eTech N° 11 (Fr)

rswww.fr/electronique 0 825 034 034* (*0,15 € TTC/min)

Un investissement pour l'avenir de l'ingénierie

Raspberry PiTM

VOTRE MAGAZINE SUR L'ÉLECTRONIQUE NUMÉRO 11 e Votre magazine technique sur l'électronique

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VOTRE MAGAZINE SUR L'ÉLECTRONIQUE e VOTRE MAGAZINE SUR L'ÉLECTRONIQUE NUMÉRO 11

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Trois bonnes raisons de choisir les oscilloscopes et les sondes Tektronix

© 2012 Tektronix, Inc. Tous droits réservés. Les produits Tektronix sont protégés par des brevets américains et étrangers, délivrés ou déposés. TEKTRONIX et le logo Tektronix sont des marques déposées. © 2012 Keithley Instruments Inc. Tous droits réservés.

Pour des mesures précises et fi ables, rendez-vous sur les sites sur :

www.rs-components.com/keithley ou www.rs-components.com/tektronix

PrécisionLa précision des mesures commence à la pointe de la sonde. Il y a donc un avantage à posséder une sonde adaptée à votre oscilloscope et à votre application. Chaque sonde issue de notre portfolio étendu de produits est conçue afi n de fournir des mesures précises et parfaitement adaptée aux meilleurs oscilloscopes du marché. Avec plus de 100 modèles disponibles, vous trouverez la sonde qui vous convient le mieux. Jetez un coup d'œil à l'Outil de sélection de sonde de Tektronix sur le site RS.

PerformancesLes oscilloscopes MSO/DPO de Tektronix fournissent plus de 20 voies afi n que vous puissiez analyser les signaux analogiques et numériques en n'utilisant qu'un seul instrument. Les modules d'analyse de bus série et parallèle et de mesure de puissance automatisée simplifi ent et accélèrent le débogage de vos conceptions les plus complexes.

ChoixGrâce à l'ajout récent de la gamme Keithley au portfolio de Tektronix, vous avez désormais accès à l'une des gammes de produits les plus vaste du secteur. Ainsi, les performances et la facilité d'utilisation que vous attendez de nos oscilloscopes sont désormais disponibles pour tous vos besoins : générateurs de signaux, multimètres, alimentations et programmateurs/compteurs, instruments de test électrique, systèmes d'acquisition de données, commutateurs et accessoires.

www.rs-components.com/teconnectivity

S'il y a un signal, il y a AMPMODU

La référence en matière de signaux pour l'automatisation et le contrôleLa solution AMPMODU de TE Connectivity est une famille complète d'interconnexions modulaires qui offre une grande facilité de conception et une fi abilité élevée. La qualité et l'expertise prouvées de TE font des systèmes d'interconnexion AMPMODU les outils idéaux pour les applications soumises à des vibrations ou à des chocs importants.

S'il y a un signal, il y a AMPMODU.

AMPMODU, TE Connectivity et le logo TE Connectivity sont des marques déposées.

eTech - NUMÉRO 11 03 ELE_0050

pour tablette

www.twitter.com/RS_France

Conditions générales : les conditions générales de vente figurent dans la

dernière édition du catalogue RS. Ce numéro est valable de septembre 2012

à janvier 2013.

Publié par : RS Components Limited. Siège social :

Birchington Road, Weldon, Corby, Northamptonshire NN17 9RS, Grande-Bretagne Numéro d'immatriculation : 1002091. RS

Components Ltd 2012.RS est une marque de RS

Components Limited. Une société Electrocomponents.

04 INFOS INDUSTRIE

06 RASPBERRY PI

11 MÉMOIRE FLASH

14 ÉVITEMENT DES DÉFAILLANCES,

TOLÉRANCE AUX PANNES

18 THUNDERBOLT

20 NOUVEAUX PRODUITS

24 NOUVELLES LÉGISLATIONS

26 REVUE DE CONCEPTION

28 CONSEILS DE CONCEPTION

32 AU CŒUR DU SUJET

34 ARDUINO

36 TRANSMISSION D'ÉNERGIE SANS FIL

38 ALIMENTATIONS MÉDICALES EMERSON

40 DESIGNSPARK

Les derniers mois ont été extraordinaires pour le design Hardware et Software électronique. Au sein de RS et Allied, nous avons été emportés par le tourbillon Raspberry Pi, avec des niveaux de demande et d'anticipation inégalés. Un ordinateur de la taille d'une carte de crédit, qui ne coûte que 33€, est désormais à l'avant-garde d'une révolution en matière de programmation informatique qui se propage dans les écoles et les universités. Il a également déclenché une vague de conception de cartes open source compatibles avec ce dernier parmi les ingénieurs hardware.

Dans ce numéro d’eTech, nous faisons le point sur ce phénomène en observant ce qui le rend si particulier pour tant de gens. Nous examinons également la manière dont l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est utilisée dans la recherche médicale, ainsi que les dernières alimentations adaptées dans le domaine médical, et nous jetons un coup d'œil au Thunderbolt, une nouvelle norme pour les E/S qui offre une alternative à la connectivité USB. J'espère que vous apprécierez ce nouveau numéro d'eTech. Nous révèlerons de grands changements dans notre prochain numéro (un indice fi gure en couverture) et je suis impatient de vous en parler plus en détail avant la fi n de l'année.

Glenn JarrettDirecteur Marketing Électronique

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prendre vie.

Où utiliser Auras :

CouvertureComposants Raspberry Pi

Pages 06 et 09Composants Raspberry Pi

Vidéo démo XBMC Raspberry Pi

Page 18Vidéo Thunderbolt

Page 23Vidéo vue produit 360°

Article : « Super Arduino : bien démarrer avec le chipKIT MAX32 » publié

dans eTech numéro 10 (avril). Le produit présenté dans cet article est fabriqué par Microchip, et non (comme

le titre pourrait le suggérer) par Arduino. Nous souhaitons préciser que le Arduino

MEGA n'est pas rattaché à ce produit Microchip.

Téléchargez gratuitement votre application en

recherchant RS Auras.

Disponible pour iPhone, iPad et Android.

Retrouvez-nous au stand A4, 117.

INFOS INDUSTRIE

04 eTech - NUMÉRO 11

Vous voulez regarder la télé ? Aucun problème, dites-le simplement à votre téléviseur. Il s'allumera dès qu'il entendra les mots « Télé, s'il vous plaît ». Pour changer de chaîne, un simple geste de la main suffi t. Le son n'est pas assez fort ? Montrez du doigt la commande du volume et déplacez-la vers le haut pour l'augmenter. Se connecter à Internet est tout aussi simple. Dites « Internet » et la page d'accueil s'affi chera. À partir de là, vous pourrez accéder au monde entier avec votre voix : vos amis sur Facebook, des destinations de vacances ou les dernières offres sur eBay. Le téléviseur offre des moyens de contrôle privilégiés par les utilisateurs et toujours adaptés à la situation dans laquelle ils se trouvent.

Comparé à la manière dont nous utilisons actuellement nos téléviseurs, ceci peut ressembler à de la magie, mais nous ne sommes pourtant pas loin de la réalité. Une équipe de chercheurs internationale participe actuellement au projet européen GUIDE afi n de développer les bases des appareils multimédias de l'avenir. « L'accès à Internet à partir d'un téléviseur existe déjà sur le marché, mais tous les utilisateurs ne disposent pas d'appareils compatibles et certains d'entre eux sont incapables d'utiliser les nouveaux services, » explique le coordinateur du projet, Christoph Jung, de l'Institut Fraunhofer d'informatique graphique IGB (Darmstadt). « Les écrans de téléviseurs et les décodeurs modernes permettent d'accéder à des émissions à partir de sources Web comme HbbTV, ou de regarder des contenus Web par le biais de l'une de leurs applications. » L'équipe de Jung travaille actuellement en collaboration avec sept partenaires de recherche provenant de cinq pays différents pour développer un nouveau logiciel destinés aux fabricants de téléviseurs et aux fournisseurs de services. Ce logiciel s'intégrera facilement dans divers dispositifs de commande, tels que les télécommandes vocales, gestuelles ou intelligentes, et pourra être confi guré en fonction des besoins de l'utilisateur. Ceci permettra de générer effi cacement des expériences télévisuelles personnalisées pour différents groupes d'utilisateurs, dont les personnes handicapées ou souffrant de troubles spécifi ques.

La technologie du quotidienCréer un appareil à utilisation intuitive n'est pas facile, car chaque utilisateur est différent. Les gens diffèrent dans leur aspect physique, leurs gestes et leurs expressions, sans oublier qu'ils ne parlent pas tous la même langue.

Les personnes âgées, en particulier, souffrent souvent de troubles liés au vieillissement (ouïe, vue, cognition et fonctions motrices), ce qui rend diffi cile pour elles l'utilisation de commandes et de menus de télévision complexes. Pour qu'une machine puisse mieux comprendre les utilisateurs et reconnaître leurs souhaits, elle doit disposer d'une certaine intelligence. « Le système de commande doit répondre à des attentes élevées. Il doit reconnaître effi cacement les capacités et les préférences de l'utilisateur, s'adapter à chaque utilisateur et, bien sûr, apprendre et évoluer au fur et à mesure que l'utilisateur s'améliore, » explique Christoph Jung.Pour montrer que ces objectifs ambitieux peuvent être atteints, les chercheurs du projet GUIDE sont en train de développer un système de commande pour personnes âgées, d'où leur acronyme (Gentle User Interfaces for Disabled and Elderly People). L'industrie considère toujours ces personnes comme un groupe cible diffi cile. Bien qu'ils disposent de beaucoup de temps pour consommer des médias (ce qui fait d'eux des clients potentiels pour les fabricants de téléviseurs et d'appareils multimédias), ils ont besoin de concepts d'utilisation simples, jusqu'à maintenant inexistants sur le marché. Résultat : « les personnes âgées n'ont pas encore été entièrement reconnues comme clients potentiels ayant des besoins spécifi ques et ceci est dû en grande partie au fait que l'offre de produits et de services adaptés à leurs besoins nécessiterait du temps et de l'argent, » ajoute Christoph Jung. « Avec le projet GUIDE, nous souhaitons faire un pas en avant dans ce domaine, en offrant des connaissances conceptuelles et un support logiciel à l'industrie européenne des téléviseurs. »

À l'avenir, vous n'aurez plus à appuyer sur des boutons pour utiliser votre téléviseur ou un appareil multimédia. Il vous suffi ra de les pointer du doigt. Des chercheurs développent actuellement la technologie de commande nécessaire dans le cadre d'un projet européen.

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Des TV intuitivesInstitut Fraunhofer

INFOS INDUSTRIE

eTech - NUMÉRO 11 05

Conserver la lumière de MonozukuriLes ingénieurs japonais de la centrale nucléaire de Fukushima ont bénéfi cié de l'aide de robots de secours aux sinistrés et du service international de RS.

« Le bâtiment était radioactif et les escaliers qui menaient aux différents étages étaient raides. J'étais convaincu qu'aucun être humain n'oserait entrer dans cet environnement et que notre seule option était d'utiliser des robots à distance, » raconte Eiji Koyanagi, docteur en ingénierie et directeur adjoint du Future Robotics Technology Center (fuRo) de l’Institut Technologique de Chiba (CIT), en repensant à la fermeture de la centrale.

Le robot Quince a dû être télécommandé par le biais d'un câble de communication de 500 m de long, car les murs en béton internes du bâtiment étaient trop épais pour permettre une communication radio. Sa caméra a permis de lire les valeurs affi chées sur le dosimètre, ce qui a résolu le problème du manque de moyens de communication.

Des modifi cations ont été nécessaires pour permettre à Quince de relever des défi s auxquels il n'avait encore jamais été confronté. Après de nombreux essais, le robot a fi nalement reçu le feu vert pour entrer dans la centrale en juin 2011. Contrairement aux robots américains qui s'y étaient déjà rendus et avaient rencontré des diffi cultés, Quince a pu accéder à tous les étages, y compris le 5e, et rapporter les données requises pour le sauvetage de la centrale.

« Je suis bien sûr ravi que des vidéos montrant l'étendue des dégâts et des informations telles que les relevés de dosimètre aient facilité le sauvetage. Mais le plus important est que nous avons pu alléger la tâche des travailleurs, » raconte le Dr Koyanagi.

Cependant, Quince n'a pas non plus été capable de revenir sur ses pas après l'enchevêtrement et la rupture de son câble de communication. Il revient maintenant à deux nouveaux robots (Quince 2 et Quince 3) d'achever sa mission. Ces versions améliorées ont été conçues de manière à permettre une commande à distance par l'un des robots en cas de panne de câble de communication sur l'autre robot, la faible distance entre les deux robots rendant possible une communication sans fi l.

Le tout nouveau Quince 2

Livraison le jour même par RS pour répondre aux besoins de développement d'urgenceQuince est désormais connu pour le rôle qu'il a joué dans la centrale de Fukushima, mais il a en réalité été construit un an avant la catastrophe et devait être utilisé comme matériel de lutte contre les incendies par la brigade de pompiers de Fukushima. Comment l'équipe a-t-elle réussi à le transformer en robot parfaitement adapté aux secours d'urgence ? La réponse réside dans la conception infaillible du Dr Koyanagi et de l'équipe qui a développé Quince.

« Le seul but réel des robots est d'aider les êtres humains, » explique le Dr Koyanagi. « Ils doivent pour cela pouvoir s'adapter à divers environnements. Dans le cas des robots de secours, une grande taille n'est toutefois jamais un atout. Nous avons développé Quince pour que sa taille et ses temps de réponse soient vraiment exceptionnels. »

Quince peut être démonté en quatre modules pesant chacun moins de 32 kg. Même ses batteries au lithium ont une puissance de moins de 100 W. Cela signifi e qu'il peut facilement être transporté en avion n'importe où dans le monde. Dans certaines situations, comme les activités de secours d'urgence, le robot peut normalement être assemblé en six minutes après son arrivée sur le site cible.

Nous avons également reçu de nombreuses demandes de renseignements sur la possibilité de l'utiliser pour des inspections en eaux souterraines.

Bien que ses fonctions puissent être facilement personnalisées, l'une des caractéristiques de Quince reste toujours la même : l'utilisation de composants RS, dont le convertisseur CC/CC de l'unité électronique, qui représente l'unité centrale de l'appareil. « Nos activités nécessitent une grande rapidité. Nous remercions donc RS pour son service de livraison le jour même, qui nous a permis d'obtenir les pièces immédiatement. RS est toujours notre premier choix, même pour notre robot de secours. L'étendue de sa gamme de produits joue toujours un rôle important dans la conception et la mise en œuvre de nos nouveaux développements, » conclut le Dr Koyanagi.

Il n'est bien sûr pas possible de savoir où et quand les services exceptionnels d'un robot comme Quince seront nécessaires, mais nous ne sommes peut-être pas très loin du jour où ces robots japonais innovants joueront un rôle actif à travers le monde. L'objectif de RS est d'égaler cette ambition et de continuer à soutenir l'innovation conceptuelle partout dans le monde.

En décembre 2011, le gouvernement japonais a déclaré un « arrêt à froid » de la centrale nucléaire de Fukushima. Cette décision était basée sur les données recueillies par un seul robot japonais nommé « Quince », développé par l'Institut Technologique de Chiba (CIT).



Andrew Back, AB Open Ltd

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Plus d'informations

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Durant la période précédant sa sortie, le Raspberry Pi est devenu l'ordinateur à carte unique le plus attendu de tous les temps.

Un ordinateur de la taille d'une carte de créditLe Raspberry Pi prend la forme d'un circuit imprimé nu de la taille d'une carte de crédit. Il utilise un SoC Broadcom et offre :

• Processeur ARMv6-M de 700 MHz• 256 Mo de RAM• Processeur graphique 1080p

avec sorties vidéo composite RCA et HDMI• Sortie audio Jack 3,5 mm• Embase GPIO 26 broches avec UART, I2C et SPI• Ports JTAG, DSI (écran LCD) et CSI (caméra)• Lecteur de carte SD• USB

Deux versions existent : le modèle A avec un seul port USB alors que le modèle B propose deux ports USB et ajoute l'Ethernet. Le Raspberry Pi ne nécessite qu'un clavier et une souris USB, une alimentation (adaptateur secteur Micro USB), une carte SD pour le système d'exploitation et un moniteur d'ordinateur ou un téléviseur pour l'affi chage.

Sa compacité est idéale pour le transport entre la maison et l'école, tandis que son prix de 25 $ pour le modèle A, 35 $ pour le modèle B, fait tomber les barrières de l'expérimentation. Grâce à l'utilisation d'une carte SD comme support de stockage, la mise à jour et la réinstallation du système sur un autre ordinateur s'en trouvent facilitées. Les cartes peuvent être rapidement échangées pour offrir différents environnements logiciels. En fournissant des embases pour un assortiment d'E/S, il encourage l'expérimentation hardware et son faible prix signifi e que les erreurs graves ne seront pas aussi coûteuses que si vous utilisiez un PC traditionnel.Un investissement pour l'avenir de l'ingénierie

Raspberry Pi

Dans cet article, nous allons nous intéresser aux motivations qui se cachent derrière le Raspberry Pi et aux principaux détails techniques, avant d'examiner son rôle de support dans l'objectif de promouvoir l'informatique en réintroduisant la notion de plaisir.

La Fondation Raspberry Pi a été fondée en 2009 en partant du constat que, malgré les énormes progrès réalisés en informatique depuis 30 ans, les ordinateurs modernes n’offrent plus les mêmes opportunités d’apprentissage que les machines des années 80. Selon Eben Upton, «Ceci a eu pour impact de réduire considérablement le nombre de jeunes sachant programmer, générant ainsi d’importantes lacunes dans les universités, mais également dans l’industrie. »

Déterminée à agir sur ce point, la fondation a décidé de concevoir un ordinateur à carte unique très abordable, afi n de stimuler l'enseignement des bases de l'informatique. En tant qu'ancien universitaire et concepteur de System-On-Chip (SoC) Broadcom, Eben Upton était parfaitement placé pour comprendre cette problématique et détenait les connaissances ainsi que les contacts nécessaires pour développer une solution.

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“ Il est important de comprendre comment les applications sont développées. De nombreux jeunes visiteurs du National Museum of Computing n'imaginent pas qu'une personne ayant une brillante idée puisse tout simplement s'asseoir et écrire une application pour leur téléphone.”

Kevin MurrellThe National Museum of Computing

Kevin Murrell est le directeur du National Museum of Computing de Bletchley Park au Royaume-Uni.


“ Il y a un manque criant de diplômés à venir qui auront les compétences nécessaires pour l'informatique physique (faculté à se rapprocher du hardware). Beaucoup trop de cursus universitaires se limitent uniquement à la programmation d'applications sur un PC équipé de 4 Go de RAM, alors que notre informatique est de plus en plus embarquée.”

Jeremy BennettEmbecosm

Jeremy Bennett est le directeur général de Embecosm, un fournisseur de services et d'outils de développement embarqués. Également ancien défenseur pour les systèmes embarqués chez ESP KTN du Technology Strategy Board.

Miles Berry Naace« Raspberry Pi offre une excellente opportunité à la génération iPhone, pour apprendre à développer par eux-mêmes des logiciels, plutôt que de simplement les utiliser. Le plus grand potentiel est, selon moi, en tant qu'outil d'apprentissage indépendant et autonome, par l'expérimentation et la découverte, non seulement à l'école mais d'autant plus en dehors. »

Miles Berry est président de la National Association of Advisors for Computers in Education et responsable de matière pour l'enseignement de l'ICT (Technologies de l'Information et de la Communication) à l'université de Roehampton.

Jeremy Ruston Federatial Limited« Le Raspberry Pi fait sauter le verrou fi nancier qui bloque l'expérimentation en informatique. En mettant l'accent sur l'aspect matériel, il encourage progressivement les personnes à explorer le point de rencontre fascinant entre le matériel sur mesure et les logiciels sur mesure. »

Jeremy Ruston est l'inventeur de TiddlyWiki et le fondateur du cabinet de conseil en logiciel Federatial Ltd. Il est devenu un auteur publié en écrivant des titres populaires sur le BBC Micro dans les années 80, alors qu'il était encore adolescent.

Alex van SomerenAmadeus Capital Partners Ltd« Il s'agit de la meilleure occasion, depuis le BBC Micro, pour réaligner le programme scolaire autour d'une plateforme accessible à tout le monde, afi n de stimuler une meilleure compréhension de l'informatique réelle. »

Alex van Someren est devenu partenaire d'Amadeus Capital après avoir fondé la société en technologies de sécurité nCipher. Dans les années 80, il quitte l'école pour rejoindre Acorn Computers, où il s'est largement impliqué dans le projet BBC Microcomputer System. Il est devenu par la suite l'auteur du premier livre sur le microprocesseur ARM.

< Suite de la page 7

Découvrez un Media Center basé sur le Raspberry Pi.Plus d'informations sur l'utilisation de l'app Aurasma page 3.

Plus de 20 ans de développement logicielEn choisissant le système d'exploitation Linux, la Fondation Raspberry Pi permet aux utilisateurs de bénéfi cier de plus de 20 ans de développement logiciel, d'un vaste écosystème d'applications et d'outils open source, ainsi que d'une communauté mondiale dynamique. À l'heure actuelle, le support est disponible pour les distributions Raspbian « wheezy » (OS optimisé pour le hardware du Raspberry Pi basé sur Debian), Arch Linux ARM et QtonPi. Un code source du noyau spécifi que au Raspberry Pi est disponible sur github.com/raspberrypi.

Bien que la quasi-totalité des langages de programmation pourrait être utilisée avec le Raspberry Pi, la fondation a décidé de soutenir le choix de Python comme langage d'enseignement.

Très apprécié des programmeurs, ce langage met l'accent sur la lisibilité. Il est puissant et s'accompagne d'une vaste collection d'outils et de modules pré-écrits disponibles. Son interpréteur interactif offre également un excellent environnement d'apprentissage pour le novice qui commence tout juste à programmer.

Appel à l'actionLe Raspberry Pi représente une chance signifi cative d'éduquer et d'inspirer les ingénieurs et informaticiens de demain, mais le soutien aux communautés actuelles d'ingénierie et universitaire d'aujourd'hui sera vital pour tirer pleinement parti du potentiel de cette opportunité.


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“ Les logiciels jouent un rôle majeur dans notre vie quotidienne : des guichets automatiques bancaires aux téléphones portables, en passant par les logiciels embarqués dans nos voitures et machines à laver. Ils sont partout, alors comment pourrions-nous vivre sans eux ? Il est donc surprenant que le grand public les méconnaisse et en sache si peu sur leur histoire ainsi que sur leur contribution fondamentale à notre quotidien.”

Sue BlackThe <goto> foundation

Sue Black est un docteur en informatique reconnu, mais aussi une militante et fondatrice de la Fondation goto, instaurée pour changer la perception publique et accroître la participation dans l'informatique.

ACHETEZ-LECommandez dès aujourd'hui le Raspberry Pi chez RS : rswww.fr/raspberrypiCommandez dès aujourd'hui le Raspberry Pi

TROUVER. CRÉER. ACHETER.rswww.fr/electronique

Des solutions simples à toutes les étapes.

Ce soutien pourrait prendre différentes formes et ne doit pas nécessairement se faire en collaborant directement avec des établissements d'enseignement, par exemple. L'aide dans le développement hardware, software et de documentations complémentaires élargissant le champ d'application du Raspberry Pi, aussi simples soient-ils, est une manière de contribuer aux objectifs de la fondation. Tout comme la fourniture de conseils et d'une assistance de base aux individus et aux groupes moins techniques qui manifestent un intérêt pour l'utilisation du Raspberry Pi.

relais et interrupteursRelaisOmron offre une gamme des plus complètes :

Puissance – capacité de commutation pouvant atteindre 30 A dans diverses configurations des contacts

Relais de signalisation et à haute fréquence – l’une des gammes les plus vastes d’Europe

Statiques – adaptés à toute application nécessitant une longue durée de vie et une grande fiabilité

MOSFET – toute une gamme de technologies d’assemblage dans le domaine des DEL, des matrices de photodiodes et des puces MOSFET

Relais à usage général – borne de carte à circuits imprimés multipolaire ainsi qu’indicateurs mécaniques et boutons test

InterrupteursLa gamme Omron d’interrupteurs comprend les composants suivants :Minirupteurs – modèles standard, interrupteurs scellés à faible couple et un certain nombre de modèles industriels spécifiquesDIP – conviennent à la plupart des méthodes de production et comprennent des modèles entièrement scellésInterrupteurs à bascule – sélecteur, bouton-poussoir, interrupteur de réenclenchement et DELMontage sur carte à circuits imprimés – bouton-poussoir miniature, à bascule et à coulisseOmron conçoit l’opérabilité et la convivialité dans tous ses relais et interrupteurs. Pour plus d’informations, consultez le site www.omron-rs.eu.

Omron

www.rs-components.com/omronTROUVEZ. CONCEVEZ. ACHETEZ.

Des composants novateurs conçuspour le monde moderne

Omron développe des composants électroniques à l’aide de technologies propriétaires novatrices garantissant les caractéristiques de pointe requises par le monde moderne d’aujourd’hui.

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Sur le plan de la technologie, les fabricants continuent de repousser les limites en augmentant les densités de mémoire des systèmes de traitement gravés en 25 nm ou moins. Les grands fabricants de mémoire Flash NAND commencent à produire des mémoires de 64 Gbits pour des technologies allant du 20 au 30 nm et sont de plus en plus nombreux à innover en termes d'architectures et de structures de mémoire pour répondre à la forte demande en densités élevées. Un rapport récemment publié par SanDisk et Toshiba, et présenté cette année lors de la conférence ISSCC (International Solid State Circuits Conference), a fourni des informations détaillées sur un dispositif Flash NAND de 128 Gbits utilisé dans une technologie de 3 bits par cellule gravée en 19 nm.

Alternatives possiblesAlors que les processus de gravure de la mémoire Flash continueront de s'affi ner à court et à moyen terme, la demande en mémoires de remplacement se poursuit pour le long terme, que ce soit pour les applications autonomes ou pour les applications embarquées. Les mémoires concurrentes incluent 30 technologies de mémoire non volatile différentes actuellement étudiées par les fabricants de semiconducteurs, les instituts de recherche et les universités. Certaines d'entre elles sont en fait déjà disponibles sur le marché en quantités relativement faibles. Les principales technologies offrant un certain nombre d'avantages par rapport à la mémoire Flash, tels que des temps de lecture/écriture 100 fois plus rapides et une endurance beaucoup plus élevée en termes de cycles d'écriture, incluent les quatre alternatives suivantes : la mémoire à changement de phase, la mémoire vive ferroélectrique, la mémoire vive magnétorésistive et la mémoire résistive.

La mémoire Flash se porte toujours aussi bien. Son marché, et celui des semiconducteurs en général, reste fortement stimulé par les appareils mobiles grand public intelligents, tels que les tablettes et les smartphones, une augmentation de la part des tablettes étant attendue dans les prochaines années. Les analystes prévoient un taux de croissance annuel composé de 7 % entre 2011 et 2015 pour le marché de la mémoire Flash NAND, le type de mémoire Flash le plus répandu.

Analyse des options de

remplacement de la mémoire FlashMark Cundle, RS Components

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Mémoire à changement de phase (PCM ou PRAM)La mémoire PCM utilise les propriétés du verre de chalcogénure, qui permet une permutation entre quatre états différents : un état cristallin, un état amorphe et deux états partiellement cristallins. Cette permutation est rendue possible par la modifi cation de l'état du matériau lorsque la température du verre traversé par un courant électrique augmente. Ces quatre états permettent de doubler la capacité de stockage de la mémoire en la faisant passer à deux bits par cellule. Chaque état présente une résistivité électrique très différente. Par exemple, l'état amorphe haute résistance peut représenter un 0 binaire, tandis que l'état cristallin de faible résistance peut représenter un 1.

Le principal inconvénient de la mémoire PCM est sa sensibilité aux températures élevées. Elle se dégrade également au fur et à mesure de son utilisation, mais beaucoup moins rapidement que la mémoire Flash, qui permet environ 5 000 cycles d'écriture, alors que la PCM en permet près de 100 millions. La mémoire PCM peut également offrir des performances élevées, notamment dans les applications qui nécessitent beaucoup d'écriture, en raison de sa rapidité de permutation, de sa capacité à changer un bit unique sans nécessiter l'effacement préalable de blocs et de son évolutivité actuelle jusqu'à 40 nm.

Micron Technologies et Samsung se battent actuellement pour mettre sur le marché le premier composant de mémoire PCM 1 Gbit, Samsung commercialisant actuellement une mémoire PRAM de 512 Mbits compatible avec la mémoire Flash NOR dans ses téléphones mobiles.

Mémoire vive ferroélectrique (FRAM ou FeRAM)La construction de la mémoire FRAM rappelle celle de la DRAM. Cette dernière est constituée d'un transistor d'accès diélectrique et d'un nœud de stockage à base de condensateurs, alors que la FRAM utilise un matériau ferroélectrique comme le titano-zirconate de plomb (PZT) pour former un condensateur ferroélectrique, qui est ensuite intégré dans le corps de la grille du transistor d'accès.

La structure cristalline du matériau ferroélectrique permet la formation de bipôles électriques semi-permanents, qui s'alignent sur un champ électrique externe et conservent cette polarisation une fois le champ retiré. Ceci permet un accès aléatoire à chaque bit pour les opérations de lecture et d'écriture, les 0 et les 1 étant stockés à l'aide des deux polarisations disponibles pour chaque cellule.

La mémoire FRAM consomme moins de courant, permet une écriture plus rapide et offre un nombre beaucoup plus élevé de cycles d'écriture/effacement que la mémoire Flash. Ses inconvénients incluent des densités de stockage plus faibles, une capacité de stockage limitée et un coût plus élevé.

Fujitsu a annoncé avoir conçu des dispositifs FRAM pour remplacer les mémoires Flash et SRAM dans les applications industrielles, d'usine et à faible consommation, tandis que Texas Instruments commence doucement à offrir des microcontrôleurs basés sur ce type de mémoire.

Mémoire vive magnétorésistive (MRAM)La mémoire MRAM utilise des éléments de stockage magnétiques formés à partir de deux plaques ferromagnétiques capables, chacune, de maintenir un champ magnétique, et séparées par une fi ne couche isolante. La structure de cellule la plus simple correspond à une confi guration en vanne de spin. L'une des plaques sert d'aimant permanent à polarité fi xe, tandis que l'autre possède un champ modifi able en fonction du champ externe. Les bits sont stockés sous forme de 1 lorsque les deux plaques ont la même polarité et sous forme de 0 lorsqu'elles ont des polarités différentes. Une grille constituée de ces cellules forme un dispositif de mémoire. Cette technologie permet d'envisager le remplacement non

seulement de la mémoire Flash, mais également des mémoires DRAM et SRAM. La mémoire MRAM est cependant sensible aux interférences provoquées par les applications de couple prolongées causées par les champs magnétiques DC externes.

Everspin, une société issue de Freescale Semiconductor qui prévoit de commercialiser des millions d'unités de MRAM en 2012, s'intéresse cependant de plus en plus à la technologie MRAM de seconde génération appelée SST-MRAM (Spin Transfer Torque MRAM). Cette technologie remplace la couche isolante par une barrière à effet tunnel et utilise des électrons à spins alignés (polarisés). Son principal avantage est la réduction du courant nécessaire pour l'écriture, qui rend celle-ci comparable au processus de lecture et permet des densités plus élevées, mais la cohérence des spins doit être maintenue et les fonctionnements haute vitesse nécessitent toujours un courant plus élevé. On s'attend aujourd'hui à ce que cette technologie soit utilisée dans les dispositifs gravés en moins de 65 nm, de nouvelles structures composites étant à l'étude.

Mémoire résistive (RRAM ou ReRAM)La RRAM repose sur la commutation électronique (induite par une intensité ou une tension) d'un matériau résistif entre deux états stables (faible/élevé). Celle-ci est obtenue par le biais d'une conduction soudaine à travers des couches isolantes d'oxyde. Deux opérations permettent de modifi er l'état de résistance de la RRAM : RESET la fait passer d'un état de faible résistance à un état de haute résistance, alors que SET produit l'effet inverse.

Le processus de gravure de la RRAM peut descendre en dessous de 30 nm et une étude portant sur la mémoire résistive à base d'oxyde a même suggéré que le déplacement de l'oxygène pouvait avoir lieu à 2 nm. Selon l'institut de recherche IMEC, des dispositifs RRAM à structure empilée gravés en 11 nm pourraient arriver sur le marché, la mémoire Flash SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) servant d'étape intermédiaire avec des fi nesses de gravure de 17 et 14 nm. La RRAM offre des vitesses de permutation inférieures à une nanoseconde, avec une consommation énergétique minime. Elle assure également la stabilité des données en résistant aux températures élevées et à l'usure. Cette robustesse offre de nouvelles opportunités sur les marchés de l'automobile et des applications embarquées, par exemple.

Elpida a déjà développé des prototypes de RRAM pour une production en masse dans le courant 2013. Basés sur un processus de gravure de 30 nm, ses dispositifs sont capables d'offrir des capacités Gigabit.

Toujours aucune fi n en vue...Ces quatre technologies n'ont cependant toujours pas été produites en grande série et elles se limitent toutes pour l'instant à des marchés spécialisés. La mémoire Flash devrait continuer d'évoluer pendant au moins quelques générations, si bien que nous ne sommes pas près d'annoncer son remplacement.


POUR EN SAVOIR PLUSRendez-vous à l'adresse suivante : rswww.fr/memoire



Le système de connecteur RJ à cinq points développé par TE Connectivity est une liaison Ethernet de nouvelle génération conçue pour off rir aux fabricants d'équipements d'origine une double densité par rapport à la liaison Ethernet RJ45 traditionnelle.

Avec un espacement des ports sur une ligne centrale de 7 mm, le connecteur RJ à cinq points occupe environ la moitié de l’espace d'une liaison Ethernet RJ45, en ayant le même encombrement pour la prise en charge des solutions magnétiques intégrées et non intégrées. La confi guration modulaire de la prise permet une mise en œuvre facile et rapide des extensions de produits.

Une languette de verrouillage fl exible est incluse sur les connecteurs de câbles pour faciliter l'accès au verrou. Les utilisateurs peuvent ainsi débloquer le verrou en tirant sur la languette, ce qui facilite le

retrait du connecteur. Une fois le retrait effectué, le verrou est automatiquement rétabli pour permettre la réinsertion du câble. Le système de connecteur RJ à cinq points possède en outre un système de verrouillage positif qui rappelle celui des connecteurs RJ45 plus courants.

Les connecteurs de câbles utilisent également deux conduits optiques pour affi cher l'état des ports sur leur face arrière et permettre ainsi aux techniciens de le vérifi er facilement lorsque tous les ports sont occupés. La lumière des diodes de la prise se rapproche ainsi de l'utilisateur

en traversant le manchon des câbles.En plus de sa densité de ports accrue, le système de connecteur RJ à cinq points prend en charge les applications Gigabit qui utilisent des câbles UTP de catégorie 5e standard, au sein de solutions magnétiques intégrées et non intégrées.

Les applications cibles de ce produit incluent les produits de commutation et de routage Ethernet à haute densité, tels que les équipements de centres de données et d'armoires de câblage, ainsi que les applications d'E/S de serveurs.

Système de connecteur RJ à cinq points

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William Marshall, RS Components

Évitement des défaillances, tolérance aux pannes

William Marshall, RS Components

Deuxième volet sur la démarche de conception fi able :

tolérance aux pannes


La tolérance aux pannes présuppose que des pannes sont susceptibles de se produire quel que soit le nombre de mesures prises pour les éviter.

• Les systèmes à sécurité intégrée ne permettent pas de reprendre un fonctionnement sûr en cas de détection de panne, mais garantissent un arrêt contrôlé du système, sans erreur de sortie.

• Les systèmes tolérants aux pannes sont quant à eux capables, sans assistance externe, d'exécuter correctement leurs programmes, ainsi que leurs fonctions d'entrée/sortie, face à un certain nombre de pannes de fonctionnement.

Bien que ces défi nitions puissent paraître simples, elles se traduisent très diffi cilement en système réel. En cas de panne de système permanente ou transitoire, trois conditions doivent être remplies pour permettre une « exécution correcte continue » :

• Détection des erreurs. Le système doit être capable de détecter ses propres erreurs.

• Diagnostic des pannes. Après avoir détecté une erreur pendant l'exécution d'un programme, le système doit être capable de localiser la panne au niveau d'un groupe de composants ou de modules pouvant être contournés, remplacés sous le contrôle du processeur ou désactivés.

• Suppression de la panne. Une fois la panne localisée, le système doit prendre des mesures afi n de l'éliminer ou de minimiser ses effets. En cas de panne transitoire, il est possible qu'une nouvelle tentative suffi se.

Il faudrait, dans l'idéal, que ces trois processus se produisent le plus rapidement possible, afi n de minimiser toute interruption du fl ux de données. Une redondance de sécurité est introduite sous forme de matériels ou de logiciels supplémentaires (ou des deux) pour tenter d'atteindre l'objectif conceptuel de reprise quasi-immédiate en cas de panne. Dans la pratique, il est presque impossible de gérer tous les types de pannes de composants susceptibles de se produire. Certaines pannes entraîneront inévitablement des arrêts de système catastrophiques, et la seule chose à faire consiste à rendre leur taux de probabilité acceptable. Dans le cas des circuits non redondants, tels que les générateurs d'horloge, une attention particulière est nécessaire à l'étape de conception pour éviter qu'une simple panne ne mette hors service un système autrement tolérant aux pannes.

La couverture correspond à la probabilité conditionnelle selon laquelle une panne pourra être détectée et éliminée de manière sûre. Le terme « sûr » peut signifi er un arrêt du système sans conséquences néfastes (sécurité intégrée) ou l'isolement du composant défectueux pour permettre la poursuite du fonctionnement (tolérance aux pannes dans un système redondant). Cette probabilité peut également s'exprimer sous forme de pourcentage, à l'aide du taux SFF (Safe Failure Fraction). Il existe bien sûr des situations dans lesquelles même une perte de fonction contrôlée n'est pas acceptable : que se passerait-il, par exemple, si les commandes automatiques d'une voiture sans chauffeur cessaient de fonctionner pendant une manœuvre à grande vitesse ? Dans ce type de scénario, la tolérance aux pannes est la seule option.

Le concept de couverture permet aussi d'évaluer l'effi cacité de schémas de fi abilité particuliers en termes de capacité de détection et d'élimination de tous les modes de pannes possibles. La couverture doit être presque totale pour permettre la fi abilité attendue. La tolérance aux pannes et l'évitement des défaillances ne sont pas mutuellement exclusifs et il est

possible de combiner les deux techniques dans certaines conceptions. L'introduction de composants redondants et l'inclusion de modules de secours n'améliorent pas automatiquement la fi abilité du système. En effet, lorsque des composants de faible qualité sont répliqués, le système redondant est moins susceptible d'accomplir sa mission qu'un système simplex. L'utilisation de composants d'excellente qualité et d'une conception détarée est nécessaire pour permettre une tolérance aux pannes optimale. Cela signifi e une disponibilité accrue du système et des chances de succès optimisées, même en cas de pannes de composants. Une attention particulière aux problèmes de disponibilité à l'étape de la conception a permis aux véhicules d'exploration de Mars lancés en 2003 de dépasser leur durée de mission de plusieurs années.

Diagnostics simplex et simplex +Les systèmes simplex ou 1oo1 (One out of One) sont incapables de détecter les pannes et courent d'importants risques d'arrêt non contrôlé. Les diagnostics simplex + ou 1oo1D incorporent des circuits de contrôle qui permettent un suivi du fonctionnement du processeur sans impact sur les systèmes en temps réel pour lesquels la vitesse est cruciale.

Une minuterie de surveillance, parfois incluse sur la puce du processeur ou dans un dispositif de surveillance distinct, est souvent utilisée pour détecter les pannes de processeur. Elle oblige généralement le système à redémarrer en cas de perte de signal généré par un programme. Ces dispositifs très simples intègrent souvent un système de contrôle de l'alimentation électrique. Une solution beaucoup plus complète est nécessaire pour répondre aux exigences des nouvelles normes de sécurité ISO26262 et CEI 61508. Le fRCPU Yogitech du microcontrôleur ARM® Cortex M3 [1] en est un exemple, le circuit de surveillance Infi neon CIC61508 [2] du processeur TriCore™ en est un autre. Ces dispositifs de diagnostic permettent de transformer un système simplex ou 1oo1 en système 1oo1D capable de créer un système certifi é CEI 61508 SIL3. Cela signifi e un taux SFF supérieur à 99 % et une sortie à sécurité intégrée.

Le microcontrôleur « de sécurité » TMS470M de la gamme Hercules™ de Texas Instruments intègre un seul cœur Cortex M3 avec correction des erreurs et logique de test automatique sur une même puce [3]. Il ne remplit cependant pas les critères de sécurité CEI 61508, car son taux SFF est inférieur à 60 %. Ceci est dû au fait que la logique de contrôle des erreurs ne peut pas détecter plus de 60 % des erreurs transitoires ou systématiques possibles au niveau du cœur. La technique éprouvée qui consiste à exécuter le même programme sur deux cœurs ou plus et à comparer les sorties est une façon d'optimiser la couverture.

Redondance modulaire multiprocesseurLa redondance des systèmes de contrôle informatique signifi ait traditionnellement la multiplication par 2 (DMR ou 2oo2), par 3 (TMR ou 2oo3), voire par 4 (QMR ou 2oo4), des unités de processeur et l'exécution du même programme sur chacune d'entre elles avec un léger décalage. La logique de vote et la comparaison séparée permettent uniquement une sortie à travers un actionneur si la majorité des processeurs s'accordent. Cela signifi e que les systèmes DMR ne sont pas tolérants aux pannes, car la logique de vote ne permet pas de dire quelle sortie est incorrecte. Les deux processeurs doivent donc être désactivés de manière contrôlée. Toutefois, les systèmes DMR dont le taux SFF est supérieur à 99 % pourraient répondre aux critères SIL3. Les systèmes TMR permettent à un processeur de tomber en panne sans interruption du fonctionnement, à condition que les deux autres processeurs s'accordent. (Figure 1) Les systèmes QMR devraient pouvoir gérer deux pannes sans baisse de performances. Les systèmes de type TMR et QMR devraient répondre aux critères SIL4 s'ils réussissent à atteindre un taux SFF supérieur à 99 %, car ils sont également tolérants aux pannes.

La première partie de ce dossier concernait l'évitement des défaillances. Dans ce numéro, nous décrivons les techniques de conception matérielle qui permettent de gérer les pannes transitoires et permanentes au sein des systèmes de microcontrôleurs.

Deuxième volet sur la démarche de conception fi able :

tolérance aux pannesSuite page 16 >


Les microcontrôleurs TMS570LS et RM48x Cortex R4F de la gamme Hercules de Texas Instruments renferment deux cœurs de processeur qui exécutent tous les deux le même programme, mais l'un de ces cœurs sert uniquement de dispositif de contrôle esclave pour la production de sorties destinées à une comparaison avec le cœur maître [3]. Seules les sorties du cœur maître sont envoyées au reste du système, si bien qu'il n'est pas possible de construire un DMR 1oo2 avec un seul dispositif. Nous disposons au lieu de cela d'une confi guration 1oo1D capable de remplir le critère SFF > 99 % de la norme CEI 61508 SIL3.

Pannes transitoires et permanentesLorsqu'un système de contrôle détecte une erreur, il peut s'agir d'une erreur ponctuelle due au changement de l'état d'une cellule de RAM par une particule cosmique, par exemple. Il est souvent possible de remédier à ce type de panne transitoire en tentant simplement de réexécuter le segment de programme concerné. Cette fonctionnalité doit être intégrée au système pour que les ressources matérielles ne soient pas inutilement mises hors service. Le temps et les efforts consacrés au réglage de ces circuits et de ces logiciels seront récompensés si le système est destiné à une utilisation dans un environnement soumis aux interférences électriques. Le système de contrôle des erreurs devra bien sûr pouvoir reconnaître rapidement les pannes permanentes afi n d'éviter les nouvelles tentatives inutiles.

Redondance statique et dynamiqueLes redondances modulaires de base dotées de circuits de vote sont normalement classées comme étant statiques (tous les modules sont « à chaud » et exécutés). Il est possible d'ignorer un module de processeur ou de le mettre hors service s'il présente une panne permanente.

La redondance dynamique implique des unités de secours à chaud ou à froid, activées ou désactivées selon les besoins par une logique de détection des pannes et/ou un logiciel. Son utilisation était fréquente sur la navette spatiale [4] et les avions Airbus [5]. Dans le second cas, une précaution supplémentaire a été prise contre les pannes de mode commun avec l'introduction d'un concept de diversité, selon lequel les modules de processeur sont basés sur différentes plateformes de microcontrôleurs utilisant des logiciels écrits par des équipes indépendantes. Ces systèmes possèdent des modules de processeur 1oo1D à double cœur qui peuvent désormais être remplacés par des puces uniques, telles que les dispositifs à double cœur Hercules. Il est par exemple possible de combiner deux puces pour former un système 1oo2D tolérant aux pannes et conforme aux exigences SIL4. (Figure 2) Dans ce cas, les deux processeurs fonctionnent « à chaud » et reçoivent les mêmes entrées, y compris une réinitialisation commune. Lorsqu'un commutateur est activé, les sorties de l'unité de secours remplacent celle du module en panne. Bien que les horloges de processeur ne soient pas synchronisées, le contretemps devrait être minime au moment du basculement.

ConclusionJusqu'à récemment, le concept de tolérance aux pannes était principalement lié à des projets très coûteux impliquant des engins aériens ou spatiaux, en raison des coûts de développement considérables. Les systèmes automobiles devront certainement utiliser ces techniques lorsque des véhicules sans chauffeur commenceront à apparaître sur nos routes. Les applications automobiles et industrielles doivent se conformer aux normes de fi abilité internationales ISO26262 et CEI 61508 et la nouvelle génération de microcontrôleurs « de sécurité » permettra aux ingénieurs de produire des conceptions conformes à ces normes.

Références[1] www.fr.yogitech.com[2] www.infi neon.com[3] www.ti.com[4] Rapport : Redundancy Management Technique for Space Shuttle Computers, J.R.Sklaroff, IBM Journal Research & Development, 1976[5] Rapport : AIRBUS A320/A330/A340 Electrical Flight Controls, A Family of Fault-Tolerant Systems, Dominique Britxe, Pascal Traverse, IEEE 1993


POUR EN SAVOIR PLUSKits de développement disponibles pour les microcontrôleurs Hercules Texas Instruments :TMS470M HDK 748-0765TMS570 HDK 748-0771RM48 HDK 748-0775Recherchez sur notre site les mots clés suivants : Hercules TI


Figure 1. Système tolérant une seule panne basé sur une redondance modulaire triple

Figure 2. Système tolérant une seule panne basé sur deux microcontrôleurs de sécurité à double cœur

Module deprocesseur

1oo1 1

Vote etlogique de

reconfi guration

Module deprocesseur

1oo1 2

Module deprocesseur

1oo1 3

Entréecommune

Sortieconfi rmée

Module deprocesseur

1oo1 1

Module deprocesseur

1oo1D 2

Logique dereconfi guration

Sortieconfi rmée

Entréecommune

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Une nouvelle norme High-Speed pour les périphériques d'E/S

Les besoins en matière de rapidité du transfert de données entre les appareils informatiques, les périphériques, les produits Smart grand public et les dispositifs de stockage haute capacité, exigent des E/S toujours plus rapides et polyvalentes, ainsi qu'une bande passante du bus toujours plus large. Après plusieurs années de quasi-monopole, l'interface USB (Universal Serial Bus) a peut-être enfin rencontré avec le Thunderbolt son premier véritable concurrent.

David Pike, RS Components

Inventée en 1994, l'interface USB (Universal Serial Bus) est une norme universelle qui permet de connecter des périphériques informatiques et des dispositifs mobiles grand public, tels que des appareils photo numériques ou des lecteurs de médias portables, à des ordinateurs personnels par le biais d'une interface bidirectionnelle peu coûteuse. Elle a été développée par un groupe de sept grandes entreprises (Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC et Nortel) qui cherchaient à simplifier la connexion des périphériques externes aux PC en remplaçant les nombreux types de connecteurs de PC et en simplifiant la configuration logicielle, à la fois pour les communications et pour l'alimentation électrique des dispositifs.

USB 2.0 et 3.0Aujourd'hui, plus de 10 milliards d'appareils utilisent la norme USB 2.0 (USB haut débit) à travers le monde, chiffre qui augmente de deux à trois milliards chaque année. La nouvelle génération USB 3.0 (SuperSpeed USB), qui est rétrocompatible avec la version précédente et dont les spécifications ont été publiées fin 2008, n'a cependant toujours pas atteint de tels niveaux sur le marché.

Thunderbolt a rejoint l'interface USB 3.0 dans la course au haut débit avec le soutien des géants industriels Apple et Intel. Ainsi, même si cette nouvelle norme pourrait faire réellement concurrence à l'interface USB, il est fort probable que les deux coexistent. Intel est en train de positionner Thunderbolt comme norme complémentaire au protocole USB (également codéveloppé par Intel) capable de répondre en plus aux besoins des dispositifs qui nécessitent des performances plus élevées.

Plus rapide, plus puissant et plus petitAlors que la norme USB 2.0 offre une vitesse de transfert des données de 480 Mbits/s., et que l'USB 3.0 offre près de dix fois cette vitesse à 4,7 Gbits/s., le petit nouveau, Thunderbolt, a été conçu pour offrir des vitesses encore plus élevées allant jusqu'à 10 Gbits/s. Ce débit signifie qu'un film haute définition de 25 Go pourrait être transmis en 30 secondes environ, contre 60 à 75 secondes avec une interface USB 3.0. On s'attend à ce que Thunderbolt prenne en charge les dispositifs pour lesquels une vitesse d'E/S élevée représenterait un avantage, dont les dispositifs de stockage haut débit tels que les matrices RAID, les appareils de capture et d'affichage de médias haute définition et les boîtes d'extension PCI Express (PCIe) pour ordinateurs portables.

En plus de ses capacités de transfert de données haut débit, Thunderbolt est capable de délivrer une puissance de 10 W au dispositif connecté, soit plus de deux fois la puissance offerte par une interface USB 3.0. La nouvelle norme offre également une interconnexion plus petite et plus fine : basée physiquement et électriquement sur le connecteur Mini-DisplayPort d'Apple, cette solution est particulièrement adaptée aux notebooks, netbooks et tablettes ultra-compacts.

Cuivre, connecteur, câble et contrôleurL'interface de données série Thunderbolt utilise des connexions en cuivre. Ses spécifications combinent deux protocoles, PCI Express (PCIe) et DisplayPort, ce qui signifie qu'elle peut transmettre simultanément des données et des signaux d'affichage bidirectionnels à l'aide d'un seul câble.


“ ... un fi lm haute défi nition de 25 Go pourrait être transmis en 30 secondes

environ, contre 60 à 75 secondes avec une interface USB 3.0”

Un seul port Thunderbolt peut également prendre en charge plusieurs hubs et la mise en série d'un maximum de sept dispositifs, deux affi chages pouvant être pris en charge par le protocole DisplayPort pour offrir un affi chage HD d'une résolution allant jusqu'à 2 560 x 1 440 pixels, en plus de huit canaux d'audio HD.

Le connecteur Thunderbolt possède cinq conducteurs, un pour la gestion et deux paires unidirectionnelles constituées chacune d'une voie d'entrée et d'une voie de sortie, formant deux canaux entièrement duplex et bidirectionnels. Les câbles Thunderbolt intègrent des drivers à l'intérieur de leurs connecteurs. Les contrôleurs de l'hôte et des périphériques réalisent un multiplexage des données provenant des deux protocoles au niveau de la couche de transport, puis réalisent un démultiplexage à la destination pour permettre la prise en charge simultanée de plusieurs dispositifs. Ceci rend le système, en aval du driver, rétrocompatible avec le matériel DisplayPort existant. Les adaptateurs Mini-DisplayPort DVI, dual-link DVI, HDMI et VGA sont également pris en charge sans perte de fonctionnalité.

Potentiel sur le marchéBien qu'Apple soit actuellement le seul fabricant à commercialiser des ordinateurs équipés de ports Thunderbolt, il est clair que sa part du marché des produits de consommation et informatiques représente une importante base d'utilisateurs pour la nouvelle interface. Apple a ajouté Thunderbolt, en plus des ports USB, sur ses ordinateurs MacBook Air, MacBook Pro, iMac et Mac mini. Une poignée de grands fabricants ont également annoncé leur intention de lancer des produits intégrant Thunderbolt. Ces fabricants incluent Sony, qui a récemment indiqué que certains nouveaux ordinateurs portables Vaio pourraient intégrer Thunderbolt, ou du moins une variante compatible.

Coût à prévoirComme toujours, le coût peut représenter un obstacle important à l'acceptation d'un produit sur le marché. Un câble USB haut débit coûte environ 1,20 €, le chipset se vendant à moins d'1 €, alors qu'un câble SuperSpeed USB coûte environ 3,50 €.

Le prix des câbles Thunderbolt tourne cependant actuellement autour de 40 €, soit plus de dix fois le prix d'un câble SuperSpeed USB. Au moment de la rédaction de cet article, Intel n'a pas proposé de tarif pour le contrôleur Thunderbolt, mais prévoit de mettre en vente un chipset abordable cette année.

Les choses peuvent bien sûr changer, et souvent plus vite qu'on l'imagine, mais il semblerait que l'interface USB 2.0 ait encore beaucoup d'avenir. Thunderbolt offre peut-être deux fois, voire vingt fois, la bande passante des normes USB 3.0 et 2.0, mais les utilisateurs en auront-ils vraiment besoin ? Il s'agit peut-être encore une fois d'attendre patiemment que le prix baisse et devienne abordable.


Découvrez ce que le Thunderbolt peut vous offrir. Pour plus d'informations sur l'utilisation de l'application RS Auras, voir la page 3.

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Figure 1. (Source : Intel.com)

Câble Thunderbolt™

PCI Express

DisplayPort

PCI Express

DisplayPort

PCI Express/DisplayPort

Contrôleur

Contrôleur

NOUVEAUXPRODUITS

20 eTech - NUMÉRO 11 Plus de 5 000 nouveaux produits ajoutés chaque mois sur rswww.fr/electronique

■ Gamme de brucelles en acier inoxydable anti-acide et antimagnétique. Disponibles à l’unité ou en jeux avec une fi nition mate ou un revêtementESD noir.Critère de recherche : Brucelles CMS Bernstein

■ Adapté aux applications de salle blanche, ce fl ux de soudure maintient le composant en place, même en cas de mouvement de la carte. Non corrosif et exempt d’halogène et d’halogénure, il offre un excellent pouvoir mouillant et améliore la longévité des soudures.Disponible en versions Sans nettoyage, Soluble dans l'eau et Sans plomb.Critère de recherche : fl ux Circuitworks

■ Les serre-câbles Q-tie HellermannTyton conviennent à de nombreuses applications. Leur tête à conception ouverte facilite leur insertion et leur libération pour permettre l'ajout et le retrait de fi ls et de câbles pendant les opérations d'assemblage, avant le serrage fi nal. Disponibles en plusieurs tailles, couleurs et matériaux.Critère de recherche : q-tie

BRUCELLES CMS BERNSTEINBrucelles de précision testées pour les environnements protégés contre les décharges électrostatiques.

FLUX DE SOUDUREConçu pour des opérations de maintenance qui nécessitent une fi abilité, une stabilité et une propreté optimales.

SERRE-CÂBLES SÉRIE QLa conception de la tête facilite le pré-serrage / desserrage.

■ Notre gamme offre une large variété de formats de boîtier et de capacité, mais également différents types de terminaison, standard, à sorties axiales ou à broches à souder sur CI. Les piles lithium chlorure de thionyle conviennent tout particulièrement pour des applications de sauvegarde mémoire et de prise en charge des fonctions d’horloge dans les systèmes électroniques.Critère de recherche : Piles lithium chlorure RS

PILES LITHIUM-CHLORURE DE THIONYLEExcellentes performances en termes de densité d’énergie et de tenue en température.Leurs boîtiers en acier inoxydable hermétiques permettent également une longue durée de stockage.

■ Les mémoires SST39VF8xx conçues en partenariat avec le fabricant SST disposent de la technologie CMOS SuperFlash. Ces circuits améliorent les performances et la fi abilité des systèmes électroniques, tout en réduisant leur consommation.Critère de recherche : SST39VF8

MÉMOIRES 8 MBITS MULTI-USAGES FLASH PLUS MICROCHIPLa technologie la plus fi able du marché.

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NOUVEAUXPRODUITS

eTech - NUMÉRO 11 21 Plus de 5 000 nouveaux produits ajoutés chaque mois sur rswww.fr/electronique

■ Basé sur le STM32F051R8T6, ce kit inclut un outil de débogage embarqué ST-LINK/V2, des LED, des boutons-poussoirs et une carte de prototypage supplémentaire qui permet de connecter d'autres composants et modules pour développer facilement des applications.Critère de recherche : STM32F0

■ Ampoules à LED monopuce conçues pourun éclairage optimal offrent une faible consommation et une durée de vie de plus de 90 000 heures. Visibles en plein soleil, elles produisent une lumière froide qui minimise la dissipation thermique.Critère de recherche : ELED/1750/BP

■ Série de connecteurs à usage général pour le branchement de dispositifs internes et externes. Avec des débits de données allant jusqu'à 3,125 Gbits/s., ces connecteurs répondent aux besoins des systèmes de transmission actuels de type Gigabit Ethernet ou PCI Express.Critère de recherche : Har Flex

■ Ces alimentations programmables peuvent offrir toute une gamme de tensions de sortie pour les tests et les caractérisations de composants, de circuits, de modules ou de dispositifs complets. La série 2200 combine performances, souplesse et facilité d'utilisation pour vous permettre d'obtenir le plus rapidement possible des données de test de qualité.Critère de recherche : Keithley 2200

KIT DE DÉCOUVERTE STMICROELECTRONICS POUR SÉRIE STM32F0Explorez le Cortex-M0 STM32F0.

AMPOULES À LED OXLEY T1 3/4Off rent une alternative aux ampoules à fi lament traditionnelles.

CONNECTEURS HARTING HAR-FLEXFamille de connecteurs carte-à-carte et « carte-à-câble ».

ALIMENTATIONS DC PROGRAMMABLES KEITHLEYLa série 2200 est constituée de cinq modèles off rant des tensions de sortie comprises entre 20 et 72 V, avec une puissance de 86, 96, 100 et 150 W.

■ Les diodes E-Zorb peuvent résister à des retours de puissance supérieurs à la normale sans endommagement permanent de leur soudure. Elles sont utiles pour de nombreuses applications, des environnements industriels à fortes interférences aux applications d'instrumentation sensibles.Critère de recherche : Voltage Multipliers

DIODES HAUTE TENSION POUR RETOURS DE PUISSANCE ÉLEVÉS VMIAbsorbent jusqu'à 400 mJ d'énergie d'avalanche inverse à 10 kVrwm, sans endommagement.

Famille de connecteurs carte-à-carte et « carte-à-câble ».

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AMPOULES À LED OXLEY T1 3/4Off rent une alternative aux ampoules

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22 eTech - NUMÉRO 11 Plus de 5 000 nouveaux produits ajoutés chaque mois sur rswww.fr/electronique

■ La série NPS40-M possède une homologation ITE, ainsi qu'une homologation de sécurité médicale pour les applications sans contact avec les patients et non critiques pour les patients. Ces alimentations sont conçues pour les équipements destinés aux applications médicales, dentaires et de laboratoire de faible puissance.Critère de recherche : NPS4

■ La série TPS2000 permet de prendre des mesures fl ottantes et différentielles en toute sécurité. Équipé d'un logiciel de mesure de puissance optionnel et de sondes haute tension, cet instrument établit la norme en matière de mesures fl ottantes avancées.Critère de recherche : tektronix TPS20

■ Ce kit de développement USB est parfait pour l'évaluation de la plateforme Hercules de microcontrôleurs de sécurité. Alimentée par le port USB du PC, la clé USB renferme un émulateur XDS100v2 JTAG intégré et un accès à plusieurs broches de périphériques clés.Critère de recherche : RM48HDK

ALIMENTATIONS À DÉCOUPAGE EMERSON NETWORK POWERAlimentations AC/DC homologuées pour les applications médicales.

SÉRIE D'OSCILLOSCOPES À MÉMOIRE NUMÉRIQUE TEKTRONIX TPS2000BPuissance et productivité, du laboratoire au terrain.

KIT DE DÉVELOPPEMENT RM4X HERCULES TEXAS INSTRUMENTSKit de développement de microcontrôleurs pour applications de sécurité.

■ Cette famille de fusibles miniatures (10 x 38 mm) peut protéger effi cacement les conducteurs et les modules PV (photovoltaïques) contre les retours de courant élevés. Lesdispositifs de protection de circuit standard ne sont pas conçus pour protéger complètement les panneaux photovoltaïques. Cependant, la série SPF est homologuée UL pour une interruption sûre des circuits défectueux.Critère de recherche : Littelfuse 0242

FUSIBLES SOLAIRES SÉRIE LITTELFUSE SFPSpécialement conçus pour la protection des systèmes photovoltaïques (PV).

émulateur XDS100v2 JTAG intégré et un accès à plusieurs broches de périphériques clés.Critère de recherche :

Cette famille de fusibles miniatures (10 x 38 mm) peut protéger effi cacement les conducteurs et les modules PV (photovoltaïques)

dispositifs de protection de circuit standard ne sont pas conçus pour protéger complètement les panneaux photovoltaïques. Cependant, la série SPF est homologuée UL pour une interruption

Littelfuse 0242

FUSIBLES SOLAIRES SÉRIE LITTELFUSE SFPSpécialement conçus pour la protection des systèmes photovoltaïques (PV).


NOUVEAUXPRODUITS

eTech - NUMÉRO 11 23 Plus de 5 000 nouveaux produits ajoutés chaque mois sur rswww.fr/electronique

■ Le modèle BQ51013 assure la conversion AC/DC du courant et intègre le contrôle numérique requis par le protocole de communication Qi v1.0. Il permet ainsi d'obtenir un système de transmission d'énergiesans contact pour une solution d'alimentation sans fi l.Critère de recherche : BQ5101

■ Les cartes d'évaluation sont des convertisseurs de supports POF/HCS vers UTP qui facilitent l'intégration dans une infrastructure Fast Ethernet existante et possèdent plusieurs fonctions permettant d'évaluer facilement et effi cacement les performances de l'émetteur-récepteur AFBR-5978Z.Critère de recherche : AFBR-0978Z

RÉCEPTEUR DE PUISSANCE INTÉGRÉ SANS FIL TEXAS INSTRUMENTSCircuit intégré récepteur évolué pour le transfert de puissance sans fi l dans des applications mobiles.

CARTE D'ÉVALUATION D'ÉMETTEUR-RÉCEPTEUR À FIBRES OPTIQUES AVAGOÉmetteur-récepteur 650 nm pour diagnostic numérique Fast Ethernet(10/100 Mbits/s) avec connecteur SC-RJ.

CONVERTISSEURS ETHERNET VERS SÉRIEUn moyen simple de connecter des dispositifs série à un réseau Ethernet pour un accès mondial.

■ Les adaptateurs Ethernet vers Série Brainboxes « ES » permettent de connecter rapidement et facilement des dispositifs série RS-232 ou RS-485/422 à un réseau Ethernet. La confi guration s'effectue par le biais d'un serveur Web intégré et permet de prolonger la durée de service de presque tous les dispositifs série.Critère de recherche : Brainboxes Ethernet

■ La station de soudage WX 2 sert d'unité de commande centrale (contrôleur de banc d'essai) pour les nouveaux modèles intelligents de fers à souder, de systèmes d'extraction de fumée et de plaques de préchauffage. Lorsque vous n'utilisez pas votre outil de soudage, le WX 2 fait passer tous les appareils connectés en mode Veille ou Arrêt automatique pour permettre d'importantes économies d'énergie.Critère de recherche : Weller WX 2

SOLUTIONS DE FERS À SOUDER WELLERCe kit comprend un bloc d'alimentation de 200 W et deux fers à souder avec fi ls adaptés.

Plus de 5 000 nouveaux produits ajoutés chaque mois sur rswww.fr/electronique

Les cartes d'évaluation sont des convertisseurs de supports POF/HCS vers UTP qui facilitent l'intégration dans une infrastructure Fast Ethernet existante et possèdent plusieurs fonctions permettant d'évaluer facilement et effi cacement les

Émetteur-récepteur 650 nm pour diagnostic numérique Fast Ethernet

360

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LE POINT SURLA LÉGISLATION

Qu'est-ce que la sécurité fonctionnelle ?À une certaine époque, la sécurité électronique, notamment sur le marché des appareils domestiques, se limitait essentiellement au réglage des composants contre les risques d'électrocution, de surchauffe et d'incendie. Par exemple, il n'y a pas si longtemps, l'unique appareil électronique des voitures était l'autoradio, et celui-ci ne nécessitait pas de « sécurité fonctionnelle », les pannes d'autoradio ne représentant pas généralement de danger pour la sécurité. Les erreurs imprévues de système de distribution de la force de freinage ou de contrôle de la stabilité dynamique peuvent quant à elles avoir des conséquences fatales, d'où la nécessité de respecter les exigences de la norme CEI 61508 ou de normes plus spécifiques, telles que la norme ISO 26262 relative aux véhicules automobiles. Celle-ci vient juste d'entrer en vigueur et tous les développeurs de systèmes automobiles doivent s'assurer que leurs produits respectent ses dispositions.

Implications liées à la conformitéLa sécurité coûte cher. Avant de commencer à développer et à fabriquer un système nécessitant une sécurité fonctionnelle, il est important de comprendre que le respect des normes de sécurité applicables concerne toutes les étapes du processus, de la conception initiale aux tests finaux. Lorsque l'on travaille avec une conception embarquée, il peut être tentant d'utiliser la déclaration de conformité ISO 61508 SIL 3 du fabricant de puce, par exemple, comme preuve de la conformité de l'ensemble du système. Ceci n'est cependant pas du tout le cas : l'ensemble du système doit être conforme, et non uniquement ses composants individuels. Cela inclut le matériel et les logiciels. Les logiciels correctement développés ne « s'usent » pas et ne font pas l'objet de pannes aléatoires. Les logiciels qui n'ont pas été correctement testés présentent souvent ce type de pannes une fois mis en service, parfois au bout de quelques mois, souvent en raison d'un dépassement négatif ou positif de capacité de pile. Les normes fournissent des directives concernant le niveau de test systématique nécessaire pour atteindre une classe de sécurité particulière.

Dispositions des normes de sécurité fonctionnelle• Fournissent des processus d'évaluation des risques

et d'attribution de cibles de sécurité.• Aident à réduire les pannes systématiques en indiquant

les bonnes pratiques de développement.• Fournissent un cadre pour l'analyse des taux de pannes aléatoires.• Fournissent un cadre pour l'analyse de l'efficacité des diagnostics.• Fournissent des procédures permettant de garantir le maintien

des niveaux de sécurité après la livraison du système.

Niveau d'intégrité de sécurité (CEI 61508)L'une des premières tâches à accomplir lors du développement d'un système nécessitant une sécurité fonctionnelle consiste à réaliser une évaluation des risques et des dangers de l'application cible. Cela signifie déterminer la probabilité de détection de panne acceptable avec arrêt contrôlé du système. Ce taux appelé SFF (Safe Failure Fraction) indiquera le niveau d'intégrité de sécurité cible (SIL). Sa valeur dépend de la technologie utilisée pour la conception, ainsi que du type de tolérance aux pannes matérielles.

• Type A : tous les mécanismes de panne sont connus.• Type B : existence de certains mécanismes de panne inconnus.

On suppose que la plupart des dispositifs à semiconducteurs sont de type B.

Tableau 1. Niveaux d'intégrité de sécurité atteignables avec taux SFF calculé et niveau de tolérance aux pannes matérielles prévu.

Le tableau 1 montre que plus on augmente la tolérance aux pannes d'un système (redondance modulaire triple, par ex.), moins le taux SFF nécessaire pour atteindre un niveau SIL cible particulier est élevé. Cela ne signifie pas que des composants de mauvaise qualité pourront être spécifiés dans les architectures tolérantes aux pannes. Il s'agit de normes de sécurité, non de fiabilité. Elles sont conçues pour garantir un fonctionnement sûr et un arrêt contrôlé en cas de panne, le cas échéant. Les systèmes informatiques destinés aux véhicules spatiaux robotisés doivent être fiables et leur disponibilité optimale. Des techniques de redondance matérielle peuvent être utilisées pour améliorer cette disponibilité, mais ceci ne servira à rien si les composants utilisés possèdent un taux de défaillance élevé. De la même manière, les automobilistes ne seraient pas impressionnés si leur voiture devait passer la plupart de son temps au garage, même si les pannes sont sans danger pour leur sécurité !

Un microcontrôleur conforme au niveau SIL 3 IEC 61508 : Texas Instruments TMS570 Le TMS570 est un microcontrôleur à double cœur qui a été conçu pour une intégration dans un système SIL 3. Pour atteindre le niveau SIL 3,


Les systèmes électroniques à sécurité fonctionnelle produiront une sortie prévisible, quelle que soit l'entrée. Tous les systèmes qui prétendent offrir ce type de sécurité doivent être développés et validés conformément à la norme internationale CEI 61508.

Sécurité fonctionnelleWilliam Marshall, RS Components

SFF Tolérance aux pannes matérielles

0 1 2

< 60% - SIL 1 SIL 2

60 % à < 90 % SIL 1 SIL 2 SIL 3

90 % à < 99 % SIL 2 SIL 3 SIL 4

≥ 99% SIL 3 SIL 4 SIL 4


LE POINT SURLA LÉGISLATION


une logique de contrôle et de correction des erreurs poussée a été incorporée avec des circuits de test intégrés et les cœurs de processeur ont été dupliqués.

• Le code correcteur élimine les erreurs de mémoire 1 bit au fur et à mesure qu'elles apparaissent.

• Le code correcteur détecte et indique les erreurs d'interconnexion et de mémoire 2 bits.

• La parité est vérifi ée en cours d'exécution pour les tampons et les queues périphériques.

• Le contrôleur CRC de la mémoire permet de valider l'intégrité du code à tout moment.

• Microcontrôleurs et contrôleurs de RAM dédiés.

• Deux cœurs de processeur Cortex-R4F identiques exécutent le même programme avec un léger décalage.

Les deux cœurs de processeur suggèrent une redondance modulaire double (DMR). Ceci n'est cependant pas le cas. Un cœur de processeur jouant le rôle de « maître » envoie la sortie au microcontrôleur. L'autre cœur est un « esclave » qui exécute le même programme avec un décalage d'1,5 cycle d'horloge par rapport au maître. La sortie provenant de l'esclave sert uniquement à réaliser une comparaison avec le maître : en cas de différence, un signal d'erreur sera déclenché. La sortie du maître est retardée d'1,5 cycle pour permettre l'alignement des entrées dans le dispositif de comparaison. L'objectif de ce « décalage » est de piéger les erreurs transitoires aléatoires dont la cause pourrait toucher simultanément les deux processeurs.

Cortex R4F

Cor

tex

R4F

Cycle décalé

Cycle décalé

Entrée + Contrôle

Sortie + Contrôle

Différence de comparaison

CCM

Testautoma-

tiqueAnneau degarde dédié

100 µm

Figure 1. Microcontrôleur de sécurité TMS570

Les deux cœurs ne sont pas installés dans le même sens sur la matrice pour éviter les pannes liées à une cause physique commune. Ils sont également protégés contre le couplage capacitif par des anneaux de garde individuels.

Sécurité logicielleComme nous l'avons suggéré plus haut, les efforts fournis pour concevoir un matériel sûr ne servent pas à grand chose si le logiciel ne subit pas la même rigueur de développement. Prouver que le logiciel d'application répond aux normes de sécurité applicables peut s'avérer long et coûteux. Il est par conséquent recommandé d'utiliser un système d'exploitation préqualifi é pour faciliter son développement. Les systèmes d'exploitation RTOS (Real-Time Operating Systems) sont de plus en plus utilisés dans les conceptions embarquées en temps réel et sont disponibles en plusieurs versions, un grand nombre d'entre eux étant liés à des familles de microcontrôleurs particulières. Le système RTOS multiplateforme « freeware » FreeRTOS fait partie des systèmes les plus utilisés pour les expérimentations initiales et une version de sécurité, SafeRTOS®, a été certifi ée conforme aux applications SIL3. Basé sur le Cortex-M3, le microcontrôleur Stellaris proposé par Texas Instruments intègre le système SafeRTOS® dans sa ROM, ce qui facilite considérablement les travaux de conception.

NormesCEI 61508 Sécurité fonctionnelle des systèmes électriques/électroniques et électroniques programmables, CEI 2000

ISO 26262 Véhicules de route – Sécurité fonctionnelle, ISO 2011

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POUR EN SAVOIR PLUS

REVUE DECONCEPTION


Les mesures fl ottantes qui nécessitent le plus de rigueur concernent les circuits de contrôle de l'alimentation, tels que les contrôleurs de moteur, les systèmes d'alimentation sans coupure et les équipements industriels, où les tensions et les intensités peuvent être suffi samment élevées pour mettre les utilisateurs ou l'équipement de test en danger. Lors de la mesure de signaux haute tension fl ottants, de nombreuses options doivent être prises en compte et chacune d'entre elles présentera des avantages et des inconvénients.

Sur la plupart des oscilloscopes conventionnels, la borne du « signal de référence » est connectée à un système de protection communément appelé « terre » ou « masse ». Ceci permet de faire en sorte que tous les signaux envoyés à ou par l'oscilloscope possèdent un point de connexion commun, qui correspond généralement au châssis de l'oscilloscope. Celui-ci conserve une tension égale à (ou proche de) 0 volt grâce au fi l de terre du cordon d'alimentation de l’équipement alimenté en AC. Ainsi, chaque canal d'entrée de référence est relié à une seule terre de référence. Aucune sonde passive traditionnelle ne doit être utilisée pour prendre des mesures fl ottantes directement sur un oscilloscope mis à la terre. Selon l'intensité du courant qui traverse le fi l de référence, celui-ci pourrait commencer à chauffer et fi nira par fondre si le courant est suffi samment élevé.

Mesures sur oscilloscope à entrée isoléeLes oscilloscopes à architecture d'entrée isolée permettent d'obtenir une isolation entre canaux et entre canaux et lignes électriques. Lors de la prise de mesures fl ottantes à l'aide d'un oscilloscope à entrée isolée, des sondes passives spéciales doivent être utilisées pour permettre un fl ottement jusqu'à la tension de référence spécifi ée. Contrairement aux sondes passives utilisées avec la plupart des oscilloscopes conventionnels, ces types de sondes sont isolés au niveau de la connexion BNC pour assurer une protection contre les chocs

électriques et le fi l de référence est conçu de manière à résister à la tension fl ottante nominale.L'un des avantages évidents de l'isolation des canaux entre eux et avec la terre est la possibilité de lire simultanément plusieurs signaux correspondant à différentes tensions de référence. Un autre avantage est l'élimination de la nécessité d'acheter des sondes spéciales ou des isolateurs de tension coûteux et encombrants. L'isolation entre les canaux et les lignes électriques coupe la liaison entre la terre de la source du signal et l'oscilloscope. Cependant, contrairement aux sondes différentielles, les canaux d'entrée isolés ne fournissent pas de mesure fl ottante équilibrée. L'impédance de la terre est différente entre l'entrée de pointe (+) et l'entrée de référence (-). Puisque l'entrée de référence (-) d'un canal isolé ne possède pas de niveau de référence par défaut (contrairement aux oscilloscopes mis à la terre), le fi l de référence de la sonde doit être connecté à la référence du dispositif testé. De plus, puisqu'il n'existe aucun détournement vers la terre, les champs de fréquences émis par l'éclairage fl uorescent et le câblage du bâtiment peuvent entraîner davantage de bruit de fond sur le relevé de l'oscilloscope.

Mesures à l'aide de sondes diff érentiellesLes sondes différentielles permettent de prendre des mesures fl ottantes sur la plupart des oscilloscopes mis à la terre. Elles offrent une méthode d'adaptation sûre pour ce type de mesure. En plus des avantages offerts en termes de sécurité, ces sondes peuvent améliorer la qualité des relevés. Les sondes différentielles permettent une capacité d'entrée de mesure équilibrée, qui permet de tester n'importe quel point du circuit en toute sécurité, en utilisant n'importe quel fi l. À fréquence élevée, elles offrent aussi généralement un meilleur taux de réjection du mode commun (CMRR) que les isolateurs de tension. Un autre avantage est la possibilité d'utiliser tous les canaux de l'oscilloscope et de lire simultanément plusieurs signaux

correspondant à différentes tensions de référence.

Il existe cependant toujours une liaison résistive entre les sondes et la terre. Si le circuit est sensible aux courants de fuite, les sondes différentielles ne seront donc peut-être pas la meilleure solution. D'autres inconvénients incluent les coûts associés : selon les capacités de l'oscilloscope, il est possible qu'une alimentation indépendante soit nécessaire, d'où des frais et un encombrement supplémentaires. Les caractéristiques de gain et de décalage devront être ajoutées manuellement dans chaque mesure.

Mesures à l'aide d'un isolateur de tensionIl n'existe aucune connexion électrique directe entre les entrées fl ottantes et les sorties reliées à la terre des isolateurs. Ces derniers permettent de mesurer les tensions fl ottantes en toute sécurité. Puisqu'ils ne possèdent aucune liaison résistive avec la terre, ils représentent un choix intéressant pour les applications extrêmement sensibles aux courants de fuite.

Les isolateurs s'accompagnent cependant d'un coût supplémentaire, car une alimentation indépendante et un amplifi cateur d'isolement devront être utilisés. Les caractéristiques de gain et de décalage devront être ajoutées manuellement dans chaque mesure.

Mesures « A moins B » Également appelées mesures pseudo-différentielles, les mesures « A moins B » permettent d'utiliser un oscilloscope conventionnel et ses sondes à tension passive pour prendre des mesures fl ottantes indirectes. Un canal mesure le point de test « positif », tandis que l'autre mesure le point de test « négatif ». En soustrayant la seconde mesure à la première, il est possible de supprimer la tension commune aux deux points de test et d'obtenir la tension fl ottante qui ne pouvait pas être mesurée directement. Les canaux doivent être réglés sur la même tension/

Prendre des mesures précises en toute sécurité sur des applications électroniques sous tension peut présenter des diffi cultés lorsque le signal de référence est fl ottant et non relié à la terre. Les diffi cultés s'accentuent lorsque le signal monte jusqu'à des tensions élevées (kV) ou lorsque les techniques qui utilisent des sondes standard créent des boucles de masse.

MESURES de la tension fl ottante à l'aide de formes d'ondesPrendre des mesures précises en toute sécurité sur des applications électroniques sous

REVUE DECONCEPTION


division et les sondes doivent être assorties pour maximiser le CMRR.

L'avantage de cette technique est qu'elle peut être utilisée avec presque tous les oscilloscopes dotés de sondes standard. N'oubliez pas que les deux points de test doivent être mis à la terre. Cette méthode ne fonctionnera pas si l'un des points de test est fl ottant, ou si l'ensemble du système est fl ottant.

La principale limitation concerne l'étendue plutôt restreinte de la plage de mode commun, qui provient de la plage dynamique de canaux verticaux de l'oscilloscope. Elle correspond généralement à moins de dix fois le réglage de tension/division de la terre. Chaque fois que la tension du mode commun est supérieure à la tension du mode différentiel, la technique « A moins B » est comparable à l'extraction des légères différences entre deux tensions élevées. Elle convient aux applications dans lesquelles le signal de mode commun possède une amplitude inférieure ou égale à celle du signal de mode différentiel, et où le composant de mode commun correspond à un courant c.c. ou à une faible fréquence (ligne électrique de 50 ou 60 Hz, par ex.).

« Flottement » d'un oscilloscope conventionnel mis à la terreUne pratique courante, mais risquée, consiste à faire fl otter l'oscilloscope en utilisant un transformateur d'isolement qui ne transmet pas la terre jusqu'au secondaire, ou en déconnectant le connecteur de mise à la terre de l'alimentation secteur c.a. de l'oscilloscope. Bien que cette technique permette de prendre des mesures à l'aide d'un matériel existant et de supprimer les boucles de masse sur les signaux de faible fréquence, il s'agit d'une pratique dangereuse, non seulement à cause de la tension élevée présente dans l'oscilloscope, mais également en raison du stress cumulé subi par l'isolement du transformateur de puissance de l'oscilloscope.

À des fréquences plus élevées, la déconnexion de la terre peut ne pas supprimer la boucle de masse, car l'instrument alimenté par le secteur présente une capacité parasite élevée lorsqu'il fl otte au-dessus de la terre. Toutes les impédances de source auxquelles la référence est connectée seront chargées lors de transitions de mode commun rapides, ce qui atténuera le signal. La capacité élevée peut également endommager certains circuits.


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REVUE DEREVUE DECONCEPTION

Oscilloscope conventionnel mis à la terre

VCG = Canal 2 - Canal 1

Sonde ducanal 2

Sonde ducanal 1

VCG

ATTENSIONCette méthode est dangereuse et

ne doit jamais être utilisée !Le non-respect de cette consigne

de sécurité peut entraîner des blessures graves ou fatales.

Dispositif testé

VMes

Terre

V1 Châssis de l'oscilloscope = V1

Dangereux

Courant

EN ASSOCIATION AVEC

CONSEILS DECONCEPTION


Même un modèle bon marché de téléphone Android peut faire la plus somptueuse interface ou télécommande

pour vos projets à base de microcontrôleur. Découvrez ici comment, à l’aide d’une platine Arduino et

d’une application Bluetooth, vous pouvez réaliser aisément des systèmes sans fi l de commutation et de mesure.

Un téléphone pour télécommander vos circuits à microcontrôleurs

ANDROID + BLUETOOTH + ARDUINO

Jos van Kempen

Rares sont les systèmes de commande à base de microcontrôleur dépourvus d’interface utilisateur : il y a forcément des boutons-poussoirs ou des

encodeurs rotatifs, des LED et souvent un affi cheur à cristaux liquides. Et pourquoi se priverait-on d’un écran tactile ? Ou

d’une télécommande omnidirectionnelle ? Parce que ce serait du luxe, donc forcément cher ? Parce qu’on recule devant le travail pour réaliser de tels circuits ? On aurait tort. Une belle

interface avec télécommande n’est ni onéreuse ni diffi cile à programmer. Vous disposez probablement déjà

d’un ordiphone ou smartphone, avec Bluetooth : ce sera votre base. Certaines cartes à microcontrôleur

sont équipées d’origine de la fonction Bluetooth ; pour d’autres, il existe des adaptateurs ou shields.

Nous avons utilisé pour cet article une carte Arduino avec son adaptateur Bluetooth (environ

15 €) et nous avons aussi développé un petit adaptateur spécialement pour ce projet.

Matériel et logiciel du microcontrôleurOn installe sur la platine Arduino un adaptateur

Bluetooth. Il communique par l’interface UART. On peut, en BASCOM, au moyen

d’instructions telles que input et print, échanger avec la carte Arduino des

commandes et des résultats de mesure.



Suite page 30 >

Pour ce projet, nous avons donc conçu un adaptateur simple, avec quelques LED et des relais sur les sorties numériques, un FET sur la sortie MLI analogique, un interrupteur pour une entrée numérique et une thermistance CTN comme capteur analogique. La figure 1 vous en montre le schéma, la platine est sur la figure 2. Cette interface permet d’essayer toutes les possibilités de communication par Bluetooth entre un téléphone Android et une carte Arduino. Le connecteur K9 met à votre disposition les raccordements pour tous les relais, interrupteurs et capteurs.

Explorons la structure du programme en BASCOM.On vérifie dans une boucle si un caractère est arrivé. Si l’Arduino reçoit un R, la sortie D11 s’active, la LED1 s’allume et le relais RE1 travaille. Si c’est un r qui

entre, la LED1 s’éteint et RE1 est mis au repos. Il en va de même pour la sortie D13 sur laquelle sont branchés la seconde LED

et le relais, sauf que ceux-ci réagissent aux commandes O et o. Après réception avec Input d’un P, comme dans PWM, une valeur est attendue (suivie par un code de fin de ligne « r/n/ »), après quoi cette valeur est utilisée pour la commande de la sortie MLI. Le FET T3 peut délivrer 0,5 A sous 60 V. La LED3 fournit une indication du taux de modulation.Par ailleurs, au cours de chaque cycle, deux valeurs sont mesurées et imprimées. Il s’agit de celle du capteur NTC R9 sous la forme T;adc(0);t et celle de l’entrée D7 à laquelle est relié le poussoir S1 : G pour un 1 et g pour un 0. La communication se déroule à 9 600 bauds, après quoi une courte pause, ici entre 30 et 40 ms, est nécessaire.

Quels logiciels utiliser ?Pour la programmation d’une application sur téléphone Android, on trouve des logiciels gratuits.

1. On programme en langage Java, avec le kit de développement Java JDK disponible sur le site d’Oracle [2].2. On trouve le kit de développement de logiciel SDK pour Android sur un site [3]3. Téléchargez du même site le plugin ADT pour Eclipse et retenez le nom du répertoire où vous l’aurez placé.4. Comme environnement de développement (IDE), on utilise Eclipse Classic 3.6.2 [4]. Le plugin le plus récent au moment d’écrire ces lignes est l’ADT12, incompatible avec Eclipse 3.7.5. Après l’installation d’Eclipse, il faut installer les plugin Android en suivant Help|Install new software|Archive. Choisissez le fichier ZIP de l’ADT et appelez-le Android plugin.Passez ensuite dans Windows|Preferences et cherchez le fichier extrait d’Android SDK (sous-répertoire de Tools).Allez alors dans Windows|Android SDK and AVD Manager et choisissez New (Virtual Device), p. ex. Gingerbread pour la version 2.3.3 (ou Samsung_GIO ou équivalent) qui peut vous servir à simuler le programme sur le PC sans téléphone.6. Téléchargez le répertoire de l’exemple de projet Bluetoothinterface [1], mais ne le mettez pas dans l’espace de travail d’Eclipse.

BluetoothinterfaceProgrammer une fonction qui, par Bluetooth, trouve un autre appareil Bluetooth, prend contact avec lui puis échange des messages, est une tâche ardue. Par chance, un exemple est fourni avec l’Android SDK. Malheureusement, il semble qu’il ne fonctionne pas avec de nombreux appareils Bluetooth. On trouve sur la toile un remplaçant pour l’un des fichiers, BluetoothRfcommClient.java, qui

peut résoudre le problème après adaptation des déclarations [5] [6]. Vous pouvez alors utiliser le projet pour personnaliser l’interface.

K5123456

K6123456

RST3.3V

5VGNDGND

Vin

A0A1A2A3A4A5

K7

12345678

K8

12345678

D0D1D2D3D4D5D6D7

D8D9D10D11D12D13GNDAREF

K1123456

K2123456

K3

12345678

K4

12345678

VCC

NTC

PWM

R64k7

T1

BC547B

RE2.AG5V-21

16

LED2

R2

560R D2

1N4148

R54k7

T2

BC547B

RE1G5V-21

16

LED1

R1

560R D1

1N4148

VCC

VCC

LED3

R3

560R

R4100R

T3

BS170

R81k

R7

10k

S1

VCC

120075 - 11

R9

1k

Arduino Board

K910 123456789

RE2.B4

8

6

RE1.B13

9

11

VCC

NTC

6k8

Figure 1. Le schéma de l’adaptateur avec ses LED et relais, une CTN, un bouton-poussoir, une sortie MLI avec FET et un témoin à LED.

12

34

Figure 2. Le tracé des pistes est arrangé pour que les connecteurs s’adaptent au standard de la carte Arduino.





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12

34

Après le lancement d’Eclipse, on peut réaliser un nouveau projet à l’aide de File|New|Android project| en se servant éventuellement d’un exemple, mais dans ce cas, il existe déjà dans l’espace de travail un projet que nous voulons importer. C’est ce qu’on fait avec File|Import..|Existing Projects in Workspace. N’oubliez pas de cocher Copy projects into workspace, sinon vous en perdrez l’original. Entrez alors dans le répertoire où vous avez placé le projet téléchargé Bluetoothinterface.Dans l’arborescence de ce projet, vous allez découvrir que différents fi chiers .java et .xml sont déjà présents (fi g. 3). Ceux qui nous importent sont le programme principal BluetoothChat.java, l’interface pour le téléphone main.xml et la déclaration des variables dans l’interface strings.xml

Figure 3. La création des fi chiers dans le projet d’interface Bluetooth.

Réalisation de l’interfaceD’un double-clic sur main.xml, on fait apparaître l’interface sur le téléphone (fi g. 4). Il est aisé, au moyen des onglets sous l’interface, de passer rapidement de l’interface elle-même au code produit automatiquement.

Après avoir transféré et lancé l’application, établissez la liaison avec le bouton de menu en bas, à gauche. Après l’invite connect to device – secure, choisissez l’appareil Bluetooth voulu. Si ça marche, l’avis connecting s’affi che et, un peu plus tard, « connected: nom d’appareil ».

La procédure elle-même est très simple. Selon qu’il y a ou non une coche, c’est un O ou un o qui est envoyé pour que le microcontrôleur exécute l’instruction qui met dans l’état voulu la LED2 et le relais 2.

Le code pour envoyer la valeur qui correspond à la position de la barre de progression, au moment où elle est libérée, est un peu plus compliqué. Dès que vous commencez à le rédiger, l’aide Quick fi x vous signale les fautes et la plus grande partie du code sera produite automatiquement. Elle ajoute aussi automatiquement à la déclaration implements OnSeekBarChangeListener.

Voilà pour l’essentiel. Pour vous permettre maintenant de personnaliser votre interface, nous avons ajouté dans le téléchargement un apk complet, à copier sur votre téléphone. Installez-le et essayez toutes les possibilités décrites.(120075 - trad. Robert Grignard) Liens

[1] www.elektor.fr/120075[2] http://www.oracle.com/technetwork/

java/javase/downloads/[3] http://developer.android.com/sdk/index.html[4] http://www.eclipse.org/downloads/[5] http://projectproto.blogspot.com/2010/09/

android-bluetooth-oscilloscope.html[6] http://code.google.com/p/android-bluetooth-oscilloscope/

NomenclatureRésistances : Code RS

R1, R2, R3 = 560 Ω 707-7644

R4 = 100 Ω 707-7587

R5, R6 = 4,7 kΩ 707-7489

R7 = 10 kΩ 707-7745

R8,R9 = 1kΩ 707-7666

Semiconducteurs : Code RS

D1, D2 = 1N4148 670-8858LED1, LED2, LED3 =

LED rouge, 5 mm 255-8472

T1, T2= BC547 545-2248

T3 = BS170 671-4736

Divers : Code RS

K1, K2 = embase mâle à 6 broches 745-7062

K3, K4 = embase mâle à 8 broches 668-9533

K5, K6 = embase femelle à 6 contacts 668-9769

K7, K8 = embase femelle à 8 contacts 668-9772

K9 = embase femelle à 10 contacts 668-9779

RE1, RE2 = relais miniature 5 V (p.ex. TE connectivity MT2-C93401 ou OMRON G5V-2-H1)

619-2981237-5328

S1 = bouton-poussoir normalement ouvert (p.ex. B3F-1000)

686-6847

Platine 120075-1 (voir [1])

Figure 4. Le dessin de l’écran de l’interface. Il est souvent plus facile d’installer les organes de commande dans l’écran Outline.

Renesas RL78 - La vraie plateforme à microcontrôleurs à faible consommation

La famille de plateformes à microcontrôleurs RL78 de Renesas propose une consommation de seulement 66 µA/MHz à 32 Mhz, une évolutivité exceptionnelle, des fonctions et des périphériques de sécurité avancée afi n de réduire le coût des systèmes.

www.rs-components.com/renesas

Faible consommation réelle- Mode Snooze : UART et ADC actifs- 0,57 µA @ 32 KHz en mode HALT (RTC + LVD)

Qualité et sécurité optimales- Norme de sécurité CEI60730 pour les appareils - Excellente résistance CEM- Résistance aux hautes températures

Réduction des coûts des systèmes- Mémoire fl ash entièrement BGO- Oscillateur 32 MHz +/- 1 %- Tension de référence (Vref) et capteur de température

Fonctionnalités de la famille RL78

Haute performance- 32 MHz, 1,6 DMIPS/MHz- HW MUL, DIV et MAC- Fonctionnement de 1,6 à 5,5 V

Timers RL78/G14- TAU multifonction - Timer de commande de moteur triphasé- Timer avec fonction d'encodeur- Surveillance (fonction de fenêtre)

La toute dernière série RL78/G14 offre de meilleures performances en temps réel et des périphériques avancés pour les applications de commande de moteur à faible consommation


Une part importante des activités de l'industrie électronique, et de RS Components, consiste à soutenir les établissements de recherche et d'enseignement, tels que les universités, en leur fournissant divers composants et équipements électroniques. Même si sa contribution est limitée, RS joue un rôle majeur dans les projets de recherche et de développement avancés, notamment dans le domaine de la recherche médicale.

Au cœur du sujet : Utilisation des techniques d'IRM pour le suivi de cellules souches marquées au fl uor

Image de cellules souches de cœur obtenue par IRM (Imagerie par Résonance Magnétique)Le groupe CMRG (Cardiac Metabolism Research Group) de l'Université d'Oxford participe actuellement à l'un de ces projets avec le soutien de plusieurs organismes, dont la British Heart Foundation. Les activités de recherche générales du CMRG portent actuellement sur les mécanismes de transformation des cœurs sains en cœurs malades. L'équipe travaille notamment sur un projet concernant le traitement de l'infarctus du myocarde, plus communément appelé crise cardiaque, ainsi que la prévention des insuffi sances cardiaques grâce aux greffes de cellules dans les cœurs atteints. Son objectif global consiste à déterminer s'il est possible d'obtenir un muscle cardiaque et des vaisseaux sanguins à partir de cellules souches extraites d'un être humain adulte afi n de restaurer le métabolisme et les fonctions du cœur suite à une occlusion coronarienne (blocage de la circulation sanguine dans une artère coronaire). Le groupe cherche également à déterminer le meilleur type de cellule donatrice, la meilleure façon d'administrer les cellules, ainsi que le meilleur moment pour une implantation suite à une crise cardiaque.

Le projet implique l'insertion de cellules souches de cœur endogènes (c.-à-d. déjà présentes dans le corps) dans les tissus endommagés à la suite d'une crise cardiaque, et le suivi des cellules greffées, ainsi que de leurs effets sur les fonctions cardiaques, à l'aide de l’Imagerie par Résonance Magnétique. Des biopsies peuvent être réalisées sur les patients pendant une opération à cœur ouvert, telle qu'un remplacement de valve cardiaque. Ces petits prélèvements permettront de développer des populations de cellules souches in vitro, en vue d'une réinsertion dans le cœur des patients. Les chercheurs espèrent que les cellules souches se transformeront ensuite en cellules de cœur et permettront ainsi aux tissus abîmés ou scarifi és de se régénérer. Les résultats du projet pourraient mener à la mise en place d'une thérapie cellulaire pour le traitement des crises ou des défaillances cardiaques, ou encore au remplacement des greffes de cœur et des traitements médicaux de longue durée.

“ Pour que ces recherches mènent au traitement des maladies cardiaques par le biais d'une régénération cellulaire, nous devons d'abord comprendre comment les cellules souches implantées se déplacent dans le cœur. ”Lowri Cochlin Chercheur postdoctoralGroupe CMRG de l'Université d'Oxford


Suivi des cellules et nanoparticules fl uoréesLe suivi des cellules est crucial pour ce projet de recherche. Selon Dr Lowri Cochlin, chercheur postdoctoral et membre clé du laboratoire hautement multidisciplinaire : « pour que ces recherches mènent au traitement des maladies cardiaques par le biais d'une régénération cellulaire, nous devons d'abord comprendre comment les cellules souches implantées se déplacent dans le cœur. Ceci nous aidera à déterminer le meilleur moment pour administrer le traitement et la meilleure façon de le faire, c'est-à-dire par insertion des cellules dans le cœur ou dans le sang. C'est pour cette raison que nous devons observer ces cellules. »

Le groupe a développé une « nanoparticule » d'environ 120 nm, rendue « fonctionnelle » grâce à l'insertion d'une « marque fl uorée » qui permet de suivre la cellule. Selon Dr Cochlin, les cellules souches semblent ignorer totalement ces particules. Elles se multiplient et se comportent tout à fait normalement après leur marquage. Les chercheurs en médecine s'intéressent donc beaucoup au suivi des cellules et à l'utilisation du fl uor comme agent de contraste. « Le fl uor est inerte et non toxique pour les cellules souches. Il est également parfaitement adapté parce qu'il n'existe aucun fl uor endogène dans le corps et, surtout, parce qu'il est visible à l'IRM. Le potentiel des nanoparticules suscitent également beaucoup d'intérêt pour l'administration de certains médicaments spécifi ques. Dans ce cas particulier, elles servent de véhicule pour l'agent de contraste, c'est-à-dire le fl uor. »

Développement d'une antenne RFLes chercheurs ont choisi d'utiliser le fl uor en raison de sa fréquence de résonance, qui est très proche de celle de l'atome d'hydrogène (ou proton). C'est en effet sur celui-ci que se base l'IRM, le corps humain étant largement constitué d'eau (ou H2O). L'une des étapes clés du projet a donc été l'adaptation de l'antenne à protons RF (radiofréquence) utilisée dans les équipements d'IRM.

Le groupe dispose d'un grand laboratoire électronique dans lequel il développe de nombreux prototypes d'antennes pour différentes applications médicales. Ceci lui permet d'économiser d'importantes sommes d'argent et de progresser rapidement. S'il avait confi é la fabrication de l'antenne à des entreprises spécialisées, le coût aurait certainement été de l'ordre de dizaines de milliers d'euros.

En apportant une modifi cation relativement simple à une antenne à protons standard, basée sur des composants RS (dont une feuille de cuivre, des composants passifs, des câbles et divers outils), Dr Cochlin a créé l'antenne de transmission/réception RF requise pour quelques centaines d'euros seulement. Il a également adapté le matériel d'IRM du laboratoire pour permettre le suivi du fl uor, et par conséquent des cellules souches implantées.

Augmentation du signal et démonstration de faisabilitéPuisqu'il est peu probable que des tests sur des humains soient approuvés, du moins jusqu'à ce que la faisabilité du concept ait été démontrée, le groupe utilise actuellement des rats. Après avoir induit une crise cardiaque sur un sujet anesthésié, l'équipe a implanté des cellules souches marquées prélevées auparavant sur le même animal. Des images du cœur de l'animal ont ensuite été générées pendant deux semaines. Initialement, très peu de cellules souches étaient visibles, mais le signal d'IRM du fl uor a augmenté progressivement avec le temps et a permis à l'équipe de constater que les cellules souches s'étaient en effet implantées dans la zone cible souhaitée et qu'elles avaient commencé à se transformer en cellules de cœur.

Le groupe a déjà présenté une partie de ses travaux, c'est-à-dire essentiellement une démonstration de la faisabilité de sa technique de suivi des cellules par IRM basée sur le fl uor. Au moment de la rédaction de cet article, il attendait toujours des résultats de tests biochimiques complets pour savoir si les cellules souches se transformaient réellement en cellules de cœur, une preuve ferme qui lui permettra de réaliser des tests sur des sujets humains.


Antenne à protons en cage passe-bas de 65 mm de diamètre

Blindage intérieur

Blindage extérieur

Isolation

Volume de l'antenne

Canal 1

Can

al 2

Des blindages RF servent à réduire les interactions entre le matériel situé à l'intérieur du système d'IRM et l'antenne RF. Ceci permet de minimiser les interférences et par conséquent d'augmenter le rapport signal sur bruit. Le blindage réduit l'inductance effi cace du circuit, ce qui entraîne un déplacement de la fenêtre de fréquences de résonance entre les résonances nucléaires.


L'Arduino LeonardoLancée fi n 2011, la carte Leonardo est la dernière carte de prototypage électronique low-cost et open source d'Arduino. Elle convient à la fois aux développeurs professionnels de systèmes embarqués et aux étudiants.

La carte Arduino Leonardo est basée sur le microcontrôleur ATmega32U4 32 bits d'Atmel megaAVR®, avec 32 Ko de mémoire Flash, 2,5 Ko de SRAM et 1 Ko d'EEPROM. Elle est compatible Windows (testée sous XP et System 7), OS X et Linux. En plus d'une forme et de connecteurs identiques à ceux de sa célèbre sœur (l'Arduino UNO), elle possède un circuit simplifi é et un driver USB capable de simuler une souris, un clavier ou un port Série.

Bien qu'elle puisse, dans l'ensemble, se programmer et s'utiliser comme toutes les autres cartes Arduino, la carte Leonardo présente de grosses différences. La plus importante est peut-être son microcontrôleur ATmega32U4, qui élimine la nécessité d'un processeur secondaire en intégrant des communications USB. Ceci permet à la Leonardo de se faire passer pour une souris, un clavier, voire un port Série/COM CDC (Connected Device Class), auprès de l'ordinateur connecté. Une autre différence majeure concerne sa capacité d'extension E/S : elle possède 20 broches d'entrée/sortie, chacuneutilisable comme entrée ou sortie, avec un maximum de 7sorties PWM et 12 entrées analogiques (contre20 broches sur la carte UNO, dont 6 analogiques et 6 PWM).

Puissance et protectionLa carte Leonardo possède les caractéristiques clés suivantes : oscillateur à quartz de 16 MHz, connexion Micro-USB, fi che jack d'alimentation, embase ICSP (In-Circuit Serial Programming) et bouton de réinitialisation. Elle renferme en fait tout le nécessaire pour la prise en charge du microcontrôleur et peut se connecter simplement à un ordinateur via un port USB, pour être alimentée par le biais de ce port, d'un adaptateur secteur ou d'une batterie. Les dimensions maximales de la carte sont 2,7 x 2,1 pouces, le connecteur USB et la fi che jack d'alimentation venant s'ajouter aux dimensions d'origine.

La carte peut fonctionner avec une alimentation externe de 6 à 20 V, mais la plage de tensions recommandée est comprise entre 7 et 12 V. La Leonardo possède également un poly-fusible réinitialisable qui protège les ports USB de l'ordinateur contre les courts-circuits et les surintensités, bien que la plupart des ordinateurs possèdent leur propre protection interne. Si un courant supérieur à 500 mA est appliqué à un port USB, le fusible coupera automatiquement la connexion jusqu'à l'élimination du court-circuit ou de la surcharge.

Microcontrôleur unique à fonctions combinéesAlors que l'UNO et d'autres cartes utilisent des microcontrôleurs différents pour l'exécution des programmes, ou des sketches, et la gestion des communications USB avec l'ordinateur (la connexion USB avec l'ordinateur restant ainsi établie quel que soit l'état du microcontrôleur principal), la Leonardo regroupe ces deux fonctions dans un seul processeur. Ceci permet plus de souplesse au niveau des communications avec l'ordinateur, tout en aidant bien sûr à réduire le coût de la carte en supprimant la nécessité d'ajouter un processeur supplémentaire.

Comme la carte ne dispose pas de puce dédiée pour la gestion des communications Série, le port Série est virtuel (routine logicielle) à la fois au niveau du système d'exploitation et sur la Leonardo proprement dite. Tout comme un ordinateur créera une instance de driver de port Série au moment du branchement d'une carte Arduino, la Leonardo crée une instance Série chaque fois qu'elle exécute son bootloader. Cependant, sur l'Arduino UNO, le processeur principal (l'ATmega328P) peut être réinitialisé sans fermeture de

la connexion USB, qui est maintenue par le processeur secondaire ATmega8U2 ou ATmega16U2. Sur la Leonardo, chaque fois que la carte est réinitialisée, la connexion Série USB est coupée, puis rétablie, et disparaît de la liste des ports Série, qui fait l'objet d'une ré-énumération. N'importe quel programme possédant une connexion Série ouverte avec la Leonardo perdra sa connexion, ce qui aura des conséquences sur l'installation du driver, le chargement et les communications.

Contrairement à l'Arduino Uno, la Leonardo ne relance pas le programme à l'ouverture de son port Série sur l'ordinateur, ce qui signifi e que les données Série qui ont déjà été envoyées à l'ordinateur par la carte ne seront pas disponibles. Ceci inclut, par exemple, la plupart des données envoyées avec la fonction setup(). Ce changement signifi e que les instructions Serial print(), println() ou write() utilisées dans cette fonction ne s'affi cheront pas à l'ouverture du moniteur Série. La meilleure façon de remédier à ce problème est de vérifi er si le port Série est ouvert.

BootloaderLe microcontrôleur ATmega32U4 de la Leonardo s'accompagne d'un bootloader pré-installé, qui permet de charger un nouveau code sans utiliser de programmeur matériel externe. Toutefois, il est également possible de contourner le bootloader et de programmer le microcontrôleur par le biais de l'embase ICSP.

CommunicationsPlusieurs fonctions permettent à la carte Leonardo de communiquer avec un ordinateur, une autre carte Arduino ou d'autres microcontrôleurs. L'ATmega32U4 permet une communication Série UART TTL (5V) sur les broches numériques 0 (RX) et 1 (TX). En offrant des communications Série via une connexion USB et en se présentant sous forme de port COM virtuel, la puce agit également comme un dispositif USB 2.0 Full Speed utilisant des drivers USB COM standard. Une bibliothèque Série logicielle permet des communications Série sur n'importe quelle broche numérique de la Leonardo. L'ATmega32U4 prend également en charge les communications I2C et SPI, tandis que le logiciel Arduino inclut une bibliothèque Wire pour simplifi er l'utilisation du bus I2C.

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TRACOPOWER lance de nouveaux convertisseurs DC/DC qui répondent aux directives rigoureuses des applications ferroviaires stationnaires et mobiles en accord avec la norme EN50155.

Principales mises à jour des capacités ferroviaires :- meilleure résistance aux CEM liées aux surtensions, aux ruptures et aux perturbations rayonnées et conduites- plages de tension d'entrée couvrant les 24, 36, 72 et 110 V DC nominaux avec une tolérance de ±40 %- chocs et vibrations / choc thermique conformément aux normes EN61373 et MIL-STD-810F

Nouveaux convertisseurs DC/DC pour les environnements extrêmes

Série TEN-8WI 8 W en boîtier métallique DIP 24

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d'entrée inverses • Protection contre la surchauffe • Homologation UL60950-1

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La transmission d'énergie sans fil, un concept connu depuis déjà plus de 100 ans, remonte à l'invention de la bobine Tesla. Également appelée couplage inductif, on la rencontre le plus souvent chez les particuliers, notamment dans les brosses à dent électriques. Elle s'utilise toutefois depuis quelques temps dans de nombreuses autres applications et un grand nombre d'entreprises s'intéressent à ses différents usages technologiques.

Les possibilités croissantes de

la transmission d'énergie sans fil


L'un des critères de mesure clés de la transmission d'énergie sans fi l est le rendement : une grande partie de l'énergie transmise par le générateur doit arriver au récepteur pour rendre le système effi cace. Deux processus de couplage inductif peuvent être utilisés pour la transmission d'énergie à champ proche : le couplage inductif standard et le couplage inductif par résonance. En règle générale, le couplage inductif standard est beaucoup moins effi cace et viable sur une distance de communication relativement courte, car la majeure partie du fl ux magnétique n'est pas liée entre les bobines et les champs magnétiques se détériorent rapidement. Le couplage inductif par résonance est une version optimisée qui offre un meilleur rendement (jusqu'à 95 %). Il est effi cace sur des distances relativement plus longues (de quelques mètres), car l'utilisation de bobines résonantes réduit considérablement les pertes d'énergie en permettant une transmission d'énergie entre les bobines.

Couplage inductif standardLe couplage inductif standard utilise deux conducteurs que l'on considère couplés par induction mutuelle ou couplés magnétiquement au moment de leur confi guration pour permettre une induction électromagnétique, c.-à-d. qu'un changement de fl ux de courant dans l'un des fi ls induira une tension entre les extrémités de l'autre fi l. Le niveau de couplage induit entre les conducteurs correspond à leur inductance mutuelle. Il est possible d'augmenter le couplage en enroulant les fi ls en bobines et en les plaçant à proximité l'un de l'autre sur un axe commun, de manière à ce que le champ magnétique d'une bobine traverse l'autre. Cette forme de couplage inductif est effi cace pour les sources d'énergie de faible fréquence, sur de courtes distances. Les interconnexions sans fi l qui utilisent un couplage inductif standard ont l'avantage de fournir des performances élevées à faible puissance, avec un dispositif de petite taille.

Couplage inductif par résonance La résonance sert à augmenter la distance sur laquelle l'énergie peut être transmise effi cacement. Sur une distance moyenne, il est possible de transmettre une énergie électrique sans fi l en champ proche à l'aide d'un couplage inductif par résonance, qui utilise lui aussi une structure à deux bobines. Cependant, les bobines sont cette fois-ci réglées de manière à résonner à la même fréquence, afi n de produire un transformateur résonant ou à résonance possédant une valeur Q élevée. L'énergie est transmise entre les deux bobines résonantes. En faisant « sonner » une bobine avec un courant oscillant, on obtient un champ magnétique oscillant. La bobine offrant une résonance élevée, son énergie se dissipe relativement lentement, mais lorsqu'une deuxième bobine est placée près de la première, la plupart de l'énergie est transférée à la deuxième bobine avant d'être perdue. Ceci peut se produire même lorsque les bobines sont séparées d'une certaine distance.

Sur le marché des semiconducteurs, Texas Instruments utilise actuellement une technologie

à résonance magnétique dans son catalogue d'alimentations sans fi l bqTESLA, qui inclut des circuits intégrés récepteurs et émetteurs permettant un chargement sans fi l. Ce concept permet de recharger des appareils électroniques portables avec un rendement optimal pouvant atteindre 93 % et une réduction de l'augmentation de la température à l'intérieur du système, tout en conservant des vitesses de chargement comparables à celles des adaptateurs secteur standard.

ApplicationsLes possibilités liées à l'alimentation sans fi l suscitent un intérêt croissant sur le marché et de nombreuses applications innovantes sont en cours d'étude, dont l'alimentation ou le chargement des appareils ou des produits présentés dans les rayons des magasins. Des magazines à puce intelligents pourraient par exemple être alimentés sans fi l par l'étagère sur laquelle ils se trouvent et attirer l'attention des acheteurs potentiels à l'aide d'affi chages lumineux intégrés dans leur couverture. Les jouets sur batteries pourraient également être automatiquement rechargés pour permettre des démonstrations.

Une application très intéressante concerne le chargement des smartphones et autres dispositifs mobiles grand public à l'aide d'un manchon de recharge placé sur l'appareil et contenant une moitié de la technologie de chargement (c-à-d l'une des bobines utilisées dans le couplage inductif pour permettre une transmission d'énergie sans fi l). Des sociétés comme Panasonic et Duracell souhaitent toutefois aller encore plus loin. Panasonic a récemment présenté une table de chargement inductive solaire capable de recharger des appareils mobiles que l'on place simplement dessus. Le panneau de chargement de la table se connecte directement à la batterie de l’appareil sans nécessiter de manchon, de couplage supplémentaire ou d'accessoire tiers, car les circuits du récepteur sont intégrés dans les batteries mêmes. Ce type de produit pourrait connaître un très grand succès dans les restaurants, les cafés, les aéroports et de nombreux autres lieux publics où des solutions de recharge de dispositifs mobiles seraient très appréciées. Duracell a récemment annoncé la création de sa carte Power WiCC (Wireless Charging Card), une carte extrêmement fi ne capable de se glisser dans tous les appareils mobiles et intégrant tous les circuits de chargement sans fi l nécessaires. Elle pourra également servir d'antenne de communication en champ proche.

NormesIl est important de noter, pour l'adoption future du concept à travers l'industrie, qu'une norme de chargement existe déjà pour les dispositifs à faible puissance. Elle a été développée par le Wireless Power Consortium (WPC), une association établie en 2008 pour promouvoir la standardisation mondiale de la technologie de chargement sans fi l. Cette norme garantit une interopérabilité entre les dispositifs qui

fournissent l'énergie et ceux qui la reçoivent. Elle fait actuellement l'objet d'une extension visant à inclure les applications à puissance moyenne. Alors que les spécifi cations initiales de faible puissance fournissaient jusqu'à 5 W d'énergie, les spécifi cations de puissance moyenne ont été développées pour fournir jusqu'à 120 W, soit une puissance parfaitement adaptée aux appareils ménagers, par exemple.

Voitures électriques et avenirUn dernier domaine très prometteur en matière de transmission d'énergie sans fi l est celui du chargement des véhicules électriques à l'aide de bornes de recharge placées dans le garage des particuliers ou dans les zones de stationnement publiques. Il n'est pas nécessaire que la borne de recharge soit parfaitement alignée avec le récepteur installé sous la voiture. Une version de micro-chargement est actuellement à l'étude pour le long terme, lorsqu'un certain nombre d'obstacles administratifs auront été surmontés au niveau local et national. Cette version pourrait permettre l'intégration de plaques de chargement dans les voies de circulation publiques, afi n que les véhicules électriques et hybrides puissent se recharger en route. Il est clair que ce scénario mettra un certain temps à devenir réalité, mais cette technologie offre déjà un énorme potentiel.

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POUR EN SAVOIR PLUS

Carte d'alimentation Duracell WiCC (Wireless Charging Card)



Alimentations électriquespour le domaine médicalL'importance d'un choix adapté pour les appareils médicaux

Le choix de l’alimentation électrique peut-il être à l’origine d’un rappel de produits ? Un pourcentage élevé des rappels d'appareils médicaux sont dus à des composants fournis par des tiers, et un grand nombre de ces incidents sont liés à l'alimentation.

Il revient aux fabricants d'équipements médicaux de s'assurer que leurs appareils sont conformes aux normes internationales et aux systèmes de qualité reconnus, indépendamment de leurs fournisseurs. Cependant, les fournisseurs de composants qui tiennent compte du respect de ces systèmes de qualité et de ces normes internationales, telle que la norme ISO 13485, aident les fabricants à répondre aux exigences du marché.

Bien que les fabricants d'appareils médicaux sélectionnent leurs fournisseurs de composants électroniques en fonction des spécifi cations d'application des produits proposés (certifi cation de sécurité médicale CEI 60601, par ex.), la plupart de ces fournisseurs ne sont pas concernés par les règlements relatifs aux systèmes de gestion de la qualité des appareils médicaux. Ils disposent simplement d'une certifi cation ISO 9000.

En plus de sa certifi cation ISO 9001:2008, Emerson Network Power a récemment reçu une certifi cation ISO 13485 pour la fabrication d'alimentations électriques médicales dans ses usines. La certifi cation ISO 13485 aide à garantir l'intégration de la qualité dans la conception des équipements médicaux grâce à l'utilisation d'un système de qualité adapté. Alors que tous les fabricants d'alimentations électriques ne disposent pas de cette certifi cation, Emerson s'engage toujours à aider les fabricants d'équipements médicaux à accélérer et à rentabiliser la commercialisation de leurs produits, en réduisant les risques.

Emerson Network Power conçoit et développe des alimentationsélectriques pour le secteur des équipements médicaux depuis plus de 35 ans. Les séries d'alimentations compactes, à structure ouverte, Emerson NPS20-M et NPS40-M s'accompagnent de certifi cats de sécurité médicale complets. Avec ses dimensions compactes de 5 x 10 cm et une hauteur de seulement 2,5 cm, la série NPS d'Emerson offre un rendement à pleine charge typique élevé (87 %) et répond aux exigences rigoureuses de niveau V de la norme Energy Star 2.0. Basées sur un jeu complet d'homologations ITE et de sécurité médicale pour les applications sans contact avec les patients et non critiques pour les patients, ces alimentations conviennent parfaitement aux systèmes industriels légers comme l’instrumentation et le contrôle de process, ainsi qu'aux équipements de faible puissance de laboratoire ou de cabinet dentaire.

Les séries NPS20-M et NPS40-M sont disponibles avec des tensions de sortie comprises entre 5 V et 48 V. Les alimentations peuvent fonctionner à pleine charge entre 50 °C et 80 °C, ou jusqu'à 80 °C avec un derating. Elles sont entièrement protégées contre les conditions de surcharge ou de surtension et offrent une durée moyenne entre les pannes (MTBF) de plus de 550 000 heures à pleine charge, pour une température ambiante de 25 °C. Un boîtier LPX50 est également disponible en option pour garantir une protection optimale des composants.

Face à la rigueur des règlements, les fabricants d'appareils médicaux doivent veiller à bien s'assurer que les composants de leurs fournisseurs sont fabriqués conformément aux pratiques de gestion de la qualité acceptées sur le marché médical. De plus en plus de fabricants font confi ance aux alimentations électriques Emerson Network Power pour de multiples raisons. Celles-ci incluent l'expérience de la société sur le marché de la médecine, son expertise en matière d'alimentations, ses systèmes de qualité hautement développés et axés sur le client, ainsi que les processus mis en place pour garantir le respect des normes internationales et des meilleures pratiques de fabrication.


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eTech N° 11 (Fr)