Disciplina: Instrumentação Industrial ula 8: Unidades Integradas de quisição de Sinais Marco Jose da Silva m.dasilva@ieee.org 12/03/2010
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Slide 2 C2 http://nptel.iitm.ac.in/video.php?subjectid=108105062 5:56 Carlos maral, 9/1/2011
Instrumento de medição genérico Processo Sensor Condicionador de sinal quisição de sinais tuador Controlador nálise e/ou presentação Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 3
Unidades integradas de aquisição de sinais Placa de aquisição de dados (DQ Board) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 5
Unidades integradas de aquisição de sinais Remote Terminal Unit (RTU) Comando Lógico Programável (CLP) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 6
Unidades integradas de aquisição de sinais Características do sinal Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 7
Diagrama básico MUX DC mostragem MUX Multiplexação dequação dos sinais DC Conversão nalógico-digital Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 8
mostragem MUX DC Entrada analógica Início conversão t conv Fim conversão Início conversão Fim conversão Sinal amostrado H S H Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 9
Multiplexador MUX DC possibilita a aquisição de vários sinais de entrada pode estar presente ou não Exemplo CI Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 10
mplificador MUX DC mplificador de Ganho Variável programmable gain amplifier (PG) adaptar nível tensão para DC diferentes canais entrada diferentes ganhos Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 11
Conversor /D MUX DC resolução 24 16 SR 8 Pipelined Flash 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G mostras/s Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 12
Conversor /D prox. Sucessivas MUX DC Successive pproximation Register (SR) http://www.maxim-ic.com Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 13
Conversor /D prox. Sucessivas MUX DC Flash Mais rápidos Menor resolução (8 bits) http://www.maxim-ic.com Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 14
Conversão /D Parâmetros importantes Faixa entrada +/- 5V, +10V... Número de bits 8, 12 e 16 Resolução: V o V 2 N Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 15
Conversão /D Parâmetros importantes Freqüência de amostragem ksamples/s Critério de Nyquist f S > 2.f f S = f f S < 2.f f S > 10.f Importante!!! Se banda de freqüência do sinal de entrada não é conhecida: FPB FPB MUX DC necessária a inclusão de um filtro anti-aliasing (FPB) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 16
Conversão /D Parâmetros importantes Freqüência de amostragem lguns processos usam sub-amostragem Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 17
Uma DQ típica Livro: Practical Data cquisition for Instrumentation and Control Systems (John Park, Steve Mackay) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 18
Outros componentes Essenciais: FIFO Interface com barramento externo Controle (sincronização, trigger) Conectores Opcionais: Saídas analógicas Entradas/Saídas Digitais Contadores Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 19
rquitetura vs. Tempo aquisição... MUX DC Baixo custo Tempo elevado (reprogramação de s Ganhos) Interdependência de canais MUX DC... MUX DC DC Custo maior Tempo de aquisição baixo mostragem em paralelo... DC DC Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 20
Entrada simples (single-ended) Livro: Practical Data cquisition for Instrumentation and Control Systems (John Park, Steve Mackay) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 21
Entrada diferencial Livro: Practical Data cquisition for Instrumentation and Control Systems (John Park, Steve Mackay) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 22
Especificando uma DQ rquitetura velocidade de conversão (ksamples/s) f = 20 khz v conv = 40 ks/s Interface (USB, PCI,...) Tipo de entrada: Digital (DIO) nalógica gama de entrada (V in ) uni (0 a +10V) ou bipolar (-5 a +5V) ganho programável ( aumenta t conversão ) quantidade de entradas tipode entrada (single-ended/diferencial) Tipo de conversor /D ( aliasing? Tem filtro anti-aliasing?) Exatidão, Resolução (LSB) Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 23
Programação plicação Linguagem tradicional Linguagem gráfica Drivers (fabricante) Interfaces NI MCC DT... Hardware USB GPIB VXI Serial NI: National Instruments MCC: Measurement and Computing DT: Data Translation Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 24
Exemplo de programação USB-1208 (MCC) Visual Basic Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 25
Exemplo de programação Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 26
Sumário Esta aula: Importância de sistema aquisição sinais (SS) Blocos básicos de um SS Fatores relevantes na especificação de um SS Conceitos básicos de programação Disciplina: Instrumentação Industrial Marco Jose Da Silva m.dasilva@ieee.org Slide 27