Sistema de Aquisição de Dados



Documentos relacionados
Sistema de Aquisição de Dados

CONTROLE DE UM SERVO MOTOR

CALCULADORA SIMPLES COM ULA

EPUSP PCS 2021/2308/2355 Laboratório Digital GERADOR DE SINAIS

Interligação de Terminais com Modem

Interligação de Terminais com Modem

Multiplexação de Displays

Copyright 2013 VW Soluções

Multimedidores Inteligentes MGE G3 Modo de uso do software IBIS_BE_cnf. ABB Automação. Hartmann & Braun

Interligação de Terminais com Modem

Espectro da Voz e Conversão A/D

EPUSP PCS 2011/2305/2355 Laboratório Digital. Displays

Cerne Tecnologia e Treinamento

Porta Série. Trabalhos Práticos AM 2007/2008. Porta Série. Objectivos

Comunicação Serial com Modem

GUIA DE LABORATÓRIO DE SISTEMAS DIGITAIS PARA O CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Programa da disciplina, i metodologia de ensino, avaliações e bibliografia básica. Objetivos da Disciplina

Conversores D/A e A/D

Multiplexação de Displays

PROJETO DE REDES

Figura 1 - Diagrama de um sistema de controle de temperatura que requer conversão analógico-digital para permitir o uso de técnicas de processamento

SCD 912. Dispositivo de comunicação e armazenamento. Apresentação. Dados Técnicos. Conexões

Placa Acessório Modem Impacta

Na primeira aula, conhecemos um pouco sobre o projeto Arduino, sua família de placas, os Shields e diversos exemplos de aplicações.

Quadro de consulta (solicitação do mestre)

Hardware. Dispositivos de saída

TRATAMENTO E ANÁLISE DE SINAIS DE BAIXA FREQUÊNCIA PARA EMULAÇÃO DE CANAL RÁDIO

RCO2. Introdução à camada física

EPUSP PCS 2011/2305/2355 Laboratório Digital. Frequencímetro

MANUAL DO USUÁRIO. Software de Gerenciamento. Controlador de Fator de Potência. Self Control

5 Entrada e Saída de Dados:

DATA: HORÁRIO DE ENTRADA: HORÁRIO DE SAÍDA: BANCADA: NOMES DOS COMPONENTES DO GRUPO DE TRABALHO:

MÓDULO SINTETIZADOR.

PowerSpy Sistema de Monitoramento de Painéis de Distribuição

A idéia hardware sugerida é colocar a placa entre o PC e o microcontrolador, conforme mostrado no esquema abaixo.

TRABALHO COM GRANDES MONTAGENS

Multiplexação de Displays

NETALARM GATEWAY Manual Usuário

Fabio Bento

Familiarização e Interface com Modem

Pesquisa e organização de informação

Multimedidores Inteligentes IDM96 Modo de uso do software IBIS_BE_cnf. ABB Automação. Hartmann & Braun

PAINEL DE SENHAS RBSG4JE. Imagem ilustrativa do painel. Operação/Configuração Painel Eletrônico de Senhas / Guichê com jornal de mensagens.

1 Título. 2 Objetivos. 3 - Fundamentos Teóricos. Página 1 de 5 Universidade Federal de Juiz de Fora. Prática 1 Aplicações das Funções Lógicas

Comunicação Serial com o AVR ATMEGA8

Santa Cruz do Sul, outubro de 2015.

AD / DA. EXPERIMENTS MANUAL Manual de Experimentos Manual de Experimentos 1 M-1116A

Transmissão e comunicação de dados. Renato Machado

Sinal analógico x sinal digital. Sinal analógico. Exemplos de variações nas grandezas básicas. Grandezas básicas em sinais periódicos

GUIA RÁPIDO DE INSTALÇÃO

Kit de desenvolvimento ACEPIC 40N

Capítulo 3 - Trabalhando com circuitos digitais

Figura 1 - O computador

Protocolo TCP/IP. Neste caso cada computador da rede precisa de, pelo menos, dois parâmetros configurados:

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA EEL5105 Circuitos e Técnicas Digitais Prof. Eduardo L. O. Batista

CONVERSÃO ANALÓGICO-DIGITAL

Monitor de Rede Elétrica Som Maior Pro. Manual do Usuário Versão 3.9f

Conversão Digital Analógico e Analógico Digital. Disciplina: Eletrônica Básica Prof. Manoel Eusebio de Lima

SISTEMAS DISTRIBUIDOS EM INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLO. Guia de Laboratório. Trabalho 4 -P1

Monitor Cardíaco. Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Departamento de Eletrônica e Computação

Roteiro para experiências de laboratório. AULA 2: Osciloscópio e curvas do diodo. Alunos: 2-3-

Composição do MDK-Prog e MDK-Prog Plus

Programação em BASIC para o PIC Mostrando Mensagens no Display LCD Vitor Amadeu Souza

1) MANUAL DO INTEGRADOR Este documento, destinado aos instaladores do sistema, com informações de configuração.

Universidade Federal de Minas Gerais Escola de Engenharia

Sistemas Digitais Reconfiguráveis

Manual do instalador Box Output DC Rev Figura 01 Apresentação do Box Output DC.

Amplificadores Operacionais

PAINEL ELETRÔNICO DE MENSAGENS MANUAL DE OPERAÇÃO E INSTALAÇÃO CARROS URBANOS E G7 MARCOPOLO

Comunicação de dados. Introdução

Easy Lab. Manual do usuário Revisão /11/14. DMA Electronics 1

Laboratório de Máquinas Elétricas Utilizando um Sistema de Aquisição de Dados

CIRCUITOS E SISTEMAS ELECTRÓNICOS

IW10. Rev.: 02. Especificações Técnicas

SISTEMA DE TREINAMENTO EM COMUNICAÇÃO DIGITAL Modelo: ED-2970

Como em AM e FM, a portadora é um sinal senoidal com frequência relativamente alta;

Referencial do Módulo B

Considerações sobre o Disaster Recovery

Uma Proposta de Tecnologia Embarcada na Internação Domiciliar Capítulo 4 Avaliação/validação da implementação do SMD 113

Oficina de Multimédia B. ESEQ 12º i 2009/2010

FICHA DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA PRODUTO PROCESSO DATA: 01/11/2013. PRODUTO: IcBox SUB-PRODUTO: DESCRIÇÃO: Diagnósticos através de um sniffer serial

DESENVOLVIMENTO DE CIRCUITOS CONVERSORES DIGITAL-ANALÓGICOS PARA CONTROLE DE POLARIZAÇÃO

Manual do instalador Box Input Rev Figura 01 Apresentação do Box Input.

2- Conceitos Básicos de Telecomunicações

DATA: HORÁRIO DE ENTRADA: HORÁRIO DE SAÍDA: BANCADA: NOMES DOS COMPONENTES DO GRUPO DE TRABALHO: PROJETO - CONTADORES ASSÍNCRONOS

Gerenciamento e Captura de Cheques - Sistec. Manual de Instalação e Importação ÍNDICE 1.INSTALAÇÃO Instalando o programa

INSTALAÇÃO MICROTERMINAL FIT BASIC BEMATECH

MANUAL DO USUÁRIO UTILIZAÇÃO DO SOFTWARE PDF 24 CREATOR. Coordenadoria de Tecnologia da Informação

CAPÍTULO 5 CONTADORES NA FORMA DE CIRCUITO INTEGRADO

Multiplexador. Permitem que vários equipamentos compartilhem um único canal de comunicação

Cerne Tecnologia e Treinamento

PROGRAMAÇÃO DO TREINAMENTO:

WATCHDOG ELITE NTC OPÇÃO DE COMUNICAÇÕES SERIAIS

Conversor Analógico /Digital

Capítulo 2. Numéricos e Códigos Pearson Prentice Hall. Todos os direitos reservados.

Cerne Tecnologia e Treinamento (21) (11) cerne@cerne-tec.com.br MSN: cerne-tec@hotmail.com Skipe: cerne-tec

DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO Basicamente o ANTRON II-s recebe sinais provenientes da atuação de contatos elétricos externos, associados a equipamentos

Fundamentos de Hardware

Software de segurança em redes para monitoração de pacotes em uma conexão TCP/IP

Medidores de nível de combustível LLS е LLS-AF 20310

Transcrição:

Sistema de Aquisição de Dados Versão 2013 RESUMO Nesta experiência será desenvolvido o projeto de um sistema de aquisição e armazenamento de dados analógicos em formato digital. O sinal de um sensor de temperatura (LM35) deve ser coletado em formato digital com uso do conversor A/D integrado ADC0804. Os dados digitais devem ser armazenados na forma de sinais de áudio com modulação FSK. Por fim, os sinais modulados deverão ser apresentados em um terminal serial com uma conversão de dados para caracteres ASCII imprimíveis 1. OBJETIVOS Após a conclusão desta experiência, os seguintes tópicos devem ser conhecidos pelos alunos: Sensor de temperatura; Conversor A/D integrado; Aplicação de modem; Sistema de aquisição de dados. 1. Especificação do Sistema de Aquisição Um sistema de aquisição de dados é responsável pela coleta, armazenamento e visualização de dados. Estes dados podem ser obtidos através de sensores, que coletam grandezas variadas (como temperatura, luminosidade, humidade do ar, velocidade do vento, etc). Estas grandezas, que são normalmente variáveis analógicas, devem ser amostradas e digitalizadas de forma a permitir sua manipulação por circuitos digitais. A figura 1.1 apresenta um diagrama de um sistema de aquisição de dados genérico: o sistema de sensores coleta dados variados que, após um processamento inicial, são transmitidos pelo sistema de comunicação até o sistema de armazenamento. Este armazenamento é responsável pelo arquivamento dos dados para posterior recuperação. O sistema de monitoração e visualização dos dados acompanha o processo de coleta e armazenamento e também permite a visualização e análise dos dados previamente coletados. Figura 1.1 Diagrama simplificado de um sistema de aquisição de dados. 1 Um caractere imprimível é um caractere que é representado como um símbolo que pode ser visualizado no terminal, como por exemplo, os dígitos, as letras e os sinais de pontuação. Os caracteres não imprimíveis são compostos basicamente pelos caracteres de controle. Sistema de Aquisição de Dados (2013) 1

O sistema de aquisição de dados a ser projetado é mostrado na figura 1.2. Este sistema monitora a temperatura de um ambiente através de um sensor de temperatura. O sinal de um sensor de temperatura (LM35) deve ser coletado em formato digital com uso do conversor A/D integrado ADC0804. Os dados digitais devem ser armazenados na forma de sinais de áudio com modulação FSK. Por fim, os sinais modulados deverão ser apresentados em um terminal serial com uma conversão de dados para caracteres ASCII imprimíveis. SENSOR LM35 CONVERSOR A/D ADC0804 8 SISTEMA MÓDULO DE DE ARMAZENAMENTO TRANSMISSÃO DE DADOS DE DADOS ARMAZENAMENTO AMOSTRA ARMAZENA VISUALIZA CONTROLE VISUALIZAÇÃO Figura 1.2 Diagrama de blocos do sistema de aquisição de dados a ser projetado. O funcionamento do circuito é descrito a seguir. Há apenas três sinais de controle: AMOSTRA é um sinal ativo em ALTO, proveniente de um botão, que sinaliza um comando para amostragem de um valor de temperatura. ARMAZENA é um sinal ativo em ALTO, que controla o armazenamento dos dados amostrados. Quando em nível ativo, permite o armazenamento no formato modulado como um sinal de áudio (conforme especificado posteriormente). VISUALIZA é um sinal ativo em ALTO, que controla a visualização dos dados amostrados. Quando em nível ativo, permite a visualização das amostras armazenadas em um terminal serial em formato de caracteres ASCII imprimíveis. A aquisição do sinal de entrada do sensor LM35 é feita conectando sua saída na entrada analógica do conversor A/D ADC0804. A saída digital do conversor é composto por um código de 8 bits. A figura 1.3 apresenta estes componentes. Figura 1.3 Sensor de temperatura LM35 e conversor A/D integrado ADC0804. O armazenamento dos sinais amostrados de temperatura deve ser realizado como um arquivo de áudio no sistema de armazenamento, que deve ser implementado por um microcomputador com entradas de placa de som. Sistema de Aquisição de Dados (2013) 2

Os dados devem ser armazenados em formato de sinais de áudio com modulação FSK. A tabela 1.1 abaixo apresenta as principais características para a modulação dos sinais digitais para sinais de áudio. Tabela 1.1 Características de modulação. Característica Modo de transmissão dados modulação Frequência de bit 0 Frequência de bit 1 Baud rate Descrição assíncrono 8 bits FSK 1270 Hz 1070 Hz 300 bauds O armazenamento dos sinais modulados em formato de sinal de áudio deve ser realizado com a gravação de um arquivo de áudio em um microcomputador. O sinal deve ser ligado na entrada line-in da placa de som. Para armazenar os dados em um arquivo de áudio no microcomputador, deve ser usado um programa para gravação de sons. A figura 1.4 mostra o programa gravador de som do sistema Windows XP. Figura 1.4 Programa gravador de som do Windows XP. A visualização dos dados envolve o acesso aos arquivos de áudio no microcomputador, a demodulação dos sinais analógicos e a tradução dos dados digitais para caracteres imprimíveis para sua apresentação em um terminal serial. De forma a garantir a correta visualização dos dados no terminal serial, é proposta uma conversão de códigos: um dado digital Cd deve ser traduzido para um código ASCII Ca seguindo a expressão matemática Ca = Cd + 40 16. Assim o dado digital 00 16 é mostrado como o caractere @ no terminal serial e o dado 05 16, como o caractere E. A visualização dos dados envolve a reprodução do sinal de áudio gravado pelo programa gravador de som no microcomputador e sua transmissão pela saída line-out da placa de som. Um cuidado deve ser tomado antes de se conectar a saída line-out da placa de som do microcomputador na entrada RC da placa de modem. Deve-se monitorar a forma de onda do sinal de saída e, através do controle de volume, é necessário obedecer a restrição de tensão de pico-a-pico máximo de 1 Vpp. Decisões de projeto A especificação apresentada não limita as opções de projeto. Desta forma, cada grupo pode fazer escolhas diferentes para os vários módulos a serem projetados. Detalhe estas escolhas no planejamento. Sistema de Aquisição de Dados (2013) 3

2. PARTE EXPERIMENTAL A parte experimental envolve três etapas sequenciais: inicialmente a familiarização com cada um dos módulos e componentes do projeto, a montagem do projeto e finalmente a operação do circuito de aquisição de dados. Recomenda-se que estas etapas sejam cumpridas na ordem apresentada. 2.1. Atividades Iniciais de Familiarização Antes do início da montagem do circuito projetado, recomenda-se a realização de algumas atividades, a saber. a) [Circuito de interligação de terminais] Inicialmente deverá ser realizada uma montagem do circuito base de interligação de terminais, conforme ilustrado na figura 2.1. A equipe deve inicialmente testar a comunicação do terminal serial, circuitos de conversão de níveis de tensão e a placa de modem. Convém verificar todas as configurações para o uso correto dos componentes. Por exemplo, verificar os sinais de controle do modem Am7910 para o seu correto funcionamento. RX 1488 RD RC PLACA DE MODEM TX 1489 TD /RTS /DTR TC CONVERSORES DE TENSÃO CH1 CH0 Figura 2.1 Circuito base de Interligação de Terminais. b) [LM35] O funcionamento do sensor de temperatura LM35 deve ser verificado. Depois de alimentar o sensor, deve-se monitorar sua saída com um multímetro ou osciloscópio digital. CUIDADO para não inverter os sinais de alimentação (V+ e GND), pois isto pode causar a queima do componente. DICA: procure variar a temperatura medida com auxílio, por exemplo, dos dedos das mãos (aumentar temperatura) e de um spray (diminuir) disponível no laboratório digital. c) [Conversor ADC0804] A familiarização do conversor ADC0804 deve ser realizada com antecedência, ligando-se a saída do LM35 na entrada do conversor. Os sinais de controle devem ser ligados em botões e chaves no painel de montagens. A saída digital deve ser monitorada nos displays D0 e D1 do painel. A figura 2.2 mostra um esquema de aplicação típica do conversor ADC0804. DICA: consulte o manual e outras referências sobre o ADC0804 para escolher a ligação dos sinais de controle. Figura 2.2 Esquema de aplicação típica do conversor ADC0804. Sistema de Aquisição de Dados (2013) 4

d) [Gravação de sinais de áudio] Nesta atividade, deve-se realizar a gravação do sinal proveniente da saída modulada da placa de modem no microcomputador. Recomenda-se a digitação de uma mensagem no terminal serial e a gravação do sinal analógico gerado pelo modem na placa de som. O arquivo gravado deve ser guardado no microcomputador. A figura 2.3 mostra o esquema de montagem a ser usada. Figura 2.3 Esquema de montagem microcomputador (placa de som), modem e terminal. e) [Reprodução de sinais de áudio] A seguir, o arquivo gravado deve ser reproduzido e a saída de áudio deve ser conectada na entrada analógica da placa de modem e os dados devem ser visualizados no terminal serial. Se a mensagem recebida for a mesma que foi gravada anteriormente, então os parâmetros de configuração do modem e de gravação de dados estão corretos. OBS.: os resultados dos itens anteriores devem ser descritos e comentados com detalhes no relatório. 2.2. Montagem do Projeto Nesta etapa, os módulos desenvolvidos para o circuito de aquisição de dados devem ser montados no painel de montagens e integrados aos outros componentes já estudados no item anterior. Recomenda-se usar um processo passo-a-passo e modular para a montagem, teste e depuração de cada bloco. f) Documente o processo de montagem, teste e depuração dos blocos do circuito projetado. g) Descreva cada ocorrência da montagem do projeto. h) Realize testes individuais para as seguintes operações: 1. Amostragem de uma temperatura; 2. Armazenamento de uma sequência de amostras em formato de arquivo de áudio; 3. Reprodução de uma sequência pré-gravada e visualização dos dados codificados no terminal serial. i) Como garantir o correto funcionamento de cada uma das operações testadas no item anterior? 2.3. Análise do Funcionamento Neste item vamos operar o circuito de aquisição de dados desenvolvido. j) Mostrar o correto funcionamento do circuito projetado. k) Como garantir o correto funcionamento do circuito completo? Perguntas 1. É possível fazer o armazenamento de uma sequência de amostras e a visualização de outros dados de forma simultânea? 2. O número máximo de amostras coletadas pelo projeto é limitado por quais fatores? Exemplifique. 3. Há um limite na quantidade de dados enviados para visualização? Explique. 4. Caso se queira desenvolver um sistema de coleta automatizado de várias grandezas (por exemplo, temperatura, umidade do ar e velocidade de vento), o que precisa ser modificado no projeto? Sistema de Aquisição de Dados (2013) 5

3. BIBLIOGRAFIA 1. Advanced Micro Devices. Modem Technical Manual - Am79101 WORLD-CHIP Autodial FSK Modem / Am7910 FSK WORLD-CHIP Modem / Am7911 FSK WORLD-CHIP Modem. Sunnyvale, California, 1988. 2. FREGNI, E.; SARAIVA, A. M. Engenharia do Projeto Lógico Digital: Conceitos e Prática. Editora Edgard Blücher, 1995. 3. HELD, G. Understanding data communications. 6 th ed., New Riders, 1999. 4. MARSH, R. M. Computer users tape system. Popular Electronics, March 1976, pages 88-90. 5. TOCCI, R. J., WIDMER, N. S., MOSS, G.L. Digital Systems: principles and applications. 11 th ed., Prentice-Hall, 2011. 6. WAKERLY, J. F. Digital design: principles and practice. 4 th ed., Prentice- Hall, 2006. 4. MATERIAL DISPONÍVEL Circuitos Integrados TTL: - Portas lógicas: 7400, 7404, 7408, 7410, 7432, 7486. - Outros componentes: 7474, 74161, 74163, 74164, 74165, 74175, 74180, 74193, 74195. Outros circuitos integrados: 1488, 1489, LM35, ADC0804 5. EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS 1 painel de montagens experimentais. 1 placa de montagem do MODEM. 1 fonte de alimentação fixa, 5V ± 5%, 4A. 2 fontes de alimentação variável. 1 gerador de funções. 1 osciloscópio digital. 1 multímetro digital. 1 terminal serial ou microcomputador com interface serial e software de emulação de terminais. Histórico de Revisões E.T.M./2012 versão inicial E.T.M./2013 revisão Sistema de Aquisição de Dados (2013) 6