ni.com Série de conceitos básicos de medições com sensores

Transcrição

1 Série de conceitos básicos de medições com sensores

2 Medições de posição e frequência Renan Azevedo Engenheiro de Produto, DAQ & Teste NI Henrique Sanches Marketing Técnico, LabVIEW NI

3 Pontos principais Conceitos básicos dos encoders Fundamentos básicos dos contadores Como fazer medição de uma posição Como fazer medição de uma frequência digital Solução da NI para medições de posição e frequência 3

4 Componentes de medição Medição física Sensor Conectividade Aquisição & Condicionamento de Sinais Computador 4

5 Medições de posição Máquinas de corte preciso Automação de fábrica Posicionamento (Pick and Place) 5

6 Componentes de medição Medição física Sensor Conectividade Aquisição & Condicionamento de Sinais Computador 6

7 O que é um encoder? Linear ou rotatório Óptico Mecânico Capacitivo Magnético Indutivo 7

8 Tipos de encoders Encoder incremental Absoluto 8

9 Como funciona um encoder de quadratura? Rotação do disco e eixo. A faixa de código deixa passar ou bloqueia a luz para o sensor óptico. O sensor de luz cria dois trens de pulso. Sensor de luz Fonte de luz Eixo Faixa de código Canal A Disco rotatório 9 Canal B

10 Componentes de medição Medição física Sensor Conectividade Aquisição & Condicionamento de Sinais Computador 10

11 Como fazer medições de enconder O componente básico necessário é chamado contador. Duas funções básicas: 1. Contagem baseada na comparação dos sinais de entrada. 2. Gera pulsos com base nos valores das entradas. Gate Out Up/Down Source Count Register 11

12 Como os contadores funcionam? O gate controla quando o contador faz contagem. O source é o sinal contado. O registrador contém a contagem da execução. O out gera pulsos e sinais quando há transbordo do contador. Gate Source Contador

13 Sinais do contador Os contadores aceitam e geram sinais TTL. +5,0 V alto Tempo de subida/descida máximo = 50 ns +2,0 V +0,8 V 0 V indeterminado baixo Largura de pulso mínima = 10 ns 13

14 Conexões do encoder de quadratura Número do pino Função 1 Terra 2 Índice (z) 3 Canal A 4 Alimentação DC +5V 5 Canal B 14

15 Codificação X1 Se A estiver à frente, o contador incrementará na borda de subida de A. Se B estiver à frente, o contador decrementará na borda de descida de A. 15

16 Codificação X2 As mesmas normas aplicadas à decodificação X1. Se A estiver à frente, o contador incrementará. Se B estiver à frente, o contador decrementará. Acontecem ações nas bordas de subida e descida de A. 16

17 Decoficação X4 As mesmas normas aplicadas à decodificação X1. Se A estiver à frente, o contador incrementará. Se B estiver à frente, o contador decrementará. Acontecem ações nas bordas de subida e descida de A e B. 17

18 Fórmulas de medição de enconder 18

19 Teste de mesas automatizadas de imageamento médico Desafio Desenvolver uma solução econômica para o teste de produção de mesas automatizadas usadas para posicionar pacientes em máquinas de imageamento médico. Solução Usar enconder e chaves limitadoras para testar a distância de paragem e movimento suave dos motores. 19

20 Demonstração de medição de enconder 20

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22 O que é frequência? Taxa de recorrência de um evento cíclico ou periódico. Formas de onda com frequência crescente de cima para baixo Frequência de uma forma de onda digital 22

23 Como fazer medições de baixa frequência Meça o período de um sinal desconhecido e use o valor inverso. Onde: f x é o sinal sendo medido f k é a base de tempo conhecida N é o número de pulsos/marcações Sinal sendo medido Base de tempo interna Gate Fonte CTR 0 23

24 Erro de quantização Incerteza inerente ao digitalizar um valor analógico como resultado da resolução finita do processo de conversão. Exemplo: O período do gate é exatamente quatro ciclos da fonte. A medição pode estar deslocada em ciclos fonte de +/- 1. GATE SOURCE Faltam as duas bordas Falta uma, usa uma Usa as duas bordas

25 Como fazer medições de baixa frequência Conte a quantidade de pulsos do sinal desconhecido durante um período conhecido. Onde: f x é o sinal sendo medido T é o perído do trem de pulso medido N é o número de pulsos/marcações 25

26 Faixa de frequências Tempo de medição da quantidade de ciclos conhecidos. 1 2 N f x Pulso Base de tempo conhecida Intervalo a ser medido Onde: f x é o sinal sendo medido. N é o número de pulsos de sinais. desconhecidos usados para gerar trem de pulso. f k é a frequência da base de tempo interna. N TB é o número de bordas do contador fonte 1. 26

27 Como escolher um método para medição de frequência Método Número de contadores usados Medição precisa de baixas frequências Medição precisa de Altas frequências Erro de medição Inverso do período 1 Bom Ruim Número de pulsos em tempo conhecido Tempo de número de ciclos conhecidos 2 Ruim Bom 2 Bom Bom Onde: f x é o sinal sendo medido f k é a base de tempo conhecida 27

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29 Aquisição de Medição PXI Módulos de contador PXI PXIe-6341 CompactDAQ Módulos de contador NI 9401 NI 9402 NI 9411 CompactRIO Módulos de contador NI 9401 NI 9402 NI 9411 Vantagens da plataforma Melhor sincronização Padrão amplamente adotado pela indústria Vantagens da plataforma Medições de transferência de forma de onda Rápida customização de software Vantagens da plataforma Medições determinísticas em um único ponto Customização da temporização e do trigger 29

30 /data-acquisition 30