Ajout de la carte USB2401 de AD-Link

Suite à la mission d'observation de décembre 2014 avec le polarimètre au Mont-Mégantic, un problème d'encodage des signaux analogiques de tensions par les amplicateurs à détection synchrone a été détecté. L'entrée DC des lock-ins ne présente pas la même résolution que celle utilisée pour la partie AC des signaux et ce pour tous les canaux. Ainsi, au lieu d'avoir les deux mesures à une résolution de 16 bits, l'une d'elles est plus proche de 12 bits lorsque l'on essaie de l'évaluer. Le nombre de bits d'une mesure est en fait une caractérisation du nombre possible de divisions ou de boîtes que peut prendre un résultat sur une plage de mesure données. Par exemple, une mesure faite à une résolution de 8 bits sur une plage totale de 10 V donne des boîtes dont la taille est de 10

28 V, soit 0.039 V. En contraste, si l'encodage utilisé est de 16 bits, une résolution de 0.00015 V est obtenue, ce qui est 256 fois plus précis. Comme les calculs de polarisation se basent sur des rapports entre les données DC et AC, la qualité du résultat sera directement limitée par la plus basse utilisée. Il est alors grandement pertinent d'améliorer la résolution avec laquelle les mesures de tensions DC sont obtenues.

Une raison supplémentaire pour eectuer ces modications s'est présentée lors de l'analyse des données de la mission d'observation de décembre 2014. En regardant les résultats de mesures prises sur des étoiles à la limite de détection de l'instrument, d'environ magnitude 5.5 à cette époque, il est possible de remarquer un eet de bruit de discrétisation. Dans les cas où ce bruit est présent, les diérents points de mesures sont répartis dans seulement quelques bits de données, séparés par de faibles multiples de la discrétisation minimale. Ce comportement peut être observé à la gure 3.10 où sont présentées les tensions DC provenants d'une séquence de prises de mesures sur le ciel lors de l'observation de l'étoile β Leo le 8 décembre 2014. À partir de ce graphique, il peut être un peu ardu de se convaincre de la répétition des valeurs et c'est pourquoi elles ont été triées en ordre croissant pour produire la gure 3.11. En achant les données dans cet ordre, il est possible de se faire une idée de ce comportement. Dans l'axe X, on voit le nombre de mesures prises alors qu'en Y ce sont leurs valeurs. Les répétitions sont ici agrantes et les valeurs sont toujours un multiple de la discrétisation minimale, ici 0.000305 V alors que la plage de mesure demandée aux amplicateur était de +1 à −1 V, ce qui correspond à un encodage de près de 12 bits. En comptant le nombre de paliers dans la gure 3.11, on arrive à environ 10 paliers signicatifs sur les 4096 possibles pour 12 bits. Il y a donc seulement une inme partie de la plage de réponse des lock-ins qui est utilisée. Il serait donc grandement pratique de pouvoir eectuer les mesures de tension de la partie DC des signaux avec une composante avec laquelle la plage de données peut être mieux dénie et qui possède une meilleure résolution pour mieux représenter les valeurs réelles données par les diodes.

Figure 3.10  Mesures des signaux DC du canal Objet obtenus lors de l'observation de l'étoile β Leo le 8 décembre 2014. Une fois de plus, l'APD 3 est en rouge et l'APD 4 en bleu.

Figure 3.11  Classement en ordre croissant des signaux DC présentés à la gure 3.10, permettant de visualiser la discrétisation.

Pour remplacer les amplicateurs à détection synchrone et eectuer la prise de mesure DC, une carte d'acquisition de la compagnie AD-Link de type USB2401 a été choisie (gure 3.12). Celle-ci permet un encodage de 24 bits sur une plage active minimale de ±0.3125 V ce qui correspond à un discrétisation minimale de 3.7 × 10−8 _{V. Des tests de caractérisation de la}

capacité de la carte ont été eectués suite à l'ajout de celle-ci, tests qui sont présentés à la section suivante, et ces derniers ont permis de calculer à partir des données de la gure 3.17 une discrétisation minimale de 1.49 × 10−6 _V.

La carte a été ajoutée dans l'un des boîtiers de contròle de l'instrument et a été connectée aux quatre sorties des APDs via des séparateurs de câbles coaxiaux (adapteurs de type T ) présents sur la face avant des amplicateurs, qui acheminaient avant les signaux aux entrées DC se trouvant derrière les amplicateurs. La carte doit aussi être connectée via USB à l'ordinateur de contrôle de POMM, ce qui ajoute quelques câbles au montage. Par contre, ces derniers ont été pris en considération lors du remaniement du câblage externe de l'instrument et possèdent donc eux aussi des connecteurs de type militaire pour en faciliter les connexions. Donc, avec des modications mineures à apporter au câblage ainsi que quelques ajustements au niveau logiciel, qui seront couverts au chapitre suivant, cette carte d'acquisition permettrra d'obtenir des données plus précises et de meilleure qualité, en augmentant aussi la sensibilité de l'instrument en même temps.

Figure 3.12  Carte USB2401 de AD-Link dans son boîtier. (Source :

http ://www.adlinktech.com/PD/photo/display/USB-2401/USB-2401_bimg_en_1.jpg)