Cours:MesureConsommationUSB

Présentation du projet

Objectif

Erreur lors de la création de la miniature : /bin/bash: convert: command not found

Les différents types de connecteurs USB 1 et 2

Nous allons nous intéresser dans cette étude à la consommation d'appareils connectés en USB.

Comme vous le savez, il existe différentes normes USB qui ont apportés des débits en évolution constante, mais également différentes puissances disponibles.

Vous trouverez ces différentes puissances sur la page Wikipédia consacrée

Nous nous contenterons ici aux normes USB1 et USB2 pour lesquelles l'alimentation présente une tension fixe de 5V.

Comme nous souhaitons observer "l'état" de l'alimentation fournie par le bus USB, nous allons devoir mesurer les grandeurs électriques associées soit :

• La tension d'alimentation qui aura donc une valeur proche de 5V
• Le courant consommé par l'appareil, qu'on supposera inférieure à 1A

Description du module

Mise en place

L'utilisation du module devra être aussi simple que possible. Il viendra donc s'intercaler entre le maître (en général un ordinateur) et le périphérique.

Il serait bien évidemment possible de réaliser un petit boîtier avec 2 cordons USB, l'un permettant de se connecter sur l'ordinateur et l'autre sur le périphérique, à l'exemple de l'image ci-contre.

Nous choisirons plutôt de réaliser un module avec 2 connecteurs de type A à souder, l'un femelle et l'autre mâle. Le module sera donc directement connecté sur l'ordinateur, et il suffira de brancher, comme à l'habitude, le cordon du périphérique sur notre module.

Comportement vis à vis de l'USB

Fonction Couleur Numéro de broche pour les types A et B Alimentation +5 (VBUS) Rouge 1 Données (D-) Blanc 2 Données (D+) Vert 3 Masse (GND) Noir 4

Le module devra être transparent pour les signaux USB, c'est à dire qu'il ne devra ni modifier ni observer les fils de données. Les fils de données relieront donc directement le connecteur mâle "d'entrée", au connecteur femelle de "sortie" du module. Le module devra limiter sa consommation afin de ne pas modifier le fonctionnement, et il devra indiquer uniquement la consommation du périphérique et ne pas tenir compte de sa propre consommation.

Interface avec l'utilisateur

Le module sera autonome, c'est à dire :

• que l'utilisateur ne pourra pas interagir avec le boîtier de mesure
• il faudra prévoir un affichage des informations

Le choix se porte sur des afficheurs 4 digits, et l'affichage se fera, suivant la grandeur mesurée de la façon suivante :

Type de mesure	digits 3 à 1	digit 0 : unité
Tension	valeur en V	V
Intensité	valeur en mA	A

Découpage fonctionnel

Nous allons détailler ci dessous les différents blocs fonctionnels représentés sur la figure précédente.

Il convient de garder à l'esprit que nous représentons ici des fonctions et non des composants. De ce fait, plusieurs fonctions peuvent très bien (tout ou partie) être réalisées par le même composant.

Description des blocs fonctionnels :

• Mesure de Tension
  • Convertir la tension Vbus en une valeur numérique
  • Entrée : Vbat proche de 5V
  • Sortie : Un, nombre codé sur 10 bits
• Mesure de Courant
  • Convertir l'intensité du courant Ibus en une valeur numérique
  • Entrée : Ibus inférieure à 1A
  • Sortie : In, nombre codé sur 10 bits
• Gestion
  • Gérer l'affichage et sélectionner l'une ou l'autre des grandeurs
  • Entrée : Un et In, nombres codés sur 10 bits
  • Sortie : Commande des segments des afficheurs
• Affichage
  • Commander l'état de l'afficheur 7 segments 4 digits
  • Entrée : État des différents segments
  • Sortie : Information lumineuse

Contraintes de fabrication

Passé ces premières explications, un point important de ce module est la réalisation de la carte électronique associée.

Comparativement à d'autres systèmes, il est bien évident que certaines contraintes supplémentaires sont à prendre en compte ici, à savoir

• Praticité d'utilisation du module
• Possibilité de connecter le module sur l'ordinateur
• Facilité de connexion du périphérique à observer
• Facilité de lecture des grandeurs mesurées
• Absence d'interférences avec le fonctionnement du port USB

Travail attendu

Objectif

L'objectif sera bien évidemment de terminer le projet de sorte qu'il réponde au cahier des charges décrit précédemment.

Pour ce faire, il conviendra de :

• dimensionner les composants utilisés
• tester les différents blocs fonctionnels
• fabriquer la carte électronique
• programmer les composants
• valider le fonctionnement

Vous serez évaluer sur la fabrication de la carte électronique, ainsi que sur un dossier qui devra :

• détailler les différentes fonctions
• expliquer les choix effectués (structure,composants ....)
• utilisera des courbes ou mesures pour appuyer les explications
• donnera une estimation (hors temps de conception) du coût de la carte électronique