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LYCÉE M. GENEVOIX 45 – INGRÉ
S.T.I.D.D Systèmes Informatiques et Numériques
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ACADÉMIE D’ORLÉANS TOURS
ANNÉE SCOLAIRE 2011-2012
NIVEAU : PREMIÈRE
ACTIVITE : RESSOURCE
ð Fiche ressource: carte E/S Velleman K8055/VM110 et ProfiLab
PA – Lycée M. Genevoix Ingré -‐ 06/05/2012 1
1-‐ Présentation
Cette carte d'expérimentation de chez Velleman dispose de 8 sorties tout-‐ou-‐rien sur collecteur ouvert, de 5 entrées tout-‐ou-‐rien (0-‐5 V), de 2 entrées analogiques (0-‐5 V) et de 2 sorties analogiques. Les périphériques de la carte peuvent être contrôlés via le port "USB" d'un PC. Il est ainsi possible de piloter 4 cartes maximum en même temps. Cette carte est appelé platine d'expérimentation, car bien que bénéficiant d'une connexion "USB", le dialogue avec le PC est "décodé" par logiciel au moyen d'un microcontrôleur conventionnel savamment programmé. Dès lors, vous bénéficierez des attraits de la connexion "USB", sans toutefois disposer de sa pleine vitesse (échantionnage max. suivant utilisation des ressources de la carte: 2 KHz). La carte est auto-‐alimenté par la connexion "USB".
2-‐ Caractéristiques:
-‐ 5 Entrées numériques tout-‐ou-‐rien avec boutons test sur la carte. -‐ 2 Entrées analogiques avec option amplification/atténuation. -‐ 8 Entrées collecteur ouvert (50 V / 100 mA) avec contrôle indépendant par Leds. -‐ 2 sorties analogiques (0 -‐ 5 V) ou 2 sorties PWM sur collecteur ouvert. -‐ Temps de conversion général par commande: 20 ms. -‐ Fonctionne sous Windows™ 98SE/2000/Me/XP -‐ à l'exception de NT).
Une fonction compteur sur 2 entrées numériques est également présente avec une option (anti-‐rebond paramétrable) -‐ fréquence de comptage max.: 2 KHz env.
3-‐ Entrées analogiques : A1 et A2
Les entrées analogiques sont protégées par un amplificateur rail-‐to-‐rail TLV274 de Texas Instruments.
Lorsqu'on utilise un montage externe sur les entrées analogiques, il faut impérativement retirer le cavalier de la voie correspondante (SK1 et / ou SK2) et placer les potentiomètres en butées (voir photo).
La carte peut mesurer des tensions de 0 à 5 Volts. L'amplificateur rail-‐to-‐rail placé en amont permet, en plus de son rôle de protection, d'ajuster cette plage de mesure en fonction de deux résistances R8 et R9 soudées ou non sur la carte :
Valeur R8, R9 Gain Tension max Précision de la mesure aucune x1 5 V 19,5mV 3,3 kΩ x4 1,25 V 4,8mV 1,1 kΩ x10 0,5 V 1,95mV 1 kΩ x11 0,45 V 1,75mV 820 Ω x15 0,33 V 1,29mV
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La précision de la mesure doit tenir compte de toute la chaîne. La tension de référence est celle fournie par le port USB de l'ordinateur hôte. Elle peut donc varier légèrement d'un ordinateur à l'autre. La précision des résistances joue aussi son rôle, ainsi que les éventuels parasites extérieurs (touchez le TLV274 pendant une mesure, vous verrez comme elle oscille).
Exemple d’utilisation : Capteur passif
Le capteur passif le plus simple à mettre en œuvre est un potentiomètre. Un potentiomètre permet de doser une information, ou de mesurer un angle. Avec un peu de mécanique on se rend vite compte que l'on peut mesurer un peu n'importe quoi avec ce simple composant (relié à un bras et un flotteur il peut mesurer un niveau de liquide par exemple).
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Comme pour toutes les applications, la masse de la source d'alimentation est reliée à la masse de la carte par la borne GND du bornier SK1.
Dans ce cas Vcc ne doit pas dépasser la plage de mesure possible. Si le gain est de x1 Vcc sera de 5 V. Si le gain est de x4, Vcc sera de 1,25 V.
4-‐ Entrées digitales : I1-‐I5
Les entrées digitales sont protégées par un octuple Darlington ULN2803APG de Toshiba. Ce circuit très peu coûteux est monté sur support. Il isole le processeur des montages reliés en entrée. Il est ainsi très facilement remplaçable en cas d'incident. Types de capteurs simples à contact :
• Poussoir • Interrupteur • Micro-‐rupteur • Capteur Reed / ILS • Contact d'inclinaison
Exemple d’utilisation : Capteurs NO (normalement ouvert)
Un capteur normalement ouvert est un capteur qui fait contact lorsqu'il a détecté ce pour quoi il a été conçu. Les entrées sont déjà équipés de résistances pullup, donc il n'est pas nécessaire d'en ajouter.
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Note : la carte Velleman, associée à ProfiLab, intègre deux compteurs C1 et C2 comptant respectivement les transitions sur les entrées I1 et I2. Ces compteurs peuvent être remis à zéro.
5-‐ Sorties analogiques : DAC1-‐DAC2 et PWM1-‐PWM2
Les sorties analogiques sont protégées par un amplificateur rail-‐to-‐rail TLV274 de Texas Instruments.
Les sorties DAC1 et DAC2 peuvent délivrer une tension continue variant de 0 à 5V avec un pas de 19,5mV.
Les sorties PWM1 et PWM2, à collecteurs ouverts, permettent de concevoir un signal rectangulaire avec un rapport cyclique pouvant varier de 0 à 100%.
Note : sous ProfiLab les sorties DAC1 et PWM1 sont liées (ainsi que DAC2 et PWM2) ce qui implique qu’une modification sur l’une entraine une modification sur l’autre.
6-‐ Sorties digitales O1-‐O8
Les sorties digitales sont protégées par un octuple Darlington ULN2803APG de Toshiba. Ce circuit très peu coûteux est monté sur support. Il isole le processeur des montages reliés en sortie. Il est ainsi très facilement remplaçable en cas d'incident.
On peut relier tout un éventail d'appareils aux sorties digitales de la carte, tant qu'ils respectent les caractéristiques du réseau de Darlington, à savoir 30 V maximum, et 500 mA maximum par canal. Au delà de ces limites il faut envisager une partie puissance (transistor de puissance, Triac, relais, etc).
Note: Les broches 9 et 10 sur le schéma sont respectivement référencées CLAMP et GND sur la carte. 7-‐ Utilisation sous ProfiLab
Un projet exemple permettant de tester les fonctionnalités de la carte est disponible dans :
C :\Programme\Profilab\exemples\Harwares\Velleman\K8055.prj
