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Testeur câbles 001
Dernière mise à jour : 18/04/2010Article non terminé, volontairement non référencé dans les sommaires du site
Présentation
Ce testeur autonome permet de tester un toron de câble comportant au maximum 24 conducteurs séparés. Il est constitué de deux parties :- un module de contrôle général à base de microcontrôleur PIC;
- un module de terminaison constitué d'un réseau de résistances.
Le module de contrôle général comporte tout le nécessaire pour faire les vérifications des câbles (absence de court-circuit et liaison correcte), et se branche à une extrêmité du toron. Le module de terminaison est constitué d'un réseau de résistances montées en diviseur de tension multiple, et se branche de l'autre côté du toron. Cette façon de procéder permet de faire la vérification même si le toron est de grande longueur et qu'on est seul.
Le principe repose sur l'envoi d'une tension continue connue entre deux fils "extrêmes" du toron, et à lire la tension qui revient sur chacun des câbles grâce au réseau de résistances (terminaison) placé à l'autre bout. Si tout va bien, chaque câble doit rammener une tension continue de valeur différente, avec un certain écart entre chaque. Si un "pas" vient à manquer, cela signifie qu'une liaison est coupée. Si deux mesures conduisent à un même résultat, c'est que deux câbles sont en court-circuit. Tout cela est piloté par un petit microcontrôleur de la famille PIC18F, et un afficheur LCD permet de modifier les paramètres de test et d'afficher le résultat des contrôles effectués.
Schéma
Le schéma peut sembler quelque peu complexe à première vue, mais essayez un peu d'imaginer ce qu'il aurait fallu comme circuits logiques pour assurer les mêmes fonctions sans microcontrôleur... Et puis si on fait le compte des composants utilisés, il n'y a pas de quoi fouetter un chat.
Horloge du PIC
Dans le cas qui nous concerne ici, la précision de l'horloge n'a aucune espèce d'importance, on se contente donc de l'horloge interne à 8 MHz, plus que suffisante en terme de vitesse pour faire ce qu'il y a à faire. Voilà pourquoi aucun quartz ou résonnateur céramique n'est visible sur le schéma.Mode programmation
Le circuit dispose de quatre boutons poussoirs reliés sur les lignes ProgA à ProgD- ProgA / Prog : permet de passer en mode programmation, de sélectionner le paramètre à modifier et de revenir en mode normal.
- ProgB / Inc : si mode Prog activé, permet d'incrémenter ou modifier la valeur du paramètre en cours de sélection.
- ProgC / Dec : si mode Prog activé, permet de décrémenter ou modifier la valeur du paramètre en cours de sélection.
- ProgD / Run/Save : si mode Prog activé, permet d'enregistrer la dernière modification de paramètre effectuée. En moe normal, permet de lancer la séquence de test.
Mode Test (Mode Analyse pret) - Mesure des tensions sur les câbles
Il s'agit du mode qui permet de lancer le contrôle sur le nombre de câbles spécifiés par l'utilisateur. Quand le contrôle est lancé, chaque "retour de câble" est analysé l'un après l'autre, et les différentes tensions lues sont stockées en mémoire vive pour être ensuite analysées. Une seule entrée de mesure analogique étant mise en oeuvre au niveau du PIC, il fallait des "portes" jouant le rôle d'un système d'aiguillage pour se brancher sur un seul câble parmi tous. Cette fonction de routage est assurée par trois circuits intégrés de type CD4051 comportant des commutateurs analogiques appelés aussi multiplexeurs. Chacun de ces circuits CD4051 dispose de 8 entrées / sorties, on dispose au total de 24 entrées / sorties disponibles. Le PIC commande les trois circuits commutateurs de telle sorte qu'un seul soit actif à la fois, grâce aux lignes de commande CS1 à CS3 (CS pour Chip Select, sélection de circuit). Une fois le circuit CD4051 désiré sélectionné, l'entrée souhaitée sur ce dernier est activée par les trois lignes A, B et C, selon un code binaire classique (3 fils - 3 bits - permettant 8 choix possibles). Les opérations effectuées sont au final fort simples et peuvent être résumées ainsi :- sélection de la première entrée du premier circuit CD4051
- lecture et stockage de la tension analogique présente sur cette première entrée
- sélection de la seconde entrée du premier circuit CD4051
- lecture et stockage de la tension analogique présente sur cette seconde entrée
- après lecture de la huitième entrée du premier circuit CD4051, sélection de la première entrée du second commutateur CD4051
- etc.
Analyse des tensions mesurées sur les câbles
Une fois les mesures de tension effectuées et stockées en mémoire pour chacun des câbles, le logiciel procède à une vérification des valeurs. Dans un premier temps, il vérifie que la tension mesurée se situe dans une plage attendue, et dans un second temps, il vérifie l'écart entre deux valeurs adjacentes. Si un câble est coupé, la valeur de tension mesurée est proche de zéro volt. Si un câble est en court-circuit avec un autre, on va trouver deux valeurs égales ou très proches l'une de l'autre (écart minimal entre les deux non respecté).En fin de contrôle, le résultat final s'affiche, indiquant si tout semble normal ou si un problème a été rencontré (fil coupé ou en court-circuit avec un autre). Il est possible de naviguer dans les zones mémoires où sont stockés les résultats de mesure, afin de visualiser la tension mesurée pour chaque câble.
Protection des entrées
Les entrées de mesures, physiquement reliées sur les commutateurs analogiques, peuvent être soumises à des perturbations importantes voire destructrices (en particulier des surtensions). Cela est d'autant plus probable si les tests s'effectuent sur des câbles de grande longueur et en milieu industriel. Il est donc important de protéger au minimum chaque entrée contre des surtensions que l'on peut prévoir. Le moyen le plus simple est de placer un condensateur de quelques nF qui ralentit les montées de tension impulsives, et des diodes limitant l'amplitude des perturbations à une plage proche de celle de la tension d'alimentation. Le schéma qui suit montre que l'on fait la même chose pour les 24 entrées, ce qui est logique en soit.
Pour un travail en labo, cet ensemble de protection pourra éventuellement être omis, mais je ne le conseille pas.