Choisir le matériel d'acquisition : carte PCI, E/S USB ou E/S Ethernet

La même tâche de mesure peut souvent être réalisée avec une carte DAQ PCI ou PCI Express insérée dans le PC de test, un module d'E/S USB placé à côté d'un ordinateur portable, ou un module d'E/S Ethernet installé près de l'objet testé. Ces trois formats se comportent très différemment en fréquence d'échantillonnage, en synchronisation, en isolation et en câblage. Cet article passe en revue les critères essentiels pour choisir le matériel DAQ d'un banc d'essai ou d'un laboratoire, et montre où s'intègrent les cartes et modules ICP DAS.

Fréquence d'échantillonnage et échantillonnage simultané

Le théorème de Shannon impose une fréquence d'échantillonnage supérieure à deux fois la fréquence la plus élevée du signal. En pratique, on échantillonne nettement plus vite, et il faut soit un filtre anti-repliement, soit un signal sans contenu au-delà de la moitié de la fréquence d'échantillonnage.

Vérifiez si la fréquence est indiquée par voie ou au total. De nombreuses entrées multicanaux partagent un même convertisseur entre les voies. L'ET-2217H, par exemple, échantillonne à 8 kHz au total : 1 kHz par voie avec les huit voies actives, ou 8 kHz sur une seule voie. Une entrée à balayage introduit aussi un léger décalage temporel entre les voies, ce qui compte lorsque l'on compare des phases, par exemple entre tension et courant.

L'échantillonnage simultané supprime ce décalage. Les cartes PCIe-8620 et PCIe-8622 échantillonnent simultanément 8 ou 16 voies à 200 kS/s par voie, avec une résolution de 16 bits. Via Ethernet, le PET-7H16M propose 8 voies de 16 bits échantillonnées simultanément à 200 kS/s chacune, et le PET-7H24M 4 voies différentielles de 24 bits à 128 kS/s chacune.

Exemple : huit sorties de capteurs ±10 V dont le contenu va jusqu'à 5 kHz nécessitent nettement plus de 10 kS/s par voie, capturés au même instant. L'ET-2217H est trop lent pour ce cas. Une PCIe-8620 dans le PC de test ou un PET-7H16M à côté du banc couvre ce besoin avec de la marge.

Latence et transfert des données

Fréquence d'échantillonnage et latence sont deux notions différentes. Une carte ou un module de streaming peut acquérir des données à une cadence précise, cadencée par le matériel, tout en les transmettant à votre programme par blocs.

• Cartes PCI et PCIe stockent les échantillons dans une FIFO embarquée, par exemple 8 192 échantillons sur les PCI-1802LU et PCI-2602U, et sont lues par scrutation, interruption ou DMA selon le modèle. C'est le chemin le plus court entre le signal et votre logiciel de test.
• E/S USB, comme l'USB-2026, utilisent l'USB 2.0 pleine vitesse (12 Mbit/s) et conviennent à des lectures de quelques dizaines ou centaines d'échantillons par seconde, comme son mode rapide à 200 Hz, plutôt qu'à la capture de formes d'onde.
• E/S Ethernet fonctionnent généralement en mode commande-réponse : le module échantillonne dans sa table de registres Modbus, et l'hôte lit les dernières valeurs lorsqu'il le demande. L'ET-2217H et les modules PET-7H prennent aussi en charge le streaming TCP de blocs d'échantillons continus. Le streaming offre un débit élevé, mais la taille des blocs ajoute un retard, ce qui le rend plus adapté à l'enregistrement qu'à une régulation rapide en boucle fermée.

Isolation, distance et nombre de voies

L'isolation protège le PC et la mesure contre les différences de potentiel de masse et les transitoires issus de moteurs ou d'électronique de puissance. Exemples : isolation de bus sur la PCIe-8620 (2500 VDC) et la PISO-813U (3750 Vrms), isolation E/S de 3000 VDC sur les modules analogiques ET-2200 comme l'ET-2217H, isolation voie à voie de 3000 VDC sur l'ET-2217CI, et isolation interne au module de 3000 VDC sur l'USB-4018HS.

La distance détermine où doit se trouver l'électronique. Avec une carte PC, chaque câble capteur remonte jusqu'au PC, qui capte le bruit sur les longues liaisons de signaux de faible niveau. Les câbles USB sont limités à environ 5 m sans rallonge active. Ethernet autorise 100 m par segment en cuivre, et le commutateur 2 ports des modules ET-2200 permet de chaîner les modules le long d'une ligne d'essai.

Le nombre de voies est simple à gérer sur une carte tant qu'une seule carte suffit. La PCI-AD64SU propose 64 entrées asymétriques ou 32 entrées différentielles de 16 bits, avec 1 MS/s sur une voie fixe et 250 kS/s en balayage. Son commutateur Card ID permet au logiciel de distinguer des cartes identiques dans un même PC.

Logiciel et pilotes

Vérifiez la prise en charge des pilotes avant de comparer les spécifications. Des cartes comme les PCI-1802LU et PCI-1602U sont prises en charge sous Windows, Linux et DOS, avec une DLL, un contrôle ActiveX et des programmes d'exemple pour C++, Delphi, Visual Basic, C#.NET, VB.NET et LabVIEW. L'USB-2026 est livré avec une bibliothèque API pour Windows et Linux ; l'USB-4018HS utilise un port COM virtuel et Modbus RTU. Les modules Ethernet utilisent Modbus TCP, et les modèles ET-2200 ajoutent MQTT et un serveur web. Pour le streaming TCP, l'ET-2217H et le PET-7H16M disposent de SDK pour Windows (avec des démonstrations Python et une boîte à outils LabVIEW) et Linux.

Choisir le matériel DAQ : comparaison côte à côte

Quelles gammes de produits ICP DAS conviennent

• Cartes DAQ : cartes multifonctions PCI universelles (séries PCI-1202, PCI-1602 et PCI-1802, PCI-2602U), cartes PCI Express (PEX-1202, PCIe-8620, PCIe-8622), la PCI-AD64SU à 64 voies et la PISO-813U isolée. Choisissez-les pour des fréquences d'échantillonnage élevées et un échantillonnage simultané.
• Modules d'E/S USB : la carte multifonction USB-2026, les modules thermocouple USB-4018HS, les modules d'E/S numériques et relais, et les unités d'extension USB-87P pour les modules d'E/S I-87K. Choisissez-les pour les bancs portables et les ordinateurs portables.
• Modules d'E/S Ethernet : la série ET-2200 avec entrées analogiques haute vitesse (ET-2217H), RTD (ET-2215H) et thermocouple (ET-2218HS-16), les versions PoE au préfixe PET-, et les modules DAQ PET-7H16M et PET-7H24M. Choisissez-les lorsque la mesure doit se trouver à proximité de l'objet testé.

Envoyez-nous votre liste de signaux, vos plages de mesure, vos fréquences d'échantillonnage et vos distances à notre équipe commerciale technique, qui vous proposera une combinaison adaptée.