Engenharia de Sistemas e Informática Guia do Trabalho / º Ano/ 1.º Semestre

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William Tomé Vieira
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1 Sistemas de Instrumentação Departamento de Informática esi Engenharia de Sistemas e Informática Guia do Trabalho / º Ano/ 1.º Semestre Título: Teoria Técnicas de Aquisição, Geração e Processamento de Sinais Analógicos 1. Introdução Para apoio à realização deste trabalho, deve ter presente o(a)(s): Curso de LabVIEW, disponível na página WEB da disciplina; Acetatos das aulas teóricas: i. Introdução aos Sistemas de Instrumentação; ii. Teoria de Medição; iii. Condicionamento de Sinal Introdução à Electrónica; 2. Objectivos Aquisição Analógica Buffering; Contínua; Taxa de Amostragem Geração de Sinais Analógicos uma amostra/por canal; múltiplas amostras/por canal; múltiplas amostras/por múltiplos canais. Processamento de dados AQUISIÇÃO E GERAÇÃO DE SINAIS ANALÓGICOS Até agora temos utilizado (Guia Prático 1) uma estrutura While Loop, para adquirir múltiplos pontos, o que adicionava bastante overhead de software, e tinha pouca flexibilidade nas aplicações em que era necessário manipular muita informação. De forma, a melhorar o desempenho podemos utilizar VIs, de mais baixo nível, que oferecem mais flexibilidade, funcionalidades e eficiência. As capacidades destes VIs, incluem entre outras o triggering externo e a execução de tarefas de aquisição contínua. Entre os VIs de Aquisição Analógica temos: AI Config.VI, AI Start.VI, AI Read.VI e AI Clear.VI. De forma a verificar, a melhoria de desempenho, assim como a maior exactidão e rapidez no processo de aquisição analógica, deverá implementar os seguintes programas (VIs - Virtual Instruments) no ambiente de programação do LabVIEW. Neste trabalho, deve descrever o comportamento dos VIs, testando-os com vários valores de entrada. Faça também, as melhorias que achar conveniente e que possam optimizar o funcionamento dos VIs. Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 1/6

3. Programação/Experimentação Exercício 1 - Buffering da Entrada Implemente o seguinte programa (VI) em LabVIEW, que utilizando os VIs anteriores, permita a aquisição dum conjunto de pontos a uma

2 3. Programação/Experimentação Exercício 1 - Buffering da Entrada Implemente o seguinte programa (VI) em LabVIEW, que utilizando os VIs anteriores, permita a aquisição dum conjunto de pontos a uma dada taxa de amostragem, através da programação do hardware. a) Teste o programa, com uma Forma de Onda Sinusoidal (Turno Prático 1), Quadrada (Turno Prático 2) e Triangular (Turno Prático 3) [frequências de (1, 3 e 5) * Grupo de Trabalho] KHz, fornecidas pelo Gerador de Funções e DAQ Signal Accessory que tem na sua bancada e descreva o que observa. b) Compare esta implementação, com a que realizou no trabalho anterior, usando um Easy VI que lhe permita ler uma amostra de vários canais. c) Relacione os parâmetros Taxa de Amostragem e Número de Amostras com a qualidade dos sinais adquiridos. Obtenha os melhores pares de valores dos parâmetros, para cada um dos sinais. Interprete. Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 2/6

Exercício 2 Aquisição Analógica Contínua Desenvolva um programa (VI) em LabVIEW, que permita a aquisição contínua dum sinal em tempo real, tal como lhe é sugerido abaixo.

3 Exercício 2 Aquisição Analógica Contínua Desenvolva um programa (VI) em LabVIEW, que permita a aquisição contínua dum sinal em tempo real, tal como lhe é sugerido abaixo. Teste o programa, com uma Forma de Onda Sinusoidal e Quadrada {frequências de [(1, 5 e 10) * Grupo de Trabalho + Turno Prático i] KHz fornecidas pelo Gerador de Funções e DAQ Signal Accessory, que tem na sua bancada e descreva o que observa. Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 3/6

Exercício 3 Aquisição de vários canais e taxa de amostragem Construa o programa em LabVIEW, que faz a aquisição analógica, dos canais analógicos (1, 2 e 6) em simultâneo, usando o Easy Vi adequado.

4 Exercício 3 Aquisição de vários canais e taxa de amostragem Construa o programa em LabVIEW, que faz a aquisição analógica, dos canais analógicos (1, 2 e 6) em simultâneo, usando o Easy Vi adequado. Em termos de ligação à placa DAQ, após ter implementado o programa, deverá executar a montagem dum circuito Passa-Baixo de 1.ª Ordem em que os valores de R terão a seguinte distribuição. Grupo C1 R1 1,2 kω 2,2 kω 3,3 kω 4,7 kω 5,6 kω 6,8 kω 8,2 kω 10 kω CH1: (VIN) t Entrada Saída CH2: (VC) VC 1 t 1 t Sinais: Canal 1 Onda Sinusoidal/Onda Quadrada com f [1, 10] KHz e A PP =2V, proveniente do gerador de funções; Canal 2 Forma de Onda aos terminais do Condensador; Canal 3 Forma de Onda relativa ao som captado por um microfone. Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 4/6

Exercício 4 Geração, visualização e gravação num ficheiro Implemente o programa em LabVIEW, que faça a geração de duas formas de onda sinusoidais (Cos e Sen) desfasadas de 90º, e além de proceder à

5 Faça um estudo, em termos da taxa de amostragem, da qualidade dos sinais adquiridos para as diversas formas de onda e frequências. Confronte as formas de onda adquiridas com as visualizadas no osciloscópio digital. Exercício 4 Geração, visualização e gravação num ficheiro Implemente o programa em LabVIEW, que faça a geração de duas formas de onda sinusoidais (Cos e Sen) desfasadas de 90º, e além de proceder à sua visualização num gráfico, faz a gravação das amostras dum ficheiro. a) Observe o comportamento do mesmo, em função dos parâmetros delta x, x0, Número de Amostras e Nº de amostras por meio período. Apresente algumas simulações, devidamente fundamentadas. b) Melhore o programa anterior, de forma a efectuar a representação das 2 séries de amostras, também no osciloscópio digital, tal como fez no exercício anterior, utilizando um Easy Vi que permita a escrita duma amostra dos vários canais de cada vez, respectivamente nos Canais Analógicos de Saída AO0 e AO1 (configurando-o adequadamente) da placa DAQ. Ligue depois a AO0 e AO1, respectivamente as pontas de prova dos Canais 1 e 2 do osciloscópio. Visualize os dois canais em simultâneo no osciloscópio, no modo XY. c) Com base na configuração anterior do osciloscópio, faça variar a frequência das formas de onda sinusoidais actuando sobre o Nª de amostras por meio período, e observe o resultado. Fundamente-o. Nota: para efeitos de realização do relatório, poderá utilizar a ferramenta de software que permite a aquisição do sinal visualizado no osciloscópio, para uma folha de cálculo, usando a interface RS 232 WaveStar da Tektronix. Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 5/6

Exercício 5 Processamento de Dados Implemente o programa em LabVIEW, que utiliza um Sub-VI que simula de forma aleatória a aquisição dum conjunto de amostras (n.

Além de proceder à visualização de cada uma das amostras em tempo real (neste caso simuladas), este VI este realiza a partir da matriz, algum processamento sobre as amostras

b) Implemente agora o programa seguinte, que substitui a simulação aleatória duma amostra relativa à medição de temperatura, por um Easy VI, que permite a leitura duma amostra da

6 Exercício 5 Processamento de Dados Implemente o programa em LabVIEW, que utiliza um Sub-VI que simula de forma aleatória a aquisição dum conjunto de amostras (n.º definido pelo utilizador) relativas à medição de temperatura e as coloca numa matriz. Além de proceder à visualização de cada uma das amostras em tempo real (neste caso simuladas), este VI este realiza a partir da matriz, algum processamento sobre as amostras armazenadas na matriz: valor máximo, valor mínimo, desvio padrão e média. a) Teste o programa e valide os resultados obtidos. b) Implemente agora o programa seguinte, que substitui a simulação aleatória duma amostra relativa à medição de temperatura, por um Easy VI, que permite a leitura duma amostra da temperatura, medida pelo o sensor semicondutor da DAQ Signal Accessory ao canal 0 da placa DAQ. Qual é a evolução da temperatura da sala junto à sua bancada? Nota: Não se esqueça do valor do factor de calibração do sensor de temperatura do DAQ Signal Accessory (x100)!!! Sistemas de Instrumentação Guia do Trabalho 2 Manuel A. E. Baptista, Eng.º 6/6

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