Version du 22 novembre 2018 à 20:44

Présentation générale

• Nom du projet : Mesure d'un courant simple
• Étudiant : MARTIN Raphaël

Description

Chronogramme représentant l'utilisation du processeur et du module de transmission

Dans le cadre de l'internet des objet, il est important de savoir mesurer la consommation énergétique. La première utilisation est bien sûr l'estimation de l'autonomie d'un objet autonome en énergie. Cependant, ce qui nous intéressera ici concerne surtout les variations de consommation suivant les phases de fonctionnement de l'objet en question.

En effet il peut exister un écart important entre la consommation théorique et pratique durant certaines actions à cause de l'environnement. Par exemple une émission radio dans un milieu parasité peut engendrer des délais de transmission plus important. Si cette communication est assurée par une partie spécifique de l'électronique et non par le processeur, il se peut que celle-ci se fasse pendant une phase de veille de ce dernier. Dans ce cas, il est difficile de récupérer les informations sur la durée ou la consommation due à la transmission sans mesure externe. Le chronogramme ci contre illustre les perturbations durant la transmission qui impactent sur la durée nécessaire pour terminer la tâche, ces dernières ne sont a priori pas prévisibles et un ampèremètre précis peut permettre d'avoir une analyse réaliste en situation réelle plus complète du système.

Une solution dans ce cas est d'utiliser un ampèremètre spécifique capable de mesurer une grande dynamique de courant et avec une bonne bande passante. Ces deux critères sont cruciaux pour distinguer les phases de fonctionnement de l'appareil mesuré.

Objectifs

Afin de pouvoir mesurer la consommation d'un objet connecté, j'ai pour objectif de réaliser un ampèremètre ayant les caractéristiques suivantes :

• Une capacité de mesure de courants >2mA à l'aide d'un montage classique

Exemples : Avec une résistance de shunt ou un capteur à effet hall

• Une capacité de mesure des courants plus faibles à l'aide de montages plus précis

Exemples : Avec un montage de type feedback ammeter ou une méthode basée sur les cycles de charge/décharge de condensateur

• L'appareil doit être capable de changer de calibre sans intervention extérieure
• Conserver une bande passante convenable pour détecter les transitions entre les différentes phases de fonctionnement d'un objet connecté
• Avoir la possibilité d'enregistrer les mesures dans le temps afin d'analyser les données
• Avoir un appareil portable pour simplifier son utilisation
• Conserver une bonne précision tout en évitant d'avoir un appareil de mesure trop cher

Ensuite je vais devoir tester ces différents types de mesure sur différentes objets afin de déterminer quelle sont les conditions pour lesquelles ces mesures sont fiables.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Actuellement, les multimètres tout-en-un grand publique comportent un ampèremètre, c'est le point de départ de mon analyse. Ce type d'ampèremètre mesure le courant à l'aide d'une résistance de shunt, on mesure une tension au borne d'une faible résistance afin de ne pas trop perturber le système étudié. Une telle mesure est plutôt fiable pour des courants au delà du mA et pour des application peu exigeantes. Mon multimètre par exemple d'entrée de gamme (Lifedom MS8321A) est capable de mesurer des courants avec une résolution de 1µA mais seulement jusque 400Hz ce qui est trop peu pour ce projet.

Voici un récapitulatif des méthodes de mesure de courant qui seront abordées durant le projet :

Mesure par résistance de shunt couplée avec un amplificateur de tension

Mesure de courants "importants" : la mesure par résistance de shunt peut être facilement améliorée à l'aide d'un amplificateur opérationnel

Avantage

• La tension image du courant V_out est amplifiée par l'AOP qui n'affecte que de peu la mesure (grande impédance d'entrée)

Inconvénients

• La résistance de shunt affecte le système (d'où la présence de la tension de chute V_burden aux bornes de R_shunt)
• Le signal mesuré ne peut pas servir à l'alimentation de l'amplificateur opérationnel à cause d'un problème de masse commune

Mesure par résistance de shunt couplée avec un amplificateur de tension

Mesure de courants "importants" : mesure par effet hall

• La tension image du courant Vout est amplifiée par l'AOP qui n'affecte pas la mesure (grande impédance d'entrée)
• La résistance de shunt affecte le système (d'où la présence de la tension de chute Vburden aux bornes de Rshunt)

Analyse du premier concurrent

Analyse du second concurrent

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Réponse à la question difficile

Préparation du projet

Cahier des charges

Choix techniques : matériel et logiciel

Liste des tâches à effectuer

Calendrier prévisionnel

Réalisation du Projet

Feuille d'heures

Prologue

Semaine 1

Semaine 2

Documents Rendus