Contrairement aux transducteurs analogiques qui détectent des variables continues telles que la pression et la température, de nombreux transducteurs fournissent une sortie qui peut prendre deux états : haut ou bas, ouvert ou fermé. Une pression trop élevée ou une température trop basse peut déclencher la fermeture d'un interrupteur. Les sorties ne sont pas non plus strictement analogiques : les électrovannes sont généralement ouvertes ou fermées, et de nombreuses pompes et éléments chauffants sont simplement mis en marche ou désactivés. Les signaux d'impulsion sont une autre forme d'E/S numériques, une rotation d'un débitmètre à turbine ou d'un tachymètre correspondant à un événement unique et comptable. Les E/S numériques peuvent également être utilisées pour les communications parallèles entre les cartes d'extension enfichables et pour générer des signaux d'horloge et d'autres
signaux de synchronisation. Déjà dans le langage binaire des ordinateurs, ces types d'entrées et de sorties (E/S) numériques ou discrètes sont beaucoup plus faciles à traiter pour les systèmes d'acquisition de données à microprocesseur que les signaux analogiques. À l'instar des convertisseurs analogiques-numériques utilisés pour les E/S analogiques, les E/S numériques sont conçues pour traiter directement les changements de tension au niveau de la logique transistor-transistor (TTL). La TTL fixe généralement le niveau de tension bas entre 0 et 0,8 V et le niveau de tension élevé entre 2,0 et 5,0 V. Les niveaux de tension compris entre 0,8 et 2,0 V ne sont pas autorisés. Un changement de tension, de la plage haute à la plage basse (ou vice versa), représente alors un changement d'état numérique de haut à bas, puis à inactif, etc. Et comme l'acquisition d'un signal
analogique est plus complexe que celle d'un signal numérique, les canaux d'E/S analogiques sont également plus coûteux. Par conséquent, si les E/S numériques sont suffisantes, ne vous embêtez pas avec les analogiques. Entrées numériques De
nombreux types de
signaux d'entrée numériques provenant de fermetures de commutateurs, de contacts de relais ou d'interfaces compatibles TTL peuvent être lus directement par des cartes d'E/S numériques (Figure 2-1). D'autres types d'entrées peuvent nécessiter un certain conditionnement du signal, le plus souvent pour réduire les variations de tension de niveau supérieur aux niveaux TTL. Divers modules de conditionnement du signal sont disponibles pour assurer l'isolation et d'autres fonctions de conditionnement numérique. Le type
d'entrée numérique le plus courant est la fermeture de contact (Figure 2-2). En substance, un capteur ou un commutateur d'un certain type ferme ou ouvre un ensemble de contacts conformément à un changement de processus. Un signal électrique appliqué détermine alors si le circuit est ouvert ou fermé. Le courant circule si le circuit est fermé, enregistrant un « 1 » dans un transistor au niveau de l'interface de l'ordinateur. À l'inverse, un circuit ouvert conserve une tension élevée (et aucun courant), enregistrant un « 0 » au niveau du transistor. Un autre type d'entrée numérique utile dans les applications
d'acquisition de données est le déclencheur matériel. Celui-ci permet à un événement externe (une température élevée du réacteur, par exemple, ou un niveau bas du réservoir) de contrôler la collecte de données. Si, pendant le fonctionnement normal, les données ne sont acquises qu'une fois par seconde à des fins d'archivage, un déclencheur matériel peut être utilisé pour augmenter le taux d'acquisition des données pendant une perturbation jusqu'à ce que les conditions normales soient rétablies. Sorties numériques Dans sa forme la plus simple, une sortie
numérique permet
d'activer ou de désactiver quelque chose. Les applications vont de la commande d'un relais à l'allumage d'un voyant lumineux, en passant par la transmission de données à un autre ordinateur. Pour les sorties à verrouillage, un « 1 » provoque généralement le verrouillage du commutateur ou du relais associé, tandis qu'un « 0 » provoque le déverrouillage du commutateur. Les dispositifs peuvent être activés ou désactivés, selon que les contacts externes sont normalement ouverts ou normalement fermés. Les signaux de niveau TTL standard peuvent être utilisés
pour commander des bobines de relais de 5 V ; une diode de protection est utilisée pour protéger les circuits de sortie numérique (Figure 2-3). Comme les cartes d'acquisition de données ne peuvent généralement fournir qu'un courant d'attaque de 24 mA, elles sont principalement destinées à piloter d'autres circuits logiques, et non des éléments de commande finaux. Un redimensionnement peut être nécessaire afin que les niveaux de tension logiques soient suffisants pour provoquer la commutation dans des relais plus grands. Les sorties destinées à piloter des solénoïdes, des contacteurs, des moteurs ou des alarmes plus grands peuvent également nécessiter une
amplification.
E/S à impulsions Les entrées et sorties à impulsions constituent une catégorie quelque peu distincte des E/S numériques. Elles sont généralement associées à des applications de fréquence, de comptage ou de totalisation. Les entrées à impulsions peuvent être utilisées pour compter les rotations d'un débitmètre à turbine, tandis que les sorties à impulsions peuvent
servir à entraîner un moteur pas à pas. Les entrées d'impulsions sont gérées de la même manière que les entrées logiques numériques, mais la sortie du circuit de détection est normalement connectée à un compteur plutôt qu'à une position de bit spécifique dans le registre d'entrée. Les impulsions successives incrémentent ou décrémentent le compteur. En ajoutant une mesure du temps écoulé, il est facile de déterminer la fréquence ou le débit d'impulsions. À l'instar d'un convertisseur analogique-numérique, un compteur se caractérise par son nombre de bits : un compteur N bits peut accumuler jusqu'à 2N événements discrets. Ainsi, un compteur 16 bits peut compter jusqu'à 216 = 65 536.
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