Développement du logiciel d’acquisition

Développement du logiciel d’acquisition

Le Capteur:

Le capteur est l’élément principal d’un instrument de mesure auquel est directement appliquée la grandeur à mesurer. Son rôle est de transformer les valeurs de cette grandeur appelée mesurande, en signaux électriques exploitables par les autres éléments de la chaîne de mesure. Pour cela, ce dernier doit être choisi avec minutie. Le capteur utilisé dans notre projet est un microphone.
Le microphone est un capteur qui convertit l’énergie du son (sous forme de pression) en énergie électrique, tandis qu’un haut-parleur est un actionneur qui convertit l’énergie électrique en énergie acoustique.
Lors d’un enregistrement sonore, les capteurs les plus souvent utilisés sont les microphones ou les accéléromètres (appelé aussi microphone de contact ou microphone piézoélectrique) dans la plupart des cas.
Ces capteurs ont une bonne réponse dans bande des hautes fréquences qui est tout à fait adéquate pour les sons du corps humains. Par contraire, c’est la réponse dans les basses fréquences qui est le principal inconvénient de ces capteurs ultrasonores.
Le microphone est un capteur qui mesure les ondes vibratoire de pression induites par les mouvements de différentes composantes du cœur, tandis que la les accéléromètres sont des capteurs de contact qui mesurent directement les mouvements de la paroi thoracique.
Pour l’enregistrement de bruits cardiaques, les deux types peuvent être utilisés.

Le Microphone a contact (accéléromètre piézoélectrique):

Ce type de microphone exploite la propriété piézoélectrique d’un Crystal qui va se polariser électriquement lorsqu’il est soum à une contrainte mécanique. Le principe est de détecter la variation des vibrations d’un solide (dans ce ca, la paroi thoracique) et non pas les variations de la pression de l’air. Ce capteur doit être collé a la cage thoracique près du cœur pour pouvoir détecter les mouvements des vibrations dû au battements cardiaques [Oma’09]
Les vibrations détectées déforment la membrane piézoélectrique change la valeur de la capacité entre elle et une autre plaque métallique fixe, induisant un changement dans la tension de condensateur dans des conditions de charge constante.

Microphone Dynamique :

Ce type de microphone est constitué par un diaphragme en plastique ou en métal, ce dernier est fixé à une bobine en cuivre, située dans un champ magnétique créé par un aimant. Les ondes de pression sonore qui percutent le diaphragme provoquent son déplacement, qui entraîne à son tour celui de la bobine située dans le champ magnétique. Les variations magnétiques qui en résultent se traduisent par des variations électriques correspondant généralement aux variations physiques de l’onde sonore d’origine. Les microphones dynamiques sont extrêmement robustes, offrent une réponse en fréquence lisse et étendu, ne nécessitent pas une source DC externe pour leur fonctionnement. Les micros dynamiques sont largement utilisés dans le discours public, et pratiquement dans toutes les applications d’enregistrement [Oma’09].

Le conditionnement du signal :

En instrumentation électronique, Les signaux issus directement des capteurs sont souvent des signaux incompatibles avec l’étage d’acquisition de ces données. Pour surmonter cette incompatibilité, le signal du capteur doit être conditionné. De plus, le type de conditionnement de signaux requis dépend du capteur utilisé.
Sachant que le signal sonore des mouvements cardiaques est de très faible amplitude et ne peut pas être détectée clairement donc, la sortie du capteur nécessite premièrement une amplification et ensuite traitée par des filtres appropriés.

L’amplification :

Compte tenu que le signal détecté par le microphone est très faible, de l’ordre de quelques microvolts une amplification est nécessaire. Différents circuits d’amplification peuvent être utilisés, cependant l’ensemble utilise l’amplificateur opérationnel comme élément principal. L’amplificateur est utilisé pour augmenter le faible niveau du signal du microphone.
L’amplificateur employé dans notre circuit est un amplificateur non-inverseur réaliser autour d’un amplificateur opérationnel TL081 (voir sa fiche technique en annexe) dont le gain est fixé à 100, La valeur de R1 et de R2 est fixée alors par formule suivante :
𝑔𝑎𝑖𝑛 = 1 +𝑅2⁄ 𝑅1
L’amplificateur opérationnel TL081 est réalisé a base d’un transistor a effet de champs (FET : Field Effect Transistor). De ce fait, l’entrée non-inverseuse de cet amplificateur offre une impédance d’entrée très élevée qui peut être adaptée facilement à l’impédance de la source en ajustant C1 et R3.

Le filtrage :

Le filtrage est une étape essentielle dans une chaîne de mesure et d’acquisition de données. C’est une opération qui consiste à séparer les composantes d’un signal selon leurs contenus fréquentiels ce qui va permettre d’isoler une fréquence particulière ou d’éliminer des fréquences parasites.
Le but principale de l’opération de filtrage est de nettoyer le signal traité en éliminant le plus de bruit possible tout en préservant le maximum d’informations utiles du signal.
Il existe deux types de filtres :
Les filtres passifs : Ils ne sont composés que d’éléments passifs (résistances, condensateurs, bobines).
Les filtres actifs : Il y a en plus une amplification du signal d’entrée par un élément actif (Amplificateur opérationnel, Transistor).
La partie qui concerne le filtrage de notre signal, contient 2 filtres, le premier est un filtre passe bas et le deuxième est un filtre passe haut.

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Table des matières

Dédicace
Remerciements
Liste des figures
Liste des tableaux
Introduction générale
Chapitre 1 : Phonocardiographie et bruits cardiaques
1.1 Introduction
1.2 Anatomie du Cœur
1.3 Révolution cardiaque
1. 3.1 Contraction ventriculaire
1.3.2 Ejection ventriculaire
1.3.3 Relaxation
1.3.4 Remplissage
1.4 Description du Signal Phonocardiographique
1.4.1.1. Bruit B1
1.4.1.2. Bruit B2
1.4.1.3. Bruit B3
1.4.1.4. Bruit B4
1.4.3. Altération du fonctionnement normal du cœur
Conclusion
Chapitre 2 : Etude de stéthoscope électronique
2.1 Introduction
2 .2 Le Capteur
2.2.1 Le Microphone a contact (accéléromètre piézoélectrique)
2.2.2 Microphone Dynamique
2.2.3 Le Microphone à Condenseur
2.2.4 Le microphone Electret (ECM)
2.3 Le conditionnement du signal
2.3.1 Capteur
2.3.2 L’amplification
2.3.3 Le filtrage
2.4 Test et validation du circuit
Conclusion
Chapitre 3 : Réalisation pratique du stéthoscope électronique
3.1. Introduction
3.2. Le circuit réalisé
3.2.1 Alimentation du circuit
3.2.2. Circuit réalisé
3.3. Acquisition du signal PCG
3.3.1. La carte son du PC
3.3.2. Développement du logiciel d’acquisition
3.3.2.1. Les programmes développés
A) Programme d’acquisition en temps réel
B) Programme d’enregistrement de données
C) Programme d’analyse du Signal PCG
Conclusion
Conclusion générale
Annex
Bibliographie
Résumé
Abstract