Application pour le calcul du bruit thermique

Bonjour tous le monde,

Dans ce monde, il n'y a pas de parfait ! Ce que mène la vie dure aux traiteurs de signaux.
Car pratiquement il est impossible de trouver un signal parfait, ou signal sans bruit.
Comme qu'il est un facteur très important dans la conception de nombreux appareils électroniques / applications et circuits RF, il est important d'être en mesure de calculer les valeurs de bruit dans les conditions de travail de ces appareils..

Je m’intéresse dans cette article au calcul du bruit Thermique 

Phénomène d'agitation thermique

Vous pouvez consulter Wikipédia pour plus d'informations a propos le bruit thermique.


Les calculs de bruit thermique peuvent être très utiles lors de la phase de conceptions des circuits électroniques a faible puissance ou les circuits de haute fréquence. Alors que certains intégration peut être nécessaire dans certains cas, il existe des équations simples pour la plupart des calculs requis.

Calcul du bruit thermique de base et les équations.

Le bruit thermique est un bruit blanc qui se trouve sur un spectre très large. La puissance du bruit est proportionnel à la largeur de bande. Il est donc possible de définir une équation généralisée pour la tension de bruit à l'intérieur d'une bande passante donnée ci-dessous:

Où: 
V = tension efficace intégrée entre les fréquences f1 et f2 
R = composante résistive de l'impédance (ou résistance) Ω 
T = température en degrés Kelvin 
(Kelvin est absolue échelle zéro donc Kelvin = Celsius + 273,16) 
f1 & f2 = inférieur et supérieur limites de la bande passante requise

Pour la plupart des cas, la composante résistive de l'impédance reste constante sur la bande passante requise. Il donc possible de simplifier l'équation de bruit thermique à:

Où: 
B = largeur de bande en Hz

Calculs de bruit thermique pour la température ambiante

Il est possible de calculer les niveaux de bruit thermique pour la température ambiante, 20 ° C ou 290 ° K. Ceci est le plus couramment calculé pour une bande passante de 1 Hz, comme il est facile de mettre à l'échelle à partir d'ici en tant que puissance de bruit est proportionnelle à la bande passante. L'impédance la plus courante est de 50 Ω.

Application développé:

Cette application permet de calculer la valeur estimé du bruit thermique dans une résistance.

Calculatrice du bruit thermique 

Vous pouvez télécharger cette application d'ici.


Plus d'informations: imedelmottakel@gmail.com

Comment mesurer des températures négatives avec un capteur LM35 et un PIC 16F877 ?

J'ai remarqué que la plupart des projets réalisés en titre "Projet Fin d'Etudes" ont une partie d'acquisition de la température.
La plupart entre eux oubliaient de mesurer la température négative ( température < 0 °C ) ce que provoque un mal-fonctionnement en hiver.
Je veut présenter par cet article comment mesurer une température négative en utilisant le célèbre capteur LM35 et un microcontrôleur PIC 16F877.

Le capteur LM35 supporte des températures assez extrêmes (jusqu'à -55°C / +150°C), mais il n'en est pas de même pour les microcontrôleurs PIC.

Si vous soumettez un microcontrôleur PIC "classique" à ces températures extrêmes, elle va purement et simplement cesser de fonctionner ou se dégrader très rapidement. Cela est valable pour les microcontrôleurs PIC, mais aussi pour tous autres circuits électroniques fabriqués suivant les standards "grand public" (et non "industriels").

Pour information, les gammes de températures classiques en électronique sont les suivantes :

• grand public : 0°C ~ 70°C 
• industrie : -40°C ~ 85°C 
• militaire : -55°C ~ 125°C

Mesurer des températures négatives

Le montage

Pour réaliser ce montage, il va nous falloir :

• Un microcontrôleur PIC 16F877 
• Un capteur LM35 (attention, il faut bien prendre une version CZ ou CAZ, pas DZ !) 
• Un condensateur de 100nF (optionnel, mais recommandé) 
• Deux diodes 1N4148 
• Une résistance de 18K ohms (marron / gris / orange) 

Montage du capteur LM35 pour mesurer une température négative

Le principe 

Les deux diodes 1N4148 induisent une chute de tension d'environ +0.6 volt à leur borne chacune (c'est une caractéristique physique des diodes, appelée "Forward Voltage", soit +1.2 volt au total entre la masse réelle du montage et la broche GND du capteur.

Avec une masse à +1.2 volt au niveau du capteur, il est possible pour le capteur d'aller en dessous de "leur" 0 volt vu qu'il n'est pas en réalité à 0 volt, mais à +1.2 volt.

Il y a cependant un petit souci avec ce montage : la tension aux bornes des diodes varie en fonction de la température … Ce qui est embêtant pour un montage censé mesurer des températures. C'est un comportement normal pour une diode, c'est même un comportement qui est utilisé pour mesurer des températures. Sauf que dans notre cas, c'est un comportement parasite.

L'astuce pour "Annuler" cette variation de tension parasite en fonction de la température consiste à mesurer la tension au niveau de la broche GND du capteur, puis de corriger la mesure finale en faisant une soustraction dans le code pour les mésures.

Vue schématique du montage et code:

Pour commencer notre montage, nous allons câbler la broche VCC du capteur à l'alimentation 5V. On relie ensuite la broche GND du capteur en série avec les deux diodes 1N4148, puis à la broche GND.

N.B. Les diodes sont polarisées ! Elles ont un "sens". Le trait noir sur la diode indique l'emplacement de la barre verticale sur le schéma.

On continue le montage en reliant la broche GND du capteur (juste après les deux diodes), à la broche Ra0 de PIC.

Toujours pour faire les choses bien, on va venir câbler un condensateur de 100nF entre les broches VCC et GND du capteur. Il faut que le condensateur soit câblé le plus près possible du capteur pour être efficace.

On termine en reliant la sortie du capteur à la broche Ra0 avec un fil et en câblant la résistance de 18K ohms entre la sortie du capteur et la broche GND.

Le code

=> Code C pour CCS PIC C Compiler V4.12

Le code complet avec commentaires :

#include <16F877.h> #device adc=10 #FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer #FUSES HS //High speed Osc (> 4mhz for PCM/PCH) (>10mhz for PCD) #FUSES NOPUT //No Power Up Timer #FUSES NOPROTECT //Code not protected from reading #FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset #FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O #FUSES NOCPD //No EE protection #FUSES NOWRT //Program memory not write protected #FUSES NODEBUG //No Debug mode for ICD #FUSES RESERVED //Used to set the reserved FUSE bits #use delay(clock=20000000) #use rs232(baud=9600, xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7, timeout=2000) #include <math.h> #define LCD_ENABLE_PIN PIN_B0 //// #define LCD_RS_PIN PIN_B1 //// #define LCD_RW_PIN PIN_B2 //// #define LCD_DATA4 PIN_B4 //// #define LCD_DATA5 PIN_B5 //// #define LCD_DATA6 PIN_B6 //// #define LCD_DATA7 PIN_B7 #define LCD_TYPE 2 #include "LCD420.C" #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <ctype.h> #include <stdio.h> void main() { lcd_init(); setup_adc_ports(AN0_an1_an3); setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_8); delay_us(20); while(1){ set_adc_channel(0); // calculer tension1 delay_ms (10); int16 tension1 = read_adc(); set_adc_channel(1); // calculer tension2 delay_ms (10); int16 tension2 = read_adc(); signed int16 temperature = tension1 - tension2; // mesurer la difference lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"temp= %2.1f",temperature*5.*100./1023.); // afficher la temperature lcd_putc(223); //afficher la signe du C printf(lcd_putc,"C "); }}//end void main()

Le résultat

Simulation du circuit : PIC 16F877 + LCD + LM35 (température négative)

Simulation du circuit : PIC 16F877 + LCD + LM35 (température positive)

Conclusion

Il faut toujours penser à faire une circuit électrique qui fonctionne dans tous les conditions climatiques.

N'oublier jamais la signe "-"  pour l'unité °C !

=> Plus d'informations : imedelmottakel@gmail.com
=> https://www.facebook.com/Imed.Elmottakel