Présentation des modèles de capteurs TEDS IEEE 1451.4

La norme IEEE 1451.4 est de plus en plus employée pour ajouter des capacités Plug and Play à des transducteurs analogiques. Le mécanisme sous-jacent de l'identification Plug and Play est la normalisation d'un TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). Un TEDS contient les informations critiques nécessaires à un instrument ou à un système de mesure pour identifier, caractériser, communiquer et utiliser correctement le signal provenant d'un capteur analogique. Les données telles que le type de capteur, le fabricant et les informations d’étalonnage ne sont que quelques-unes de ce qui peut être stocké sur un TEDS. Le TEDS peut être déployée pour un capteur de deux façons. Premièrement, le TEDS peut résider dans la mémoire embarquée, généralement une EEPROM, au sein du transducteur analogique, tel que défini dans la norme IEEE 1451.4. Deuxièmement, un TEDS virtuel peut résider dans un fichier séparé, que vous pouvez télécharger d'Internet. Ce concept de TEDS virtuel confère les avantages du TEDS standard à d'anciens capteurs et applications dans lesquels la mémoire intégrée ou EEPROM n'est pas disponible.

La norme IEEE 1451.4 définit la méthode d’encodage des informations TEDS pour un large éventail de types de capteurs et d’applications. Afin de couvrir une gamme aussi large tout en limitant l’utilisation de la mémoire à un minimum, le concept TEDS IEEE 1451.4 utilise le concept de modèles qui définissent les propriétés spécifiques pour différents types de capteurs. Cet article décrit la structure et le contenu du TEDS IEEE 1451.4, y compris le TEDS de base et chacun de ces modèles de capteurs spécifiques.

Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation de capteurs TEDS :

• Fiabilité des données
• "Téléchargement" automatique des données du transducteur vers le logiciel
• Facilité de connectivité
• Configuration plus rapide du capteur
• Éliminer la saisie manuelle
• Standard ouvert

La spécification IEEE 1451.4 définit un TEDS comme étant constitué de plusieurs sections enchaînées pour former un TEDS complet. La première section est le TEDS de base, comprenant les informations d'identification essentielles. Typiquement, un TEDS standard IEEE qui définit les propriétés importantes pour un type de capteur particulier suit le TEDS de base. En option, ce modèle TEDS standard peut être suivi d’un modèle d’étalonnage. Les sélecteurs deux bits dans les données TEDS indiquent la section suivante. Enfin, la section finale du TEDS est spécifiée comme zone utilisateur ouverte.

Les données TEDS qui sont programmées dans une EEPROM, par opposition à un fichier TEDS virtuel, incluent également une valeur de somme de contrôle, qui n’est pas incluse dans la figure 1.

Les 64 premiers bits du transducteur TEDS sont les TEDS de base. Le TEDS de base identifie de manière unique le transducteur et inclut l'ID du fabricant (14 bits), le numéro de modèle (15 bits), la lettre de version (code de caractère 5 bits), le numéro de version (6 bits) et le numéro de série du périphérique (24 bits). Ces données sont organisées selon le format décrit dans le tableau 1 dans une mémoire non volatile.

Tableau 1. Contenu TEDS de base

	Longueur de bit	Gamme admissible
ID du fabricant	14	17 - 16381
Numéro de modèle	15	0-32767
Lettre de la version	5	A-Z (type de données Chr5)
Numéro de version	6	0-63
Numéro de série	24	0-16777215

NOTE — De nombreux transducteurs sont fabriqués à l'aide des versions préliminaires (D0.9x) de cette norme, qui décrivaient un format différent pour le TEDS de base de celui utilisé dans cette norme. Pour en savoir plus à ce sujet, voir l'annexe A.

L'ID du fabricant est une liste de fabricants. Plusieurs ID sont attribués aux premiers adoptants, et les attributions futures seront gérées par l’IEEE. Ces attributions d'ID seront également disponibles dans un fichier texte ASCII disponible auprès de l'IEEE ou des fournisseurs de logiciels. Le logiciel peut utiliser ce fichier pour afficher les noms des fabricants. Les valeurs 0-16 et 16382-16383 sont réservées à des utilisations spéciales, telles que des listes de nœuds dans une configuration à plusieurs nœuds et des modèles définis par l'utilisateur.

L'application et l'affectation des autres TEDS de base sont laissées à la discrétion du fabricant. Plus précisément, le numéro de modèle peut être défini comme une énumération du nom du modèle pour un fabricant donné. Cette énumération peut être disponible auprès des fabricants sous forme de fichier ASCII pour les applications logicielles.

La norme définit un ensemble de modèles pour les classes courantes de transducteurs répertoriées dans le tableau 2. Les modèles 25 à 39 sont des modèles de type transducteur qui contiennent les propriétés nécessaires pour les types spécifiques de transducteurs. Les modèles 40, 41 et 42 sont des modèles d'étalonnage et peuvent être utilisés avec l'un des modèles de type transducteur.



Les tableaux des sections suivantes résument le contenu de chaque modèle standard IEEE. Chaque ligne de la table correspond à une commande de propriété (désignée dans les modèles avec le signe %) ou commande de contrôle qui utilise des bits du TEDS, comme Sélectionner une condition. La première colonne de nombreux tableaux, intitulée Sélectionner, indique les différentes conditions pour Sélectionner des conditions dans les modèles. Par exemple, une condition Sélectionner 2 bits lue dans le TEDS peut avoir quatre conditions différentes, chacune contenant une section de modèle utilisée pour la valeur de condition Sélectionner correspondante.

Les tableaux détaillent également le nombre de bits utilisés pour chaque propriété, le niveau d'accès (utilisateur, étalonnage ou identification) et le type de données. Les types de données utilisés dans ces modèles standard sont résumés dans le tableau 3.

Tableau 3. Types de données utilisés dans les modèles standard IEEE

ConRes et ConRelRes fournissent une méthode de codage des valeurs non entières avec une utilisation minimale des bits en définissant une gamme limitée sur laquelle les bits sont mappés. La gamme et la résolution des propriétés ConRes et ConRelRes sont répertoriées dans le modèle.

Modèle 25 : Accéléromètre et capteurs de force
Ce modèle est conçu pour être utilisé avec des accéléromètres dynamiques et des transducteurs de force alimentés en courant constant, ou IEPE.

Modèle 27 : Microphones (avec préamplificateurs intégrés)

Ce modèle est destiné aux microphones de mesure qui incluent un préamplificateur intégré. Typiquement, ces périphériques auront une interface alimentée par courant constant, ou IEPE.

Modèles 26, 28, 29 et 43

Les modèles 26 et 43 sont destinés aux amplificateurs de charge, avec la disposition de décrire un transducteur piézoélectrique attaché, soit un accéléromètre, soit un transducteur de force. Modèle 28 est un modèle de préamplificateur de microphone, qui peut spécifier une capsule de microphone attachée. Modèle 29 est un modèle décrivant un microphone capacitif.

Les détails concernant le contenu et la composition des modèles 26, 28, 29 et 43 sont inclus dans l’annexe A de la spécification IEEE 145.14.

Modèle 30 : Modèle de sortie de tension de haut niveau

Ce modèle est un modèle polyvalent conçu pour être utilisé avec une large gamme de capteurs. Presque n'importe quel capteur ayant une sortie de tension analogique peut utiliser ce modèle. La première condition Sélectionner 6 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (telles que PSI, N, m/s², mm, %, etc.).

Modèle 31 : Modèle de sortie de boucle de courant

Tout comme le modèle de sortie de tension, ce modèle est un modèle polyvalent conçu pour être utilisé avec une très large gamme de capteurs. Presque n'importe quel capteur avec une sortie de boucle de courant (généralement 4-20 mA ou 0-20 mA) peut utiliser ce modèle. La première condition Sélectionner 6 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (telles que PSI, N, m/s², mm, %, etc.).

Modèle 32 : Modèle de capteurs à sortie résistive
Ce modèle est un modèle polyvalent destiné à tout capteur dont la sortie électrique est une résistance variable. Si un capteur résistif est configuré comme potentiomètre, le modèle 39 peut être plus approprié. La première condition Sélectionner 6 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (telles que PSI, N, m/s², mm, %, etc.).

Modèle 33 : Modèle de capteurs de pont

Le modèle de capteurs à pont s'utilise avec n'importe quel capteur dont l'interface de sortie électrique est un pont résistif avec une sortie linéaire. Par exemple, cela peut être une cellule de charge, un capteur de pression ou un accéléromètre. La première condition Sélectionner 6 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (telles que PSI, N, m/s², mm, %, etc.).

Modèle 34 : Modèle CA LVDT/RVDT
Le modèle de capteurs à pont s'utilise avec des capteurs de transformateur différentiel linéaire (LVDT) et de transformateur différentiel de rotation (RVDT) basés sur du courant AC. La première condition Sélectionner 3 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (m, mm, pouces, radians ou degrés, par exemple).

Modèle 35 : Modèle de jauge de contrainte

Le modèle de jauge de contrainte est destiné aux jauges de contrainte utilisées dans une configuration de mesure en pont. Tandis que la mise à l'échelle des lectures à partir du pont s'appuie sur le facteur de jauge, et peut ou non être linéaire, les propriétés des gammes physiques et électriques minimales et maximales sont toujours incluses dans la définition de la gamme de fonctionnement du capteur.

Les jauges de contrainte sont uniques dans la mesure où de nombreux paramètres de mesure sont déterminés par la manière dont les jauges sont installées et montées. Par conséquent, le modèle inclut plus de propriétés qui sont déterminées par la configuration de mesure et par la propriété pour laquelle la jauge est montée. Le coefficient de Poisson, le module de Young et le type de pont en sont des exemples.

Modèle 36 : Modèle de thermocouple

Le modèle de thermocouple inclut la désignation de la gamme de mesure, la gamme de sortie électrique ainsi que le type de thermocouple. Aucune spécification détaillée des courbes de thermocouple non-standard n'est incluse dans ce modèle.

Modèle 38 : Modèle de thermistance

Le modèle de thermistance spécifie l'opération d'une thermistance en utilisant l'équation de la thermistance Steinhart-Hart.

Modèle 37 : Modèle de détecteur de température à résistance

Le modèle RTD, par le biais de la case de sélection CURVE RTD, permet la spécification d'une CURVE DIN standard (cases 0 à 5) ou d'une CURVE personnalisée (cases 6 et 7) en utilisant les coefficients Callendar-Van Dusen.

Modèle 39 : Modèle de diviseur potentiométrique-tension

Tempate 39 est destiné aux capteurs dont les sorties sont configurées comme un potentiomètre, dans une configuration de diviseur de tension résistif. La première condition Sélectionner 6 bits indique la mesure physique et les unités correspondantes (telles que PSI, N, m/s², mm, %, etc.).

La norme IEEE comprend trois modèles standard désignés comme modèles d'étalonnage que vous pouvez utiliser avec l'un des modèles de transducteurs standard de la section précédente. La table d'étalonnage et les modèles de CURVE d'étalonnage fournissent des mécanismes permettant de spécifier complètement les courbes d'entrée/sortie pour le capteur.

Le modèle de table d'étalonnage (ID = 40) permet d'inclure plusieurs paires de données pour spécifier la fonction entrée-sortie du capteur. Le modèle de table d'étalonnage utilise les valeurs physiques et électriques minimales et maximales contenues dans le modèle de transducteur standard et spécifie un nombre arbitraire (valeur n du tableau 16) de paires de données dans ces gammes.

Calibration CURVE Template (ID = 41) permet de spécifier la fonction entrée-sortie du capteur comme une CURVE multipolynomiale multi-segments. Calibration CURVE Template utilise les valeurs physiques et électriques minimales et maximales contenues dans le modèle de transducteur standard, et spécifie un nombre arbitraire de courbes polynomiales dans ces gammes.

Le modèle de table de réponse en fréquence (ID = 42) permet de spécifier la fonction de réponse en fréquence du capteur comme un ensemble de paires de données amplitudge-fréquence.

De nombreux transducteurs sont utilisés avec une version préliminaire de la norme IEEE 1451.4 désignée comme v0.9. Les TEDS de ces capteurs utilisent un format différent pour le TEDS de base ainsi que différents modèles. Bien que des modèles avec les valeurs d'ID 0 à 24 aient été utilisés, les tableaux suivants résument les anciens modèles les plus populaires, ainsi que les TEDS de base utilisés dans ces capteurs.

Tableau 19. Contenu TEDS de base pour les anciens capteurs v0.9

	Longueur de bit	Gamme admissible
ID du fabricant	12	17 - 4095
Numéro de modèle	16	0-65535
Lettre de la version	5	A-Z (type de données Chr5)
Numéro de version	6	0-63
Numéro de série	24	0-33554431

Voir aussi :

Lecture de capteurs TEDS intelligents et de fichiers TEDS virtuels dans LabVIEW