Système d'acquisition de données

Le prix d’un système d’acquisition de données varie généralement entre 1 000 € et plus de 50 000 € selon l’architecture, le nombre de modules et les performances attendues. Le coût d’un système dépend de plusieurs paramètres techniques :

• Nombre de modules connectés : jusqu’à 64 modules par contrôleur
• Nombre de canaux : architectures pouvant atteindre plusieurs centaines de voies
• Fréquence d’échantillonnage : jusqu’à 100 kHz par canal
• Type de mesures : tension, température, jauge de contrainte, vibration
• Fonctionnement autonome : acquisition et traitement sans ordinateur
• Connectivité industrielle : Ethernet, CAN, Modbus, EtherCAT
• Traitement embarqué : filtrage, calculs, agrégation des données

Un système d’acquisition de données correspond à une configuration composée d’un contrôleur, de modules d’acquisition, d’un logiciel de traitement et d’interfaces de communication. Le prix dépend du nombre de voies, des performances et des contraintes d’intégration. Une configuration avec plusieurs modules, une fréquence d’acquisition élevée et des fonctions de traitement avancées entraîne un coût plus élevé.

Le fonctionnement d’un système DAQ repose sur plusieurs étapes techniques successives. Les capteurs transforment les phénomènes physiques en signaux électriques. Ces signaux sont ensuite conditionnés pour être adaptés au traitement, notamment via des opérations de filtrage ou d’amplification.

Le convertisseur analogique-numérique transforme ces signaux en données exploitables. Le logiciel assure ensuite l’enregistrement, le traitement et la visualisation des données. Cette chaîne permet d’obtenir des informations mesurables et exploitables en temps réel ou différé. Le système peut fonctionner de manière autonome, sans ordinateur externe, grâce à l’intégration d’un système d’exploitation embarqué.

Les capteurs assurent la conversion des phénomènes physiques en signaux électriques. Ils permettent la mesure de paramètres comme la température, la pression, la déformation ou la vibration.

Le conditionnement du signal adapte les signaux issus des capteurs. Cette étape inclut l’amplification, le filtrage ou la linéarisation afin de garantir une transmission exploitable des données.

Le convertisseur transforme les signaux analogiques en données numériques. Cette conversion permet l’enregistrement et le traitement informatique des mesures.

Le matériel d’acquisition regroupe les modules d’entrées/sorties et le contrôleur. Le contrôleur centralise les données issues des capteurs et peut connecter plusieurs modules pour gérer un grand nombre de voies de mesure

Le logiciel d’acquisition permet la configuration du système, l’enregistrement des données, leur visualisation et leur analyse. Il peut également intégrer des fonctions de traitement en temps réel et des outils de calcul.

Les systèmes DAQ se distinguent par plusieurs paramètres techniques :

• Nombre de modules et de canaux : capacité à connecter plusieurs modules d’entrées/sorties, avec des configurations pouvant atteindre 64 modules
• Fréquence d’échantillonnage : vitesse de mesure pouvant atteindre 100 kHz par canal selon les configurations
• Résolution de conversion : précision des mesures exprimée en bits, avec des convertisseurs pouvant atteindre 24 bits
• Gestion multi-fréquences : traitement simultané de signaux à différentes cadences (ex : température, déformation, vibration)
• Stockage des données : enregistrement en mémoire interne, sur support externe ou vers une infrastructure cloud.
• Modes d’enregistrement : acquisition continue, déclenchée ou basée sur des événements.
• Fonctionnement autonome : capacité à fonctionner sans ordinateur externe grâce à un système embarqué.

Les systèmes DAQ intègrent plusieurs interfaces de communication pour s’adapter aux environnements industriels. Les principales interfaces incluent :

• Ethernet
• CAN
• Modbus
• ProfiNet
• EtherCAT.

Les protocoles de communication permettent l’échange de données avec des systèmes externes ou des plateformes de traitement. Les solutions incluent des protocoles comme OPC UA, MQTT ou DDS. Les données peuvent être stockées localement ou transférées vers le cloud. Cette configuration permet un accès distant et une exploitation centralisée des informations.

Un système DAQ permet de mesurer un large ensemble de grandeurs physiques et électriques.

• température
• tension
• courant
• pression
• vibration
• déplacement
• vitesse

Ces mesures sont réalisées à partir de capteurs qui convertissent les phénomènes physiques en signaux électriques. Les modules d’entrées/sorties sont compatibles avec différents types de capteurs, comme les thermocouples, les jauges de contrainte ou les capteurs de résistance.

Les systèmes d’acquisition de données sont intégrés dans plusieurs secteurs industriels pour des applications de mesure, de test et de surveillance :

• Mobilité et automobile : utilisation pour les tests de véhicules, le suivi des batteries, les essais sur groupes motopropulseurs et l’analyse du comportement des composants en conditions réelles.
• Aéronautique et spatial : mise en œuvre pour les essais moteurs, les tests structurels et l’intégration des systèmes embarqués. Les mesures portent sur les contraintes mécaniques, les vibrations et les températures afin de contrôler le comportement des structures et des équipements.
• Énergie : exploitation pour la surveillance des installations énergétiques, incluant les éoliennes, les centrales photovoltaïques et les réseaux. Les systèmes DAQ assurent le suivi des performances, la détection des variations et l’analyse des conditions de fonctionnement
• Génie civil : utilisation pour la surveillance des structures telles que les ponts, les bâtiments ou les infrastructures. Les données collectées concernent les déformations, les contraintes et les vibrations afin d’évaluer l’état des structures dans le temps.
• Industrie et production : intégration dans les lignes de production pour le contrôle des processus, le suivi des machines et la collecte de données sur les paramètres de fonctionnement. Les systèmes permettent d’assurer la continuité des mesures et l’analyse des performances des équipements.
• Laboratoire et recherche : utilisation pour les essais expérimentaux, les protocoles de mesure scientifique et l’enregistrement de données sur des phénomènes physiques. Les centrales DAQ permettent de suivre des variables sur des durées longues, d’analyser les résultats et de valider des hypothèses dans des environnements contrôlés.

Le choix dépend de l’usage :

• test en laboratoire
• surveillance d’équipements
• mesure embarquée
• contrôle de production

Chaque application implique des contraintes spécifiques en termes de précision, vitesse et environnement.

La précision dépend de la résolution du convertisseur et de la qualité du conditionnement du signal. Les mesures de température ou de pression nécessitent des exigences différentes.

Les conditions d’utilisation influencent le choix :

• environnement industriel
• présence de vibrations
• température ambiante
• installation fixe ou mobile

Les systèmes modulaires permettent d’ajouter des voies ou des fonctions. Cette capacité est utile dans les projets évolutifs ou les installations à long terme. Elle distingue ces systèmes des centrales d’acquisition, qui regroupent les fonctions de mesure dans un seul équipement avec une configuration fixe.