1) Schéma
d’ensemble
Détails des différents
blocs du bracelet
1) Capteur
de température
Nous
recherchons un capteur de très grande précision ( ≤ 0,1 °C)
Avec une plage de mesure très
faible [26 à 44] .
Pour l’instant, nous commençons
l’étude avec le LM335 (ce composant est disponible dans l’école). Ce composant
possède une sensibilité de 100 mV/ °C ( ou
10 mV/ °C).
Nous
devons donc obtenir en sortie du capteur une plage de tension de [2,6V à 4,4V]
ou [0,26 à 0,44 ]V.
Ce capteur (LM335) est inséré
dans le montage suivant :
Nota : Ce montage est juste
pour l’étude.
2) Module
de mise en forme du signal
Ce module
permet d’adapter la tension en sortie du capteur de température au
convertisseur numérique analogique.
Pour adapter correctement la plage de tension de sortie
Supposons que Vref est égale à 2 V => plage (0 à 2V) en
entrée du CAN plage de 0,26 à 0,44V en sortie du capteur de température.
X: gain en tension
d: tension de décalage
0,44X+d=(Vref) 2
(1) température minimum
0,26X+d=0 (2) température maximum
=> d= -0,26X
0,44X-0,26X=2
0,44-0,26
0, 18X=2
=> X=2/0,18
X= 11,1
d= -2.8889 V
en prenant X= 11
d=-0,26*11
-2,86V
3) Convertisseur
Analogique Numérique
Le
CAN permet de convertir une tension analogique de 0 à une tension de référence
(à déterminer) en une série de bits.
Dans notre cas le CAN disposera
de 8 bits en sortie à cause du circuit PN511 qui fonctionne sur 8 bits.
Exemple :
Vref correspond à 11111111 ou 2^8 = 256 en décimal
0 V correspond à 00000000 ou 0 en décimal
Résolution :
La résolution est donné
par :Vref/256
(avec Vref 2V : 7,8 mV par
bit => a peu près 1°C
pas très bon)
Vref/256 ≈ 0,05 °C à 0,1°C /bit => 0,5mV à 1mV /bit
Vref = 0,256 ou 0,128 V
Faible faut il donc un si grand
gain?
Est-ce qu’un convertisseur 8 bits
peut travailler avec cette tension de référence ?
Nous
voulons ne pas perdre en précision. Nous n’avons pas de contrainte de timing :
la température est une grandeur physique qui varie très lentement.
Nota : Nous pouvons disposer
d’un CAN intégré dans le microcontrôleur (PIC 18F).
4) Microcontrôleur
Nous
devons choisir un microcontrôleur disposant :
- d’une entrée d’interruption
- d’un ou deux ports 8 bits
- d’un mode veille faible
consommation
- alimenté comme le circuit
PN511 : 3 à 3,6V
- Programmé en langage C (nous
n’aurons pas besoin de réécrire tout le programme si nous changeons au dernier
moment ou plus tard de microcontrôleur).
Nous
partons pour l’instant sur un PIC 18F
car ce PIC possède un CAN intégré ; de plus nous avons à l’école une
plaque de développement de PIC, pour finir nous avons déjà utilisé un de ces
PIC dans un projet de l’année dernière.
Organigramme présentant le programme du
microcontrôleur :
5) Circuit
intégré PN511
Ce circuit
est un circuit intégré qui nous est fourni par NXP, il permet d’envoyer 8 bits selon
le protocole NFC (Near Field Communication) à une fréquence de 13,56 MHz.
Alimenté de 3V à 3,6V.
Consommation totale : Ptot=200mW
Débit de transmission : 106, 212, 424 kbit/s
6) Interrupteur
Cet
interrupteur permet à l’utilisateur de valider l’émission de la température.
Lorsque l’utilisateur n’a pas appuyé sur ce bouton le
circuit PN511, le CAN ainsi que le microcontrôleur sont en mode veille (mode de
faible consommation d’énergie).
7) Batterie
Nous
avons besoin d’une batterie avec une tension approximative de 3 V.
La batterie doit être peu encombrante avec une autonomie
convenable.
Nous devons pouvoir couper l’alimentation de tous les
modules sauf du microcontrôleur et du circuit PN511 à l’aide du
microcontrôleur.
Solution proposé : Utilisation d’un transistor en
commutation (bipolaire, MOSFET, FET) commandé par une des sorties du
microcontrôleur qui coupe l’alimentation du capteur de température.
8) Module
d’émission
L’émission d’un signal à partir
de la puce NFC
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