Méthode ESAO. ESAO method. Adaptateur Etude des Conversions Conversion study adapter. Ref : Français p 1. English p 7.

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1 Méthode ESAO ESAO method Français p 1 English p 7 Version : 8010 Adaptateur Etude des Conversions Conversion study adapter

2 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions 1 Généralités sur la conversion 1.1 La conversion Numérique-Analogique La Conversion Numérique-Analogique (CNA) est la transformation d une valeur numérique binaire (codée sur plusieurs bits) en une valeur analogique. Le bit est un chiffre binaire, qui prend la valeur 0 ou 1. Il est symbolisé sur l adaptateur par une diode allumée (Valeur 1) ou éteinte (valeur 0). La résolution, correspond au nombre de division de la pleine échelle de la mesure, elle est égale à 2 n avec n égal le nombre de bits du système. Pour une résolution de 4 bits, on a 2 4 divisions de la pleine échelle, soit 16 valeurs possibles. Exemple : Pour une valeur numérique de , la valeur analogique est : VA = (1* * * *2 0 )/2 4 = 10/16 de la pleine échelle Une interface d Expérimentation Assisteé par Ordinateur a classiquement une résolution de 12 bits, c est à dire 4096 divisions de l échelle de la grandeur mesurée. 1.2 Conversion Analogique - Numérique La Conversion Analogique Numérique (CAN) est la transformation d'une valeur analogique en une valeur numérique (codée sur plusieurs bits), correspondant à la valeur analogique entrée. 1.3 Généralités sur l adaptateur Cet adaptateur permet donc l étude de la conversion Numérique-Analogique et Analogique-Numérique. Il s utilise avec le module MPI de l Atelier Scientifique Physique-Chimie accessible par l icône du lanceur. FRANÇAIS 1

3 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions Réseau R-R2 Tension de convertisseur Tension d entrée Diode de choix de la résolution 4 ou 8 bits Diode d état de la conversion Sortie GTBF (Générateur Très Basse fréquence) Masse Top fin de conversion Tension du convertisseur La conversion s effectue avec un réseau R-2R et avec 2 niveaux de résolution au choix : 4 bits ou 8 bits. Le choix de la résolution s effectue dans le logiciel. 2 Utilisation avec l Atelier Scientifique Physique Chimie : 2.1 La conversion numérique- analogique (CNA) L onglet conversion L onglet conversion permet de faire varier la valeur numérique et de visualiser l impact de chaque bit sur la valeur de la conversion. L élève peut choisir le nombre de bits (4 ou 8) pour la conversion qui s effectue entre 0 et 5 V. Il peut ainsi vérifier que lé résultat est conforme à la théorie et que plus le nombre de bits est élevé, plus le pas entre chaque valeur est réduit Le résultat de la conversion apparait sous forme : - de valeur décimale, - de valeur hexadécimale, - de valeur de tension du convertisseur U CNA. FRANÇAIS 2

4 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions Dans l exemple ci-dessus : Valeur analogique = (1* * * *2 0 )/2 4 = 9/16 Valeur analogique = 2.81 V (9/16 de la pleine échelle 5V) 9 est bien la valeur décimale L onglet Rampe L onglet rampe génère un signal numérique en rampe entre 0 et 5 V avec le niveau de résolution choisi (4 ou 8 bits). Grâce au bouton +/- ou au curseur, il est possible de revenir en arrière et de visualiser l état de la conversion par l état des LEDs sur l adaptateur pour un pas donné et la valeur de la conversion en valeur binaire, décimale, hexadécimale et en terme de tension générée correspondante L onglet Triangle et Sinusoïde De la même manière, l onglet Triangle et Sinusoïde génère un signal numérique entre 0 et 5 V avec le niveau de résolution choisi. Grâce au bouton +/- ou au curseur, il est possible de revenir en arrière et de visualiser l état de la conversion par l état des leds sur l adaptateur pour un pas donné et la valeur de la conversion en valeur binaire, décimale, hexadécimale et en terme de tension générée. FRANÇAIS 3

5 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions La tension en sortie du convertisseur peut être mesurée au niveau de l adaptateur à l aide d un multimètre au niveau des douilles bleue et noire situées à l avant de l adaptateur (UCNA). 2.2 La conversion analogique - numérique Principe Cet atelier vous montre le principe de la conversion analogique-numérique à partir d un signal analogique extérieur ou à partir de la sortie GTBF de l adaptateur (douille verte à l avant de l adaptateur) Pour le GTBF (signal analogique Très Basse Frèquence), 3 types de signaux sont disponibles (Sinusoïde, Triangle, Rampe ) Les LEDS permettent de visualiser les valeurs des bits. 2 niveaux de résolution sont disponibles 4 bits et 8 bits pour montrer l impact de la résolution sur la précision de la conversion. Afin de permettre la visualisation des leds, un point est converti toutes les 2 secondes. Le convertisseur utilise le principe des approximations successives ou dichotomique. Elle consiste à comparer 2 valeurs pour déterminer si la valeur proposée par le convertisseur est " plus grande " ou " plus petite " que la valeur à trouver (Ue) et à ajouter ou retrancher la moitié de la valeur restante. On peut ainsi déterminer en quelques essais la partie entière d'un nombre. Exemple : Nombre à trouver 11 Plage de recherche 0 à 15 Nombre de bit 4 FRANÇAIS 4

6 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions Décimal Proposé 8 = 16 /2 12 = = = Binaire correspondant Comparateur Opération à effectuer 1000 «plusgrand» Ajouter 8/ «pluspetit» Retrancher 4/ «plusgrand» Ajouter 2/ En quatre essais maximum le nombre choisi est trouvé. De même, sur 8 bits (256 valeurs), les propositions seront 128 puis 128 ± 64, nombre précédent ± 32, nombre précédent ± 16, nombre précédent ± 8, nombre précédent ± 4, nombre précédent ± 2, nombre précédent ± 1 soit 8 essais maximum. On remarquera donc, plus généralement, que le nombre d essais maximum est égal au nombre de bits Montage Avec le signal type Générateur Très Basse Fréquence de l adaptateur : Relier la douille verte (sortie GTBF) sur la face avant de l adaptateur à l entrée Ue (douille rouge sur le dessus de l adaptateur) Avec une alimentation extérieure : En raison de la fréquence d échantillonnage de 0.5 Hz (1 point converti toutes les 2 secondes) et pour permettre la visualisation du clignotement des LEDS, il est donc conseillé d utiliser au choix - une alimentation variable et de faire varier lentement la tension convertie - un Générateur Très Basse Fréquence pouvant délivrer une fréquence de 0.01Hz Relier l alimentation à l entrée Ue de l adaptateur (douille rouge sur le dessus de l adaptateur) Résultats Quand la conversion est réalisée, la LED jaune s allume. FRANÇAIS 5

7 Méthode ESAO Adaptateur Etude des conversions On obtient 3 graphiques, - la valeur Uacquise (UAcq) correspondant à la valeur analogique acquise par l interface avec sa résolution de 12 bits, - la valeur de la tension échantillonnée (Uecha) avec la résolution choisie (4 ou 8 bits), - la tension du convertisseur (UCna) permettant de mettre en évidence les pas de la conversion et les approximations successives 3 Service Après Vente Pour toutes réparations, réglages ou pièces détachées adressez-vous à : JEULIN Support technique Rue Jacques Monod B.P EVREUX CEDEX Tél : * * 0,15 TTC/min à partir d un poste fixe FRANÇAIS 6

8 ESAO Method Conversion study adapter 1 General on conversion 1.1 Digital-Analogue conversion A Digital-Analogue Conversion (DAC) is the transformation from a binary digital value (coded on several bits) into an analogue value. A bit is a binary digit equal to 0 or 1. It is symbolised on the adapter by a diode being on (Value 1) or off (value 0). The resolution, that is equal to the number of divisions of the measurement full scale, is equal to 2 n where n is equal to the number of bits in the system. For a 4-bit resolution, there will be 2 4 divisions of the full scale, namely 16 possible values. Example: The analogue value for a digital value of is: VA = (1* * * *2 0 )/2 4 = 10/16 of the full scale Conventionally, a Computer Aided Experimentation interface has a resolution of 12 bits, in other words 4096 divisions of the measured magnitude scale. 1.2 Analogue Digital conversion An Analogue Digital Conversion (DAC) is the transformation from an analogue value to a digital value (coded on several bits) corresponding to the input analogue value. ENGLISH 7

9 ESAO Method Conversion study adapter 1.3 General on the adapter Therefore, this adapter is used to study Digital-Analogue and Analogue- Digital conversion. It is used with the MPI module of the Physics-Chemistry Scientific Workshop accessible using the icon. R-2R network Converter voltage Input voltage Resolution selection diode 4 or 8 bits Conversion state diode GTBF (Very Low Frequency Generator) output Ground End of conversion pulse Converter voltage The conversion is made using an R-2R network with 2 resolution levels to be selected: 4 bits or 8 bits. The choice of resolution is made in the software. ENGLISH 8

10 ESAO Method Conversion study adapter 2 Use with the Physical Chemistry Scientific Workshop: 2.1 The digital analogue conversion (DAC) The conversion tab The conversion tab varies the digital value and displays the impact of each bit on the conversion value. The student can choose the number of bits (4 or 8) for the conversion that will be performed between 0 and 5 V. He can thus check that the result complies with theory and that the interval between each value becomes smaller as the number of bits becomes higher. The conversion result appears in the form of: - decimal value, - hexadecimal value, - converter voltage U CNA value. In the above example: Analogue value = (1* * * *2 0 )/2 4 = 9/16 Analogue value = 2.81 V (9/16 of the 5V full scale) 9 is the decimal value The Ramp tab The ramp tab generates a digital signal on a ramp between 0 and 5V with the chosen resolution level (4 or 8 bits). The +/- button or the cursor can be used to go back and to display the state of conversion by the state of LEDs on the adapter for a given interval and the value of the conversion as a binary, decimal, hexadecimal value and in terms of the corresponding generated voltage. ENGLISH 9

11 ESAO Method Conversion study adapter The Triangle and Sine tabs In the same way, the Triangle and Sine tabs generate a digital signal between 0 and 5V with the selected resolution level. The +/- button or the cursor can be used to go back and display the state of conversion by the state of the LEDs on the adapter for a given interval and the value of the conversion as a binary, decimal, hexadecimal value and in terms of the generated voltage. The output voltage from the converter may be measured at the adapter using the multimeter at the blue and black sockets located on the front of the adapter (UCNA). 2.2 Analogue digital conversion Principle This workshop shows the principle of analogue-digital conversion starting from an external analogue signal or from the adapter GTBF output (green socket on the front of the adapter) For the GTBF (Very Low Frequency analogue signal), there are 3 available signal types (Sine, Triangle, Ramp, etc.) LEDS display values of bits. Two resolution levels are available (4 bits and 8 bits), to show the impact of the resolution on the conversion precision. One point is converted every 2 seconds to display LEDs. The converter uses the principle of successive approximations or dichotomy. It consists of comparing two values to determine if the value proposed by the converter is larger, or smaller than the value to be found (Ue) and adding or subtracting half of the remaining value. The integer part of a number can thus be determined in a few trials. Example: Number to be found 11 Search range 0 to 15 Number of bits 4 ENGLISH 10

12 ESAO Method Conversion study adapter Proposed decimal Corresponding binary Comparator Operation to be done 8 = 16 / «larger» Add 8/2 12 = = = «smaller» Subtract 4/ «larger» Add 2/ The chosen number is found in a maximum of four trials. Similarly, proposals for 8 bits (256 values) will be 128 then 128 ± 64, previous number ± 32, previous number ± 16, previous number ± 8, previous number ± 4, previous number ± 2, previous number ± 1 namely 8 tests maximum. Therefore more generally, note that the maximum number of trials is equal to the number of bits Setup With the Very Low Frequency Generator type signal of the adapter: Connect the green socket (GTBF output) on the front of the adapter to the Ue input (red socket on the top of the adapter) With an external power supply: It is recommended that the following should be chosen due to the sampling frequency of 0.5 Hz (1 point converted every 2 seconds) and to enable the display of flashing LEDs, - a variable power supply, so that the converted voltage can be varied slowly - a Very Low Frequency Generator capable of outputting a frequency of 0.01Hz Connect the power supply to the Ue input of the adapter (red socket on the top of the adapter) ENGLISH 11

13 ESAO Method Conversion study adapter Results The yellow LED lights up when the conversion is complete. Three graphs are obtained, - the Uacquired value (UAcq) corresponding to the analogue value acquired by the interface with its resolution of 12 bits, - the value of the sampled voltage (Uecha) with the chosen resolution (4 or 8 bits), - the converter voltage (UCna) which demonstrates conversion intervals and successive approximations 3 After sales service For any questions or complaints, please contact: JEULIN - SUPPORT TECHNIQUE Rue Jacques Monod BP EVREUX CEDEX FRANCE +33 (0) ENGLISH 12

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