Design and implementation of a medium frequency smart digital oscilloscope.

Abstract

Les oscilloscopes sont utilisés pour observer les représentations graphiques des signaux électriques changeant au fil du temps. Dans le cas d’un signal de tension, le graphique de la tension dans le temps décrit une forme qui est continuellement représentée sur une échelle étalonnée. L’oscilloscope est un outil indispensable en électronique pour détecter les défauts dans les circuits électriques. C’est aussi un dispositif important dans le domaine de la métrologie et de l’instrumentation. En raison de sa taille, de son coût et de sa structure complexe, il est nécessaire de chercher une solution de rechange. Notre travail est axé sur la nouvelle technologie utilisée pour observer la forme d’onde d’un signal électrique en utilisant Arduino et LabVIEW. L’objectif est de visualiser les signaux analogiques sur un oscilloscope virtuel. Il consiste à utiliser la carte Arduino Uno ainsi que des capteurs de tension et de courant pour l’acquisition de données de signaux analogiques et la visualisation de formes d’onde sur un oscilloscope virtuel développé par le logiciel LabVIEW. Entre les deux outils (LIFA – LabVIEW Interface for Arduino et LINX) présentées, l’approche avec LINX est privilégiée car elle prend en charge l’acquisition avec des signaux de fréquence moyenne alors que LIFA prend en charge les fréquences basses ; en outre, LIFA ne reçoit plus de mises à jour et le remplacement est maintenant LINX qui a plus de fonctionnalités et de soutien matériel. Les signaux analogiques ont été acquis à partir de l’alimentation 5 V et 3,3 V de la carte Arduino et aussi à partir de l’alimentation CA avec une lampe connectée au capteur de courant. Les formes d’onde affichées sur l’oscilloscope virtuel à partir des capteurs de tension et de courant présentent une nature DC stable et une nature AC légèrement déformée. Afin d’améliorer la qualité de la forme d’onde de nature AC, un filtre numérique du logiciel LabVIEW a été utilisé. Malgré la vitesse relativement modérée de l’acquisition de données de la carte Arduino Uno, les résultats obtenus montrent que l’oscilloscope virtuel affiche efficacement des formes d’onde et peut donc être utilisé comme une alternative à l’oscilloscope analogique et numérique à des fins éducatives et de recherche. En vue d’améliorer l’apprentissage et la formation des élèves enseignants, l’oscilloscope proposé peut servir de dispositif d’instrumentation pratique.