UNIVERSITE D’ANTANANARIVO __________________ FACULTE DES SCIENCES __________________ DEPARTEMENT DE PHYSIQUE __________________ MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME 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 XIX ème PROMOTION CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE LOGICIELLE POUR UN RESISTIVIMETRE ELECTRIQUE
68
Embed
CONCEPTION ET REALISATION D’UNE INTERFACE LOGICIELLE …
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle
Liste des abreviations
LISTE DES ABREVIATIONS
ASCII : American Standard Code for Interchange Information
(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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 5
Chapitre I : La communication série
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 6
Chapitre I : La communication série
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 7
Chapitre I : La communication série
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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 8
Chapitre I : La communication série
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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 9
Chapitre I : La communication série
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 10
Chapitre I : La communication série
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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 11
Chapitre I : La communication série
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 :
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 12
Chapitre I : La communication série
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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 13
Chapitre I : La communication 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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 14
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 :
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 15
Chapitre II : Le logiciel d’acquisition
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
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 16
Chapitre II : Le logiciel d’acquisition
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.
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 17
MSB LSB
Chapitre II : Le logiciel d’acquisition
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:
Le résistivimètre électrique : interface logicielle 18
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.