Exemples d'applications concrtes de test,

de mesure et de contrle

Patrick RENARD

National Instruments France

2, rue Hennape 92735 Nanterre Cedex, France

1. Lnergie

Sil est un domaine qui a le vent en poupe

actuellement, cest bien celui de lnergie. Nous savons

tous que lnergie reprsente lun des dfis majeurs du

XXIme sicle pour lhumanit. Cest un secteur en

plein dveloppement, gros demandeur de comptences

techniques, et dans lequel linnovation est cruciale. Il

sagit bien sr dtudier et doptimiser les nergies

renouvelables mais il est tout aussi important de

maitriser lnergie, son stockage, son transport et sa

consommation.

1.1. Rgulation de la production dnergie dun systme houlo-moteur

On trouve beaucoup dapplications destines valuer

le rendement de certaines techniques de gnration

dnergie : photovoltaque et olienne bien sr, mais

galement gothermique ou encore houlo-motrice,

comme avec lapplication qui suit, dveloppe par une

start-up innovante GEPS TECHNO.

Issue des mouvements dun systme flottant soumis

laction de la houle, lnergie est transmise une

turbine qui produit de llectricit via une gnratrice

accouple en direct, qui alimente des batteries qui,

elles-mmes, alimentent en continu le systme de

commande et de gestion de puissance. La source

dnergie ntant pas rgulire et continue (0-2200 W),

lapplication requiert un automate de gestion de

puissance qui intgre les donnes dentre fournies par

les capteurs et dlivre les commandes de sortie qui

permettent la rgulation du systme complet.

Figure 1 : Systme houlo moteur

Le concept a dabord t test avec les plates-formes

dE/S modulaires NI CompactDAQ (sur des maquettes

en laboratoire) et NI CompactRIO sur une premire

installation pilote teste en conditions relles. Les

logiciels embarqus sont LabVIEW Real-Time pour la

partie capteurs et donnes dentre et LabVIEW

Rsum : Dans tous les domaines de la recherche et de lindustrie, il est indispensable de mettre en

uvre des systmes de mesure et souvent aussi de contrle/commande, qui emploient les talents des

ingnieurs forms dans nos coles aux matires scientifiques et techniques. Il peut sagir de mettre en

place des exprimentations pour valider des thories scientifiques, de raliser le prototypage de

nouveaux produits, doptimiser des processus de fabrication, de rduire la consommation nergtique,

de tester des appareils en fin de chaine de fabrication, et bien dautres choses encore, parfois

surprenantes.

Cet article rpertorie des applications diverses et varies, effectivement mises en uvre dans la

recherche et dans lindustrie, dans le but dinspirer les professeurs qui souhaitent mettre en place des

TPs ou des projets pdagogiques pertinents. Il a t rdig partir darticles dutilisateurs dcrivant

des applications de conception de systmes de mesure, de test, de contrle ou embarqus. Vous pourrez

vous reporter ces articles complets pour en savoir plus sur telle ou telle application.

Rcentes et souvent innovantes, ces applications sont dveloppes avec les matriels et logiciels de

National Instruments ; lesquels sont dailleurs souvent utiliss aussi dans les lyces, les universits et

les coles dingnieurs, comme vous pourrez le voir dans les articles qui suivent celui-ci et qui rentrent

davantage dans le dtail.

FPGA pour la gestion de llectronique de puissance.

Avec le CompactRIO, le dispositif intgre un systme

embarqu compact et programmable distance. La

commande lectronique de puissance a pu tre prise en

charge par le FPGA, lensemble fonctionnant en temps

rel, avec une consommation infrieure 10 W.

1.2. Dtection de zones gradient thermique optimal pour la rcupration d'nergie

Autre source dnergie potentielle : la route ! En

France, la densit de flux dnergie solaire est de

lordre de 1400 kWh/m2/an. Le seul rseau des routes

nationales, avec ses 10 000 km, reprsente une surface

denviron 140 km2, correspondant une nergie solaire

potentielle d'environ 2.1011

kWh/an, soit la

consommation lectrique annuelle de 28 millions

dappartements.

Pour apprcier les effets thermiques de cette nergie

solaire, le LRPC Nancy-ERA 31 a instrument un

vhicule dnomm Thermoroute, avec des sondes

atmosphriques embarques et des camras

thermiques. Une interface unique a t dveloppe sous

LabVIEW, couple un chssis NI CompactDAQ

quip de modules dE/S ddis, et utilisant un toolkit

pour camra thermique.

La fiabilit de la solution matrielle et logicielle a

permis de conduire des auscultations sur plusieurs

mois. Un compteur permet d'accder au nombre de

prises de vue infrarouges ralises, et de calculer la

distance ausculte. Une golocalisation des mesures est

galement possible par rcupration des donnes d'un

GPS via le port srie RS-232.

Cette auscultation

peut aisment tre

applique du

suivi priodique

pour analyser le

comportement

thermique de

btiments en zone

urbaine, ou pour

mieux apprcier les

lots de chaleur

urbains.

Figure 2 : Vhicule Thermoroute

1.3. Contrle/commande dun systme de chauffage par gothermie

Une autre source dnergie renouvelable nettement plus

mature, la gothermie, ncessite la mise en place de

systmes de contrle/commande. En loccurrence,

lobjectif de lapplication qui suit tait de rnover une

installation gothermique permettant le chauffage

dune piscine et de btiments en continu et tout au long

de lanne.

La socit dingnierie NRYS a t mandate pour

prendre en charge le systme dacquisition de donnes,

de rgulation et de supervision. Celui-ci, bas sur du

matriel NI CompatcDAQ, comprend 36 entres

analogiques ( 10 Hz), 75 entres logiques et 1 entre

de comptage. Ct gnration, 16 sorties analogiques,

40 sorties logiques, 100 voies oprateurs et 20 voies de

calcul sont utilises. Ct logiciel, lapplication est

base sur une suite logicielle nomme VASCO,

dveloppe par NRYS sous NI LabVIEW.

Lapplication, pilote par le PC de supervision, sous

Windows, peut tre contrle distance par internet et

peut envoyer automatiquement un SMS en cas de

problme.

1.4. Caractrisation de la performance nergtique de constructions en bois

Le dfi de lnergie repose aussi sur loptimisation de

la consommation. Dans cette application, il sagit de

dterminer un modle mathmatique sur les changes

thermiques et hygromtriques dans les btiments en

bois.

Pour ce faire, le CRITT Bois a dvelopp un systme

de mesure autonome et communiquant, destin tre

dupliqu sur plusieurs sites. Il utilise des capteurs

numriques peu coteux (environ 15/capteur) pour

acqurir, en plusieurs centaines de points, des

tempratures au 1/10me

de C et des humidits

relatives au 1/10me

de %.

La difficult a t de communiquer avec un protocole

de type I2C impos par le constructeur du capteur.

Cest pourquoi le choix du matriel sest port sur un

systme CompactRIO. Le circuit FPGA quil intgre

permet en effet dimplmenter tout type de protocole

de communication en association avec un module

dE/S numriques. Un seul chssis CompactRIO

(quip de 8 modules) permet de grer 248 capteurs,

cest--dire dans le cas de cette application 248

tempratures et 248 humidits relatives.

Des fonctions dasservissement par PID ont t

galement intgres, afin de rguler les enceintes

climatiques pour des essais prcis en laboratoire sur les

changes thermiques et hygromtriques.

Les chssis CompactRIO, au nombre total de 14, sont

implants sur 7 sites dans tout l'Est de la France et

communiquent distance avec un serveur de donnes.

Les conditions climatiques de chaque site sont

galement envoyes, pour mieux pondrer les valeurs

physiques reues.

Figure 3 : Caractrisation dune construction bois

1.5. Mesure et matrise de la consommation lectrique par types dusages

Lobjectif tait dindustrialiser un systme innovant de

mesure et danalyse de la consommation lectrique par

type d'usage, la fois simple, conomique et sans quil

soit ncessaire de disposer dun capteur pour chaque

appareil qualifier. La solution a consist sappuyer

sur les systmes CompactDAQ et CompactRIO pour

concevoir et dployer des systmes de mesure base

de capteurs non intrusifs positionns au niveau du

tableau lectrique de linstallation. Ce systme a valu

de nombreux prix son concepteur, la start-up

Qualisteo.

Figure 4 : Matrise de la consommation nergtique

Dans le mme domaine, on peut citer la ralisation

dun dmonstrateur de superviseur de consommation d'nergie pour le particulier dvelopp par la socit

Assystem. Cette application permet en particulier

lenvoi de conseils lutilisateur du systme pour optimiser son bilan carbone. La solution a t dutiliser la gamme de rseau de capteurs sans fil NI WSN et

LabVIEW pour un dveloppement et une mise en

uvre rapides, avec un fonctionnement au plus proche de ce que pourrait tre celui dun produit commercialisable.

Figure 5 : Optimisation de la consommation dun foyer

1.6. Analyse des performances des panneaux photovoltaques en conditions relles

dexploitation

Lobjectif de la socit Synervia tait de dterminer

avec prcision la puissance dlivre par un panneau

photovoltaque en conditions relles d'clairement et de

temprature. Dans un deuxime temps, il tait de

comparer simultanment les caractristiques de

plusieurs panneaux photovoltaques. La solution a

consist interfacer un botier dE/S USB avec une

carte lectronique de puissance, et dvelopper une

application LabVIEW pour automatiser le processus de

comparaison et fournir une synthse des performances

de chaque panneau.

1.7. Simulateur hardware-in-the-loop pour le test dun logiciel de contrle dolienne

Lobjectif de Siemens Wind Power tait damliorer le

test automatis des versions successives du logiciel de

ses systmes de contrle d'oliennes. Pour ce faire, il a

fallu crer un nouveau systme temps rel destin au

test hardware-in-the-loop (HIL) des versions du

logiciel de contrle embarqu en utilisant les logiciels

TestStand et LabVIEW, ainsi que la plate-forme

dinstrumentation PXI de NI.

Figure 6 : Contrle dune olienne

1.8. Faire des dchets mnagers une source dnergie renouvelable

Les chercheurs de lIRSTEA ont conu, sous

LabVIEW, 6 pilotes de mesures instruments afin de

suivre en continu les diffrents paramtres physico-

chimiques caractristiques de la production du biogaz.

Ceci afin de dterminer les conditions optimales

permettant de produire un maximum de gaz riche en

mthane (biogaz) partir des dchets mnagers dans

les centres de stockage de dchets.

Figure 7 : Optimisation de la production de biogaz

1.9. Autres exemples dapplication dans le secteur de lnergie

Il existe bien dautres applications encore dans le

domaine de lnergie, comme le dveloppement de

centrales dacquisition pour effectuer des campagnes

de mesures dans le cadre de diagnostics nergtiques

d'installations industrielles (CRIGEN de GDF SUEZ),

la ralisation dun banc dendurance (figure 8) pour

boite de vitesse de vhicule lectrique (Renault STA),

la caractrisation et la mise au point de pompes

chaleur (Saphir pour EDF), la simulateur nergtique

de rseaux de capteurs appliqus la surveillance de

sites sensibles par les sapeurs-pompiers (Lab-STICC

du CNRS), la mesure distance de lefficacit

nergtique de panneaux solaires (Whitfield Solar),

loptimisation des procds de culture des micro-

algues, qui tant des piges CO2 seront peut-tre nos

carburants du futur (RcosPi pour S3D), etc

Figure 8 : Banc dendurance pour boite

de vitesse de vhicule lectrique

2. Le mdical

Le mdical et plus largement les sciences de la vie

constituent un autre secteur dynamique en cette priode

de crise. Il ncessite lui aussi une utilisation tendue

de mesure et de contrle.

Dans le mdical, on peut parler de prosprit en ce qui

concerne les dispositifs mdicaux, qui sont

principalement des quipements destins au diagnostic,

voire lattnuation dune maladie ou dune blessure.

Ces appareils, qui intgrent des entres/sorties et de

llectronique embarque, ont besoin dtre conus et

tests de faon rigoureuse.

2.1. Ralisation dun banc de test gnrique multi-fonctionnel pour un quipement mdical

Le dveloppement dun appareil mdical ncessite que

plusieurs quipes travaillent en parallle. Cela inclut

des quipes dingnierie, qui doivent raliser les

diffrentes fonctions mcaniques, lectroniques et

logicielles, mais aussi les quipes de la production.

Toutes ont diffrents besoins de tests, mais dans tous

les cas il faut sinterfacer avec les entres/sorties du

systme. Cest pourquoi la socit VIVERIS a

dvelopp un banc de test gnrique compos dun PC

Windows, dun cran tactile, dun systme de mesure

de vibration, de deux cartes dE/S au format PCI, dune

douchette Laser et dun dosimtre, le tout intgr dans

une baie 19 pouces.

Ct logiciel, le banc sappuie sur le squenceur de

tests NI testStand, qui permet dutiliser des briques

mtiers existantes, comme des scripts Python ou des

programmes LabVIEW. De part la structure steps

(pas)/squence de NI TestStand, lapplicatif est

naturellement dcoup en steps systmes ralisant la

fonction mtier du client (par exemple, raliser un

examen mdical), lesquels agrgent des steps unitaires

indpendants du mtier et ralisant des fonctions

techniques (par exemple, crire sur un bus CAN,

raliser une mesure de vibration), et des squences

ralisant les tests globaux (par exemple, raliser des

examens pendant 24 heures, sassurer que les

vibrations ne dpassent pas un certain seuil, raliser les

talonnages automatiquement). Le banc est ainsi

utilisable par diffrents profils dutilisateurs.

Figure 9 : Banc de test gnrique pour applications

mdicales

2.2. Suivi de la pression dans les anvrismes de laorte abdominale traits par Stent

Plusieurs mthodes sont actuellement disponibles pour

traiter les anvrismes de laorte abdominale (AAA),

une maladie qui reprsente la troisime cause de

mortalit chez lhomme de plus de 60 ans.

La chirurgie dite endovasculaire consiste introduire

par une artre priphrique (fmorale) un Stent couvert

qui va tre dploy dans la poche anvrismale afin

dexclure lanvrisme de la circulation. Avantageuse

car peu invasive, cette technique ncessite de dtecter

lexistence de fuites ventuelles. Pour surveiller la

pression dans la poche anvrismale le projet

ENDOCOM (ETIS UMR8051 & LIP6-UMR7606) a

pour objectif de concevoir et de valider un systme de

mesure implant et tl-aliment. Un banc in vitro a t

dvelopp cet effet et instrument pour tudier la

rpartition de la pression au sein dun AAA trait par

Stent.

La chane dacquisition des signaux de mesure et leur traitement comportent une carte de mise en forme des

signaux (amplification et filtrage), lchantillonnage par une carte PCI dacquisition de donnes, qui permet lacquisition simultane sur plusieurs voies, et un

traitement sous lenvironnement LabVIEW. Une nouvelle solution est en cours de dveloppement base

dune carte intgrant un circuit FPGA PCI pour augmenter le nombre dacquisitions en parallle.

Figure 10 : Suivi de la pression dans les anvrismes

2.3. Dpistage de la dfaillance auditive chez le nouveau-n

La dtection de la dficience auditive chez le nouveau-

n est un enjeu de sant publique important et la France

envisage de rendre lexamen systmatique la

naissance.

Cest pourquoi la socit MicroVitae Technologies a

dvelopp un appareil (le V-PEA) bas sur ce quon

appelle les PEAA (potentiels voqus auditifs

acoustiques), correspondant mesurer la rponse

lectrique nerveuse de lappareil auditif suite une

stimulation acoustique. Il regroupe les fonctions de

gnration de signaux acoustiques et de captation des

rponses lectriques et assure une synchronisation

parfaite des deux fonctions qui autorisera le

moyennage des signaux recueillis. Lappareil est

compos de deux botiers dits Front-End et Back-

End . Les lectrodes sont branches sur le Front-End,

qui contient toute llectronique damplification et de

filtrage ainsi que la chane de conversion A/N et qui

permet aussi de raliser un test dimpdance entre

lectrodes. Reli au Front-End par un cble de 3 10 m

et situ, le Back-End assure linterface de dialogue et le

transfert des donnes en temps rel vers lordinateur

via sa connexion USB. Il contient aussi le stimulateur

acoustique programmable et une sortie audio pour le

casque ou linsert auditif.

Figure 11 : Dpistage de la dfaillance auditive

Grce une interface trs ergonomique ralise dans

lenvironnement LabVIEW, le praticien suit en temps rel la construction du PEAA au cours des stimulations

acoustiques dlivres au rythme de 20 60 stimuli par

secondes. Le recueil dun PEAA dure typiquement 20 30 secondes.

2.4. Dveloppement et gestion d'un environnement de stimulation en IRM Fonctionnelle (IRMf)

La technique de l'IRM Crbrale Fonctionnelle est un

des piliers de la recherche fondamentale et clinique

dans le domaine des neurosciences. Cette technique

consiste tudier les corrlations existant entre des

activations crbrales (mesures par l'IRM) et le

comportement dun sujet.

Les systmes de stimulation et de recueil de donnes

comportementales tant un vaste domaine d'tudes, de

nombreux priphriques sont commercialiss par des

socits spcialises, mais il s'agit le plus souvent de

matriels onreux.

Le Centre IRMf de Marseille a donc dcid de

dvelopper un systme intgrant de faon naturelle les

lments logiciels et matriels, tout en garantissant une

maintenance aise, la possibilit de faire voluer tout

ou partie du systme et/ou de le complter en ajoutant

de nouvelles fonctionnalits. La configuration choisie

sarticule autour dun chssis PXI quip de cartes dacquisition de donnes analogiques (pour lenregistrement des signaux acoustiques) et numriques (pour la synchronisation avec la machine

IRM), et dune carte dacquisition vido (pour le suivi de la pupille oculaire), complt par un systme de

conditionnement de signaux et un chssis

CompactDAQ (pour lacquisition de signaux physiologiques). Lapplication a t dveloppe avec LabVIEW et des modules de traitements acoustiques et

de vision.

L'environnement de stimulation dvelopp apparat

parfaitement modulaire, facile dupliquer, maintenir et

faire voluer.

Figure 12 : Environnement de stimulation en IRM

Fonctionnelle

2.5. Environnement multimodal pour la tlvigilance mdicale domicile

Dveloppe par le LRIT (ESIGETEL), la plate-forme

EMUTEL dtecte la situation de dtresse dune

personne ge vivant seule domicile en utilisant trois

modalits : capteur sur la personne, capteurs

infrarouges et analyse de lenvironnement sonore. La

solution choisie consiste utiliser le logiciel NI

LabWindows/CVI pour communiquer avec diffrentes

interfaces : RS-232, RS-485 et carte son USB pour

fusionner diffrentes informations, laide de la

logique floue.

Figure 13 : Environnement de tlvigilance mdicale

2.6. Banc de mesures de signaux biomcaniques pour lanalyse de la marche

En collaboration avec le Centre Hospitalier

Universitaire de Rouen, une quipe de l'ESIGELEC-

IRSEEM a dvelopp un logiciel de traitement des

donnes issues dune plate-forme danalyse de la

marche.

Figure 14 : Banc de mesures de signaux biomcaniques

L'objectif mdical consiste mettre en vidence des

pathologies comme des problmes de genoux, de

cheville ou de dos, et des troubles de lquilibre.

Lapplication a t dveloppe avec LabVIEW et les

signaux, issus dune plate-forme de force, sont

numriss laide dune carte dacquisition de

donnes.

2.7. Simulateur cardiovasculaire double activation pour la modlisation in vitro des

coulements intracardiaques

La socit Protomed et lESIL ont dvelopp un

systme de simulation hydrodynamique du cur

gauche et des vaisseaux sanguins systmiques et

pulmonaires pour le test et la caractrisation des

prothses valvulaires cardiaques. La solution choisie

consiste utiliser LabVIEW et un systme

CompactRIO avec un banc dessai de valves

cardiaques pour un contrle temps rel de la

contraction et de la relaxation de modle de loreillette

et du ventricule gauche.

Figure 15 : modlisation des coulements intracardiaques

2.8. Logiciel dacquisition pour un systme dimagerie mdicale tomographique

La start-up Lltech a mis au point un logiciel complet et

ergonomique pilotant un microscope de nouvelle

gnration pour limagerie OCT (Optical Coherence

Tomography).

Figure 16 : Logiciel dacquisition pour tomographie

LabVIEW a t utilis pour effectuer le prototypage

rapide dun premier logiciel de laboratoire, puis la

construction dune application finale volue.

2.9. Autres exemples dapplication dans le secteur

de la sant

Il existe bien dautres applications encore dans le

domaine de la sant, comme lanalyse dactivit

neuronale (Mdiane Systme pour le CNC du CNRS),

un systme temps rel utilis en impesanteur et pilot

par lactivit cardiaque (Universit de Caen), la

rgulation de la cavitation ultrasonore dans un milieu

de culture cellulaire (INSERM U1032 LabTAU), le

pilotage d'instruments scientifiques destins aux

laboratoires de microfluidique (ELVESYS), la

simulation de lenvironnement mcanique dune cellule

cilie observe sous le microscope (Institut Curie), etc.

Figure 17 : systme temps rel utilis en impesanteur

3. Les transports

Quelque peu sinistr en ce qui concerne lautomobile,

les transports restent un secteur industriel trs

important en France, et qui ncessite beaucoup de

moyens de test et mesure, notamment cause dune

intgration croissante de llectronique dans tous les

vhicules, quels quils soient. Mais les transports cest

aussi des routes, des rails, des canaux, des ponts

construire et entretenir.

3.1. Systme de mesure d'impdance des essieux en mouvement pour la SNCF

Pour diminuer les bruits de roulement des trains, de

nouvelles normes europennes imposent depuis

quelques annes de remplacer des mchoires de frein

en fonte par des mchoires en matriaux composite.

Mais, depuis, un phnomne a t observ :

limpdance de lessieu et des contacts roues-rails, plus

leve, entrane des tensions rsiduelles au niveau du

rcepteur de CdV (circuits de voie), voire labsence de

dtection de certains vhicules par ces mmes CdV.

L'objectif de lapplication est de concevoir un systme

permettant de mesurer l'impdance de chaque essieu

d'un convoi ferroviaire lors de son passage sur la voie

tout en tenant compte de plusieurs contraintes. Le

principe de mesure imagin par la SNCF consiste

injecter dans un circuit lectrique superposable aux

installations de signalisation existantes, un courant

une frquence de 93,2 kHz et mesurer le courant

induit dans chaque essieu au moment du passage du

train afin de dterminer limpdance de chaque essieu.

Dveloppe par la socit Assystem, le systme de

mesure fait appel un chssis dinstrumentation PXI

dot dun contrleur double cur avec loriginalit

dassigner chaque cur un systme dexploitation

diffrent (Windows XP et un OS temps rel) grce ce

quon appelle un hyperviseur. Dvelopp avec

LabVIEW, lapplication gre lacquisition de

lensemble des voies 2 MHz, mais galement le

traitement des donnes et la sauvegarde des rsultats

sur disque en vue dune exportation vers un poste

dexploitation.

Figure 18 : Mesure d'impdance des essieux pour la SNCF

3.2. Validation des systmes hydrauliques des futures cluses du canal de Panama

Dans le cadre de llargissement et de la modernisation

du canal de Panama, la Compagnie National du Rhne

a d raliser un modle physique lchelle 1/30me,

de 65 m de long et 13 m de large, pour valider le

systme de remplissage et vidange de nouvelles

cluses, propos au terme de 6 ans dtudes sur modle

numrique.

Equip de prs dune centaine de capteurs et

dactionneurs, le modle a subi prs dun millier de

tests en 7 mois, grce une baie intgrant des

conditionneurs et un chssis PXI dot dun contrleur

temps rel et de cartes dacquisition de donnes, le tout

pilot avec LabVIEW. La solution choisie prsentait un

avantage financier sur les autres. Mais largument

dcisif fut de pouvoir isoler facilement les signaux afin

dviter les phnomnes de boucle de masse.

Les rsultats des essais ont permis de dfinir les

performances hydrauliques du systme dalimentation

des cluses et de valider ainsi les bases du cahier des

charges pour la construction des ouvrages.

Figure 19 : Modle au 1/30e des futures cluses

du canal de Panama

3.3. Industrialisation des acquisitions dun simulateur de conduite chez Renault

Ultimate est un simulateur compos dun cran de

visualisation et dun cockpit de conduite gnrique

(type Laguna 3) entirement instrument, fix sur un

hexapode et sur une plate-forme mobile rails X et Y.

Renault a fait appel la socit Arcale afin

damlioration ce simulateur, destin raliser des

essais virtuels dans les domaines du confort de

conduite, de la tenue de route, ainsi que de la mise au

point des systmes daide la conduite.

La partie acquisitions combine une application

Windows pour le contrle de la cible distance, et une

application temps rel tournant sur un systme PXI

dot de cartes dacquisition de donnes, dun circuit

FPGA et de cartes dinterface au bus CAN. Cette partie

dterministe gre lacquisition/analyse des capteurs du

cockpit, et lenvoi des donnes acquises vers le modle

vhicule via une mmoire rflective. Cette mmoire

assure lchange des donnes type freins, volant,

clignotant, rapports de vitessesavec le modle de

simulation vhicule. Une soixantaine dinformations

sont transfres entre la cible et lhte des cadences

infrieures quelques millisecondes.

Figure 20 : simulateur de conduite chez Renault

La partie Windows sert au lancement distance de la

gestion des capteurs/actionneurs du cockpit vhicule,

laffichage des capteurs en cours de conduite, au

dialogue avec le module de surveillance pour signaler

des dfauts logiciels, et lenregistrement des erreurs.

3.4. Gestion d'obsolescence d'un bus avionique

Dans le domaine de laronautique, la dure de vie des

quipements avioniques est trs grande (plusieurs

dcennies). Durant toute cette priode, leurs moyens de

tests associs doivent tre maintenus en condition

oprationnelle et rester toujours aussi performants.

Cest pourquoi Thales Avionics a choisi la technologie

PXI garantissant la robustesse, la modularit et

lvolutivit ncessaire ce type dapplication.

Le systme de test est bas sur un contrleur PXI dot

dun hyperviseur pour excuter en parallle des

applications bases sur Linux et des applications

LabVIEW Real-Time. Lensemble des OS est pilot

par un PC distant sous environnement Windows avec

le squenceur de tests NI TestStand.

Pour rpondre un besoin spcifique en validation

dun bus avionique, dont les ressources de test taient

devenues obsoltes, la socit DT2E a dvelopp une

solution base un module FPGA (FlexRIO)

directement intgrable lenvironnement PXI des

moyens de test de Thales Avionics, et programmable

sous LabVIEW. La gestion bas niveau des lments

matriels spcifique connects en face-avant des

modules (C N/A, C A/N,) est code directement en

VHDL. Le code LabVIEW FPGA est dvolu la

gestion des changes de donnes avec le programme

temps rel, la gestion DMA des mmoires et au

squencement global de lapplicatif de test.

3.5. Systme de mesure de lusure ondulatoire des rails de chemin de fer

Lobjectif tait de

raliser un outillage

capable de mesurer en

continu, la vitesse

dun homme au pas, la

non-planit des rails,

afin de dterminer la

ncessit dune cam-

pagne de meulage.

Figure 21 : Mesure dusure des

rails de chemin de fer

Pour ce faire, la socit Teamfer a dvelopp un chariot

quip dune carte USB-6210, qui acquiert en continu

les donnes issues de codeurs incrmentaux relis des

roulettes odomtriques, et de deux capteurs Courants

de Foucault qui mesurent la gomtrie des rails.

3.6. Systme PXI dacquisition embarquable pour qualifier des vhicules dans des conditions

extrmes

Dans le but de de raliser les validations et les

qualifications de vhicules industriels tous terrains

dans des conditions extrmes de tests, la socit AOIP

a conu un systme dacquisition robuste et

transportable base de matriel PXI et du logiciel

LabVIEW.

Figure 22 : Systme dacquisition embarquable pour

conditions extrmes

3.7. Contrle acoustique de dmarreurs en fin de ligne de production

Afin de tester des dmarreurs lectriques, la socit

Saphir a ralis un systme de contrle de bruyance

permettant dassocier une mesure acoustique objective

au jugement subjectif dun oprateur. Ce systme est

sur un module dacquisition de donnes NI USB-9234

pilot par une programme LabVIEW capable

deffectuer une analyse en temps rel de la mesure

acoustique en champ proche.

Figure 23 : Contrle acoustique de dmarreurs

3.8. Intgration dun systme de commande sur un vhicule lectrique autonome

Dans le cadre projet europen InTraDE de

dveloppement dun vhicule porte-container

autonome, luniversit de Lille 1 et le LAGIS de

POLYTECHLILLE ont d doter lun de leur

prototype sur-actionn en traction et en direction dune

technologie centralise d'acquisition, de traitement et

de contrle. Le choix sest port sur du matriel de

contrle/commande NI CompactRIO pour quiper les

trains avant et arrire, et ainsi acqurir et piloter tous

les capteurs et les actionneurs embarqus.

Figure 24 : Systme de commande sur un vhicule lectrique

autonome

3.9. Rnovation de systmes de contrle/commande de souffleries

Destines effectuer des essais arodynamiques en

tous genres, les souffleries ncessitent dacqurir des

donnes et de commander des actionneurs. Dans le

cadre des nombreuses rnovations des installations

dEurocopter, du CEAT, de lONERA, et de la

Soufflerie Climatique dIle-de-France, les nouveaux

systmes de contrle/commande choisis pour rpondre

aux contraintes de prcision et dvolutivit propres

ce type de moyen dessai sont pilots par LabVIEW et

bass sur du matriel CompactDAQ, PXI ou

CompactRIO.

Figure 25 : Systme de contrle/commande de souffleries

3.10. Autres exemples dapplication dans le secteur des transports

Dans les transports, et plus particulirement de

lautomobile, on trouve aussi de nombreuses

applications de mesure et de contrle lies aux bancs

dessais des lments constitutifs des vhicules : banc

dessais dalternateurs et dalterno-dmarreurs (Nrys

pour VALEO), systme de conduite dun banc de

freinage (Saphir pour Messier-Bugatti-Dowty), banc de

contrle faisceau et composants moteur

(ACTEMIUM), caractrisation des frottements dans les

paliers de turbocompresseurs automobiles (Honeywell

Garrett), pilotage dun parc de bancs de mesures

photomtriques (Pleiades Technologies pour VALEO),

contrle des appareils de climatisation (Alliance Vision

pour VALEO), validation automatique de tableaux de

bord (All4Tech pour Magneti Marelli), supervision des

bancs d'essai fin de ligne de botes de vitesses (Styrel

Technologies pour PSA), caractrisation dun dispositif

danti-pincement (Styrel Technologies pour

SEALYNX Automotive).

Enfin, on peut citer dautres applications relatives aux

transports, comme la surveillance de la position des

rails du RER (New Vision Technologies pour la

RATP), la ralisation dune centrale dacquisition de

donnes embarque dans une rame de mtro (Arcale

pour ALSTOM), la validation dun systme de scurit

quai-voie d'un mtro automatique (Viveris

Technologies pour KEOLIS), le contrle de cbles

automobiles (Alliance Vision pour CRAFELEC),

lautomatisation des tests dintgration de systmes

avioniques (Safran Engineering Services), la

conception dun banc de test systme lger pour les

calculateurs aronautiques (Viveris Technologies), la

vrification fonctionnelle de modules lectroniques

pour laronautique (Barco Silex), le test de

calculateurs habitacle (Altran pour

CONTINENTAL)

Figure 26 : Surveillance de la position des rails

4. Llectronique et les tlcommunications

Secteur typiquement gourmand en systmes de tests et

mesures, llectronique nest plus ce quelle tait en

France mais elle reprsente encore une activit

relativement dynamique, surtout dans le domaine des

tlcommunications.

4.1. Asservissement de lentille optique en surface dun disque

La fabrication de matrices de disques optiques

prenregistrs (17 milliards de disques en 2011) tait

jusqu prsent ralise sur des quipements

complexes, coteux et polluants. Kochka Technology

propose une alternative avec un quipement bas sur

un dispositif optomcanique BD de qualit industrielle,

dont le fonctionnement ncessite lasservissement

prcis et rapide dune lentille optique proximit du

disque en cours denregistrement (environ 20 nm de

prcision la vitesse de 7,7 m/s).

Pour assurer cet asservissement de faon dterministe,

la socit a valu deux approches bases sur un circuit

FPGA (aprs avoir rejet la solution dutiliser un DSP),

lune avec un logiciel de calcul et de simulation

permettant la gnration automatique de code VHDL

sur carte FPGA, lautre avec lapproche RIO consistant

utiliser du matriel NI sur tagre intgrant des

E/S et un FPGA programmable avec LabVIEW. Cest

cette approche qui a t retenue sous la forme dune

carte PCI portant lensemble de la chaine

mesure/calcul/commande.

La solution adopte a

permis dadapter un

dispositif optique

dcriture de type BluRay

plusieurs types de

media, CD, DVD, BD,

pour raliser une machine

dcriture de matrices de

disques versatile et simple

dutilisation.

Figure 27 :Asservissement

de lentille optique

4.2. Mesure en temps rel des interfrences lectromagntiques dans un circuit intgr

Dans un contexte dvolution rapide des performances

et des technologies dintgration, les fabricants de

circuits intgrs sont de plus en plus demandeurs de

nouvelles mthodes dinvestigation et doutils de

simulation des problmes de compatibilit

lectromagntique (CEM).

Afin de caractriser et modliser prcisment les

mcanismes de couplage des perturbations

lectromagntiques sur les circuits intgrs et la

cration de dfaillances, une quipe du LAAS a

dvelopp un capteur sur puce capable de mesurer les

fluctuations de tension produites en tout nud interne.

Pour valuer ce capteur, lquipe a mis au point un

banc permettant dinjecter des perturbations

harmoniques sur une ou plusieurs broches dun circuit

tmoin associ une matrice de 32 capteurs. Le banc

est constitu de divers instruments de mesure pilots

sous LabVIEW partir dun PC quip dune interface

NI GPIB-USB. La nouveaut consistait coupler la

commande du capteur et lacquisition des donnes

fournies par celui-ci avec le programme de pilotage du

banc DPI. Le choix sest port sur une carte

dacquisition NI USB-6353 pour grer les signaux de

slection du capteur, synchroniser lchantillonnage du

capteur, et contrler linstant dchantillonnage.

Figure 28 : Banc de mesure CEM

4.3. Prparation du dploiement de WiMAX en zone ctire

En matire de communication sans fil de nouvelle

gnration, comme WimAX et LTE, les zones

portuaires ou ctires se distinguent par un canal de

propagation qui peut scarter des modles classiques

et ncessiter des tudes plus prcises.

Pour ce faire, lquipe CAST de Tlcom Bretagne a

pour mission de caractriser des canaux pour valider

des hypothses de modle. Pour ce faire, elle a

dvelopp un systme consistant gnrer un signal

test, laide dun dispositif calibr, bord dune plate-

forme mobile, et enregistrer le niveau de champ reu

distance sur une ou deux voies galement calibres.

Afin de pouvoir rapprocher le niveau du signal reu de

la distance sparant lmetteur du rcepteur,

un dispositif de position-

nement et de datation doit

tre disponible de part et

dautre. Pilot sous

LabVIEW, le systme est

bas sur une instru-

mentation PXI et des

disques RAID de 3 To

permettant deffectuer des

campagnes de mesures de

plusieurs jours suivant la

bande analyse et la

rcurrence des enregistre-

ments.

Figure 29 :Dploiement de

Wimax en zone cotire

4.4. Multi-caractrisation dobjets communicants scuriss

Le laboratoire de caractrisation scuritaire de la plate-

forme technologique Micro-PackS (ENSME.SE-CMP)

a t cr dans le but de raliser des bancs mutualiss

pour caractriser la scurit des systmes (tels que les

cartes puce, tlphones portables) selon diffrentes

mthodologies.

Il permet aux industriels de caractriser rapidement

leurs composants scuriss ; aux petites et moyennes

entreprises davoir un accs des quipements

performants dj automatiss un faible cot et aux

chercheurs la possibilit daccrotre leurs expertises

dans le domaine de la scurit. Pour ce faire, il sest

quip dun banc laser, dun banc de tests

paramtriques, dun banc lectromagntique, dun banc

consommation, et dun banc ddi ltude des

systmes sans contact. Celui-ci se compose dune

partie ddie la modulation RF (plate-forme PXI) et

dune autre ddie au traitement des signaux en temps

rel, assur par une carte FPGA au format PXI.

Pour pouvoir intgrer trs facilement les appareils

spcifiques (lecteurs), et assurer une grande modularit

tant matrielle que logicielle, larchitecture logicielle,

base sur LabVIEW, est commune tous les bancs, et

volutive.

Figure 30 :Multicaractrisation dobjets communicants

4.5. Cartographie de dfauts en temps rel sur circuits intgrs

ST-Ericsson souhaitait dvelopper un outil facilitant la

localisation de dfauts physiques sur des circuits

intgrs, partir de lanalyse de grandeurs lectriques

complexes. La socit a en fait amlior, grce

lutilisation dune carte FPGA au sein dun chssis

PXI, une mthode classique disolation de dfauts par

balayage laser, pour permettre des investigations

relatives des paramtres complexes.

Figure 31 : Cartographie de dfauts en temps rel

Dans le mme domaine, la socit ARDPI a dvelopp

un systme de dtection embarqu appel MicroBox

permettant de mesurer des microcoupures sur un grand

nombre de voies de faon simultane. Pour obtenir un

appareil compact et performant, elle a fait appel une

carte NI Single-Board RIO, intgrant des E/S et un

FPGA programmable sous LabVIEW.

4.6. Banc de test automatis pour CODEC audio haute rsolution

Dolphin Integration fabrique des CODEC audio de

haute rsolution, intgrant des convertisseurs

analogiques/numriques et des convertisseurs

numriques/analogiques multi-canaux.

Figure 32 : Banc de test automatis pour CODEC audio

Pour tester ces circuits, la socit a mis au point une

solution modulaire base sur le PXI, qui permet le

multiplexage de signaux analogiques, la gnration et

lacquisition de signaux analogiques et numriques,

ainsi que le contrle des composants par un bus I2C.

4.7. Solution HIL pour la validation d'units lectroniques embarques

La socit EMC a

dvelopp un banc HIL

(Hardware-in-the-Loop)

destin rduire les cots et

les dlais de dveloppement

de prototype lis la

validation des units de

contrle lectronique et de

calculateur lectronique. Ce

banc est bas sur un chssis

PXI pilot avec LabVIEW

Real-Time.

Figure 33 : Banc HIL

4.8. Autres exemples dapplication dans llectronique

Dans le secteur de llectronique, on peut noter aussi,

parmi les exemples dapplication, le dveloppement

dun logiciel architecture modulable pour la

caractrisation de composants IR (Arcale pour le

LETI), la supervision des quipements en salle blanche

et leur intgration dans une architecture CIM

(Freescale), le dveloppement dune plate-forme

logicielle pour le test automatis sur tranche Silicium

(Arcale pour le LETI), le test de circuits de

communication RF (Mesulog pour ST-Ericsson), la

validation des systmes embarqus dirigs par les

modles (All4tech), etc

5. Et encore dautres domaines

Il existe beaucoup dautres domaines, o lon peut

trouver des applications de mesure, de test et de

contrle/commande, susceptibles dinspirer la

conception de TP ou de projets pdagogiques : la

robotique, lagro-alimentaire (figure 34), la scurit, la

surveillance de lenvironnement, la maintenance

prventive, la recherche fondamentale

Figure 34 : Application de vision pour loptimisation du

tranchage de saumon (ralise parNVT)

Pour en savoir plus sur ces applications, vous pouvez

visiter la page www.ni.com/case-studies/f/ qui

regroupe prs de 2000 articles dutilisateurs de produits

National Instruments, dont 380 rdigs en franais, et

classs par type dapplication, par industrie et par

produit.