Conditionneur de signal d'entrée : amplifier, filtrer, isoler, convertir pour une mesure précise
Un conditionneur de signal d'entrée s'intercale entre un capteur/transducteur et le système de mesure/contrôle (DAQ, PLC, DCS, MCU). Il transforme les signaux bruts en entrées propres, standardisées et sûres.
Fonctions principales
| Fonction | But | Circuit typique |
|---|---|---|
| Amplification | Booster les signaux µV/mV (thermocouple, jauge de contrainte) vers la plage ADC (0–5 V, ±10 V) | Ampli d'instrumentation (INA826, AD8421) |
| Atténuation | Réduire les hautes tensions (±100 V) à des niveaux sûrs | Diviseur résistif, ampli atténuateur |
| Filtrage | Éliminer le bruit (50/60 Hz, RFI, repliement spectral) | Filtres actifs PB/PH/PB/Notch (Sallen-Key, MFB) |
| Linéalisation | Corriger la non-linéarité du capteur (RTD, thermistance) | Table de correspondance, polynôme, circuit analogique |
| Adaptation d'impédance | Capteur haute impédance → ADC basse impédance (éviter l'effet de charge) | Buffer (suiveur de tension) |
| Isolation | Couper les boucles de masse, protéger des transitoires HT | Optocoupleur, transformateur, capacitif (ISO124, ADuM) |
| Mise à l'échelle/Décalage | Adapter la plage capteur à l'étendue ADC (ex. 4–20 mA → 1–5 V) | Ampli op décalage de niveau |
| Conversion | Courant→Tension, Tension→Courant, Analogique→Numérique (ADC), Numérique→Analogique (DAC) | Ampli transimpédance, convertisseur V/I, ADC SAR/Delta-Sigma |
Formats
- Module/Rail DIN : Industriel (Phoenix Contact, Weidmüller, Pepperl+Fuchs).
- CI/Puce : Chaîne de signal intégrée (ADI, TI, Maxim) — ex. AD8237 (IA + filtre).
- Niveau carte : Frontal carte DAQ (NI, Keysight, Advantech).
Considérations de conception
- Budget de bruit (CMRR, PSRR, bruit 0,1–10 Hz).
- Bande passante vs temps de stabilisation.
- Alimentation (boucle 4–20 mA vs auxiliaire).
- Zone dangereuse (barrières de sécurité intrinsèque).
- Traçabilité d'étalonnage.
Entrée poubelle, sortie poubelle. Le conditionneur est là où l'intégrité du signal se gagne ou se perd.