2.4.1. Typologie des chaînes d’information


Notion de chaîne d’information. Principales fonctions relatives à la chaîne d’information : acquérir, traiter, communiquer.Caractérisation des fonctions. Représentation graphique d’une chaîne d’information.



1 - Schéma blocs 



2 – La chaîne d’énergie


 La chaîne d’énergie, associée à sa commande, assure la réalisation d’une fonction définie dans le cahier des charges.

Elle est constituée des fonctions suivantes : alimenter, distribuer, convertir, transmettre.


3 – La chaîne d’information


La chaîne d’information permet :

  1. D’acquérir des informations :

     

 

  • Sur l’état d’un produit, un phénomène physique ou l’un de ses éléments (en particulier de la chaîne d’énergie) grâce à un capteur
  • Issues d’interfaces homme/machine ou élaborée par d’autres chaînes d’informations


  1. De traiter ces informations avec un microcontrôleur :

      

 

  1. De communiquer les informations acquises par le système de traitement pour réaliser l’assignation des ordres destinés à la chaîne d’énergie et/ou pour élaborer des messages destinées aux interfaces hommes/machines. Elle renseigne l’utilisateur sur le bon fonctionnement du système.

     


    1. Fonction acquérir


Un capteur est un dispositif qui transforme uen grandeur physique (lumière, température, pression, humidité, etc.) à qui il est soumis, en image électrique (tension, courant, résistance,etc.)

Le conditionneur d’un capteur a pour rôle principal de produire une tention image de la grandeur physique mesurée à partir de la grandeur électrique de sortie du capteur.



Cette tension image peut prendre trois formes :


  • Signal analogique

Emax(v)

0                                                t(s)           


Ce signal est l’image électrique en volt ou en ampère du phénomène observé, il peut prendre une infinité de valeurs possibles entre 0 et Emax.


Un capteur analogique permettra de mesurer des grandeurs physiques comme :

- la température

- la distance

- la vitesse

- un angle


  • Signal logique


Ce signal ne peut prendre que deux valeurs : 0 (état bas) ou 1 (état haut) qui correspondent à un niveau de tension. Il est appelé Tout ou Rien (TOR).


Par exemple pour un capteur qui servira à identifier un phénomène de nature binaire tel que :

- présence/absence d'obstacle

- état ouvert/fermé d'une porte



Un détecteur de signal de température produit un signal de sortie logique. Ce signal a un niveau logique 0 si la température est en dessous d'un seuil réglé par l'utilisateur, et passe à 1 si ce seuil est franchi. Pour plus de souplesse dans la commande, il peut y avoir deux seuils pour éviter que le système ne déclenche de façon intempestive.


  • Signal numérique




Ce signal est une combinaison d’états logiques (0 ou 1 en binaire) et à chaque combinaison, correspond à une valeur de tension. Le codage s’effectue sur un certain nombre de bits (8, 16, etc).

Exemple : un signal varie de 0 à 5V et est codé sur 8 bits.

La combinaison binaire 0000 0000 correspond à 0V.

La combinaison binaire 0000 1111 correspond à 2.5V.

La combinaison binaire 1111 1111 correspond à 5V.


Dans le cas d'un capteur numérique, on va aussi mesurer des grandeurs physiques comme :

- la température

- la distance

- la vitesse

- un angle

Un signal numérique codé est un signal de sortie ressemblant à un signal logique, car il ne prend que deux états. Néanmoins, le signal ne se résume pas uniquement à ces deux états, il transmet une série de bits, qui sont regroupés de manière à former ce qu'on appelle des trames. Une trame permet de transmettre, sous forme binaire, une information plus complexe, comme un nombre, un mot ou une image par exemple.

La valeur binaire transmise, numériquement, par le signal de sortie, est directement liée à la valeur de la grandeur mesurée. Pour pouvoir lire cette valeur, il faut connaître le codage utilisé par le capteur numérique, c'est à dire la manière dont la trame doit être décodée.








    1. Fonction Traiter



Dans la chaîne d’information, les informations issues de la fonction Acquérir doivent être traitées pour pouvoir être communiquées à l’environnement.

Types de traitements possibles

  • Câblé : ce type de traitement est figé et en conséquence, réservé aux systèmes simples ou lié à la sécurité. Il est réalisé par des circuits électriques câblés ou des cartes électroniques.
  • Programmé : ce type de traitement réalisé par un programme permet des adaptations et des évolutions par programmation en fonction des besoins. Il est réalisé par : 
    • Microcontrôleur          
    • Automate                         

Structure interne des unités de traitement programmables

  • Unité centrale : à base de microprocesseur, elle traite les instructions du programme.
  • Mémoire : conserve le programme, enregistre et restitue les données pendant le fonctionnement.
  • Module des entrées ou cartes d’entrées : circuit électronique qui reçoit les informations et les adapte pour l’unité de traitement.
  • Module des sorties ou cartes de sorties : circuit électronique qui convertit les données de l’unité de traitement en ordres ou informations exploitables.
  • Alimentation : source d’énergie qui alimente les différents modules.
  • Horloge : cadence les opérations et fixe la rapidité de calcul (principalement à quartz)

Ces différents blocs sont reliés par 3 bus :

  • le bus d'adresse qui permet au microprocesseur de sélectionner la case mémoire ou le périphérique auquel il veut accéder pour lire ou écrire une information (instruction ou donnée) ;
  • le bus de données qui permet le transfert des informations entre les différents blocs ; ces informations seront soit des instructions soit des données en provenance ou à destination de la mémoire ou des périphériques ;
  • le bus de contrôle qui indique si l'opération en cours est une lecture ou une écriture, si un périphérique demande une interruption etc.


    1. Fonction communiquer

Dans la chaîne d’information, le résultat des informations issues de la fonction Traiter doivent être transmises à la chaine d’énergie d’une part et aux autres systèmes et/ou interfaces homme-machine à l’aide de la fonction communiquer.

Dialogue opérateur

Logique (Tout ou Rien – TOR)

   

Exemple : voyant de tableau de bord de voiture, bouton lumineux sur un pupitre de commande

Analogique

 

Exemple : compte-tour présent sur un tableau de bord de voiture, vu-mètre

Supervision

Elle permet de visualiser et de contrôler un système à distance. Une interface web ou une interface dédiée permet de contrôler cette fonction.

Communication à distance

Elle permet de pratiquer de la télésurveillance, du télédiagnostic, de la télémaintenance sur de longues distances via des protocoles spécifiques (sécurisé) souvent communs avec ceux d’internet.

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