et SYSCAL R2 sont approximativement

identiques pour le terrain de foot d’Ankatso car ce dernier est presque homogène. Après

avoir interprété les données par le logiciel « ISEMS1 », nous trouvons le modèle de

terrain correspondant :

Figure 25:Modèle du terrain obtenu par R.A.O (1) et SYSCAL R2 (2) à Ankatso



La différence entre les épaisseurs obtenus par R.A.O et SYSCAL R2 sont quasiment

identiques à 0,6m près. Ils montrent que notre résistivimètre est acceptable pour

mesurer la résistivité du sous-sol d’un terrain conducteur.

L’étude au laboratoire effectuée sur des résistances ohmiques nous a permis de fixer la

sensibilité et le décalage de zéro de notre résistivimètre. L’appareil peut apprécier les

valeurs de résistances avec une bonne précision, moins de 7%. Nous constatons

également son efficacité en ajustant comme un simple ohm-mètre.

Malheureusement, le sous-sol ne peut pas être comparé à ces résistances ohmiques de

laboratoire. Il est le siège de phénomènes physiques plus complexes tels la polarisation

spontanée, l’induction électromagnétique et les courants telluriques divers. Ces

phénomènes perturbent indéniablement le courant injecté et/ou la tension recueillie au

niveau des électrodes.

Si nous pouvons nous affranchir facilement des effets de la polarisation spontanée, notre

matériel/logiciel n’a pas tenu compte des effets électromagnétiques mis en évidence sur

les courbes de sondage du site d’Ambohidempona et du terrain de foot d’Ankatso. Il

faudra apporter dans la prochaine version de notre matériel et logiciel un composant

supplémentaire permettant de traiter les signaux résultant de notre mesure et d’éliminer

ceux qui ne sont pas corrélés directement au courant injecté.


Conclusion

CONCLUSION

Nos objectifs sont atteints du moins dans le cadre de la compréhension du

fonctionnement du résistivimètre. L’accès aux périphériques S.I.M est possible grâce

aux différents composantes du logiciel : injection, mesure, acheminement. La fonction

principale de la composante « calcul » est de fournir les résistivités du sous-sol, de les

stocker et de les visualiser. La première version du logiciel L.A.D peut satisfaire les

principales fonctionnalités d’un résistivimètre classique. Néanmoins certaines

améliorations importantes doivent être apportées si nous voulons que notre R.A.O.

réponde aux besoins des géophysiciens et/ou prospecteurs.

Quoique la partie ohm-mètre du R.A.O. se révèle très efficace d’après l’étalonnage

synthétique des résistances de laboratoire, les sondages électriques montrent que

l’appareil n’a pas tenu compte de certains phénomènes géophysiques tels les effets

électromagnétiques. La correction de ces effets peut être faite en introduisant des filtres

passe-bas dont la fréquence de coupure reste inférieure à 0,1Hz.

La partie logicielle, elle aussi, peut être améliorée par la prise en compte des courbes de

sondage et propose le modèle de terrain y afférent.


Références

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Annexe I : La table du code ASCII

ANNEXES

Annexe I : La table du code ASCII

LA TABLE DU CODE ASCII:

Valeurs en bases: Dec (décimale -base 10) et Hex (hexadécimale - base 16)

Dec Hex Char Dec Hex Char Dec Hex Char Dec Hex Char0 00 NUL (null) 32 20 Space 64 40 @ 96 60 `1 01 SOH (start of header) 33 21 ! 65 41 A 97 61 a2 02 STX (start of text) 34 22 " 66 42 B 98 62 b3 03 ETX (end of text) 35 23 # 67 43 C 99 63 c4 04 EOT (end of transmission) 36 24 $ 68 44 D 100 64 d5 05 ENQ (enquiry) 37 25 % 69 45 E 101 65 e6 06 ACK (acknowledge) 38 26 & 70 46 F 102 66 f7 07 BEL (bell) 39 27 ' 71 47 G 103 67 g8 08 BS (backspace) 40 28 ( 72 48 H 104 68 h9 09 TAB (horizontal tab) 41 29 ) 73 49 I 105 69 i

10 0A LF (line feed) 42 2A * 74 4A J 106 6A j11 0B VT (vertical tab) 43 2B + 75 4B K 107 6B k12 0C FF (form feed) 44 2C , 76 4C L 108 6C l13 0D CR (carriage return) 45 2D - 77 4D M 109 6D m14 0E SO (shift out) 46 2E . 78 4E N 110 6E n15 0F SI (shift in) 47 2F / 79 4F O 111 6F o16 10 DLE (data link escape) 48 30 0 80 50 P 112 70 p17 11 DC1 (device control 1) 49 31 1 81 51 Q 113 71 q18 12 DC2 (device control 2) 50 32 2 82 52 R 114 72 r19 13 DC3 (device control 3) 51 33 3 83 53 S 115 73 s20 14 DC4 (device control 4) 52 34 4 84 54 T 116 74 t

21 15 NAK(negative acknowledge) 53 35 5 85 55 U 117 75 u

22 16 SYN (synchronous idle) 54 36 6 86 56 V 118 76 v

23 17 ETB(end of transmission block) 55 37 7 87 57 W 119 77 w

24 18 CAN (cancel) 56 38 8 88 58 X 120 78 x25 19 EM (end of medium) 57 39 9 89 59 Y 121 79 y26 1A SUB (substitute) 58 3A : 90 5A Z 122 7A z27 1B ESC (escape) 59 3B ; 91 5B [ 123 7B 28 1C FS (file separator) 60 3C < 92 5C \ 124 7C |29 1D GS (group separator) 61 3D = 93 5D ] 125 7D 30 1E RS (record separator) 62 3E > 94 5E ^ 126 7E ~31 1F US (unit seperator) 63 3F ? 95 5F _ 127 7F DEL

Annexe II :Lissage par moindres carrés

LISSAGE PAR LA MÉTHODE DES MOINDRES CARRÉS

Représenter un ensemble de points expérimentaux par une somme de fonctions polynomiales

de telles manières que l’écart quadratique moyen entre cette somme et les différents points

soit minimum.

Soit une série de m points de coordonnées (x1,y1), (x2,y2),… (xk,yk)… (xm,ym), que l'on se

propose de représenter au mieux par une fonction polynomiale F(x) de degré n.

xa pn

ppxF ∑

==

0)(

Les n+1 coefficients ap sont obtenus en minimisant le quantité δ.

2

1 0∑ ∑

= =

−=

m

k

p

k

n

ppk xayδ

δ prend une valeur minimale si les n+1 dérivées partielles par rapport aux coefficients ap sont

nulles :

0201

=

−−=

∂∂ ∑∑

==

n

p

p

kpk

pm

kpxayxa

δ

On a déduit l’équation sous forme matricielle suivante :

⋅

=

aaaa

xxxxxxxxxxxx

yyyy

m

k

n

mmm

n

kkk

n

n

m

k .

.

..1..

..1..

..1

..1

.

.2

1

2

2

2

2

22

1

2

11

2

1

Soit,

Y = X . A

Annexe II :Lissage par moindres carrés

Comme la matrice X n’est pas forcément carrée, on multiplie les deux membres par sa

transposé pour avoir une matrice carré inversible.

XTY = XTX . A

Les m coefficients de ap seront explicités en multipliant l’inverse de XTX par XTY.

A= (XTX)-1 XTY

Dans notre cas, p est égale à 1 car la dépendance entre les points expérimentaux est linéaire.

Pour déterminer les coefficients de la droite de régression le système d’équation se réduit à :

yxxaxa k

m

kk

m

kk

m

kk ∑∑∑

====+

110

1

2

1

∑∑==

=+m

k k

m

kk yaxa m

10

11

En résolvant ce système, on obtient :

∑ ∑

∑∑∑

= =

===

−

−=

m

k

m

kkk

m

k k

m

kkk

m

kk

xx

yxyxa

m

m

1

2

1

2

1111

∑ ∑

∑ ∑∑∑

= =

= ===

−

−=

m

k

m

kkk

m

k

m

k kk

m

kk

m

k kk

xx

yxxyxa

m1

2

1

2

1 111

2

0

Annexe III:Tableau des résistances

TABLEAU RECAPITULATIF DES TROIS LECTURES DES RÉSISTANCES

Rref (Ω) Ro (Ω)

0,5 0.5 0.4 0.6

1 1.0 0.9 0.9

2,2 1.8 2.1 2.0

4,7 3.8 4.3 4.5

8,8 7.8 8.2 8.3

10 9.5 9.6 9.7

15 14.5 14.2 14.4

18,1 17.5 17.4 17.6

18,4 17.8 17.9 17.5

39 34.2 35.1 38.4

47 48 48.2 47.9

56 57.5 53.7 52.7

66 64.0 64.1 61.5

68,1 68.0 70.9 67.5

100 91 95 93

120 113 114 104

180 169 172 176

267 243 259 245

392 370 396 364

680 666 658 657

1000 981 994 990

1960 1778 1783 1778

Annexe IV:Courbes de sondage à Ambohidempona

La courbe de sondage du site d’Ambohidempona en utilisant R.A.O.

La courbe de sondage du site d’Ambohidempona en utilisant SYSCAL R2.

Annexe V :Courbes de sondage au terrain de foot d’Ankatso

La courbe de sondage du terrain de foot d’Ankatso en utilisant R.A.O.

La courbe de sondage du terrain de foot d’Ankatso en utilisant SYSCAL R2.

PROGRAMME PERMETTANT DE FAIRE LE DÉCODAGE EN TENSION

% editeur des chaînes binaires à décoder

txt_6=uicontrol(fig,'style','edit','position',[20 160 212 20],

'Backgroundcolor','w','horizontalalignment','left','string','0 0 1 1 0 1 0 1');

% editeur des tension décodées

txt_8=uicontrol(fig,'style','text','position',[20 100 212 16],'Backgroundcolor','w');

%commande d’exécuter le décodage

uicontrol(fig,'style','push','position',[142 60 90 20],

'Backgroundcolor',c,'string','Calculer','Fontsize',12,'callback','tension');

Tension.mfunction tension

global txt_6 txt_8

v=4.926

vr=str2num(v);

a=get(txt_6,'string');

a=str2num(a);

b=find(a);

n=length(b);

for i=1:n

k=b(i);

t=vr/2^k;

z(i)=t;

end

s=sum(z);

%conversion num en krtr

p=num2str(s);

set(txt_8,'string',s)

Nom : RAKOTONDRAFARAPrénom : HobiniainaAdresse : VU 117 Miandrarivo AmbanidiaTitre du mémoire : CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE LOGICIELLE POUR UN RESISTIVIMETRE ELECTRIQUE

RESUME

Un Résistivimètre Assisté par Ordinateur R.A.O est un ensemble composé d’un ordinateur portable, d’une unité de mise en forme des signaux et d’un Système d’Injection et/ou Mesure appelé S.I.M. L’interfaçage entre l’ordinateur et le SIM est établi par le Logiciel d’Acquisition de Données nommé L.A.D.Le L.A.D gère la transmission de données en utilisant l’interface série et le logiciel Matlab. Le principe de mesure des résistivités consiste à envoyer dans un certain ordre des commandes correspondant à la mesure de la polarisation spontanée, à l’injection du courant et à la mesure des tensions aux bornes de deux électrodes M et N et aux bornes d’une résistance Ro servant à vérifier l’intensité de courant. Ces commandes aboutissent d’une part à la mesure de la tension aux bornes des électrodes de potentiel après compensation de la polarisation spontanée et d’autre part à l’intensité de courant qui traverse le sous-sol à partir de la tension aux bornes de Ro. Ainsi, après avoir fait la moyenne des tensions, le L.A.D calcule, affiche, stocke et visualise sous forme graphique les résistivités du sous-sol.Les vérifications effectuées ont montré que le R.A.O doit être modifié pour donner de meilleurs résultats.

Mots clés : logiciel d’acquisition, interface série, injection de courant, mesure de tension.

Encadreur: Professeur Ranaivo-Nomenjanahary Flavien Noël Responsable du laboratoire de Géomagnétisme à l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo

ABSTRACT

The “R.A.O.” (Résistivimètre Assisté par Ordinateur) or an computed terrameter is composed by a laptop, a signal transformation unit and a measurement and/or injection system named as “S.I.M.”. The interface programming between laptop and “S.I.M.” is stipulated by a software data acquisition called “L.A.D”.The “L.A.D” , developped by Matlab software, manages the data transmission on both laptop and “S.I.M.” by using a serial interface RS232. The principle of the resistivity measurement consists of sending commands corresponding to the spontaneous polarization measurement, the direct current injection and to mesure the voltage between a pair of electrodes and the resistance Ro. This voltage of Ro serves to verify the intensity of the current. These commands give on the one hand the voltage between the pair of electrodes after compensing the spontaneous polarization and in the other hand the intensity of the current flows through the soil from the voltage of the resistance Ro. Thus, after getting the average voltage the “L.A.D” calculates, displays, saves and plot the resistivity of soils.In order to improve the results the “R.A.O.” needs some modifications.

Key words: software of acquisition, serial interface, injection of current, mesure of potential difference.

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CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE LOGICIELLE …