SENSORES Y ACONDICIONADORES TEMA 15 CIRCUITOS ACONDICIONADORES DE SENSORES ANALÓGICOS (3) CIRCUITOS ACONDICIONADORES REALES
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- Belén Jiménez Lara
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1 SENSORES Y ACONDICIONADORES TEMA 15 CIRCUITOS ACONDICIONADORES DE SENSORES ANALÓGICOS (3) Profesores: Enrique Mandado Pérez Antonio Murillo Roldan Tema 14-1
2 INTRODUCCIÓN Los circuitos acondicionadores están en la práctica, formados en general por dos o más de los tipos de los circuitos analizados en los apartados anteriores. Por otra parte, la señal de salida del acondicionador se tiene, en la mayoría de los casos, que transmitir a un procesador digital. Existen numerosas variantes que dificultan su análisis sistemático, pero resulta conveniente tratar de clasificarlas en función del tipo de señal generada por el elemento sensor (y el excitador asociado con él en su caso). Tema 14-2
3 CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA ANALÓGICAY UN PROCESADOR DIGITAL Tema 14-3
4 CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA DIGITAL Y UN PROCESADOR DIGITAL Señal digital Puerto paralelo PROCESADOR DIGITAL CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA TEMPORAL TODO-NADA Y UN PROCESADOR Señal temporal todo-nada INTERFAZ DIGITAL (Temporizador/Contador) n PROCESADOR DIGITAL CONVERTIDOR TEMPORAL/ANALÓGICO PROCESADOR O VISUALIZADOR ANALÓGICO Tema 14-4
5 Muchos de los elementos de las figuras anteriores constituyen bloques funcionales que han sido realizados en circuitos integrados monolíticos. Las combinaciones de varios de ellos constituyen a su vez bloques funcionales más complejos, entre los que cabe destacar los sistemas de adquisición de datos. SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS Variable no eléctrica Elemento sensor Señal analógica Circuito adaptador AMPLIF Muestreo y retención Modulador Señal senoidal Convertidor ANAL/TEMPO todo/nada Convertidor ANAL/DIGlT Canal Canal Demodulador Convertidor TEMP/ANAL CAD CAD Visualizador PROCESADOR DIGITAL Convertidor TENS/CORR Canal Convertidor CORR/TENS CAD Visualizador Tema 14-5
6 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) [PERE 04, pag. 707] Sistema electrónico que convierte corrientes o tensiones analógicas en digitales para aplicarlas a un procesador digital. Para ello realiza las siguientes funciones: - Adaptación de la señal analógica, amplificación y filtrado. - Almacenamiento de la señal: circuito de muestreo y retención (Sample & hold). - Conversión de variables analógicas en digitales. Tema 14-6
7 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO Señal analógica AMP FILTRADO MUESTREO Y RETENCIÓN CONVERTIDOR A/D Combinación digital n Esquema básico de un sistema de adquisición de datos Tema 14-7
8 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) Esquema con varias señales analógicas y un DAC por cada una Tema 14-8
9 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) Esquema con varias señales analógicas y un multiplexor analógico Tema 14-9
10 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) Señal analógica Señal analógica Señal analógica MULTIPLEXOR ANALÓGICO - + IA Selección de ganancia MUESTREO Y RETENCIÓN CONVERTIDOR A/D n Esquema con múltiples señales analógicas, multiplexor analógico y IA Tema 14-10
11 SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM) +9V DIGITAL +5V AV DD DV DD V BIAS R 1 REF IN+ REF IN- 2,5V REF. I AIN 1 + AIN 1 - MPX PGA CONVERTIDOR A/D MODULADOR SIGMA-DELTA FILTRO DIGITAL SYNC GALGA R R G = INTERFAZ SERIE GENERADOR DE RELOJ MCLK IN MCLK OUT GALGA AD7710 REGISTRO DE CONTROL REGISTRO DE SALIDA AGND DGND V SS RFS TFS MODE SDATA SCLK DRDY A0 Tema 14-11
12 Resonador ultrasónico piezoeléctrico Tema 14-12
13 Resonador ultrasónico piezoeléctrico El circuito está formado por una parte analógica y una parte digital. La parte analógica contiene: - Una fuente de tensión de referencia (LH0070) - Un generador de impulsos A1 (LF347) - Un circuito de espejo de corriente del que forman parte los dos transistores del circuito 2N3810 La parte digital está realizada con biestables y monoestables pero puede ser sustituida con ventaja por un microcontrolador. Tema 14-13
14 Resonador ultrasónico piezoeléctrico Tema 14-14
15 Sensor de posición realizado con una LVDT Es un ejemplo de circuito acondicionador que utiliza un oscilador senoidal y un procesador analógico que proporciona a su salida una señal analógica continua proporcional al desplazamiento del núcleo de un transformador diferencial. Tema 14-15
16 Sensor de posición realizado con una LVDT Tema 14-16
17 Sensor de posición realizado con una LVDT Tema 14-17
18 NE/SE5520: CI de acondicionamiento de señal de una LVDT (Standard ASIC) Tema 14-18
19 Circuito de aplicación del circuito integrado NE/SE5520 Tema 14-19
20 Sistema de control de temperatura que genera una señal PWM Diagrama de bloques GENERADOR DE ONDAS TRIANGULARES COMPARADOR RELÉ DE ESTADO SÓLIDO RED Resistencia calefactora SENSOR Y ACONDICIO- NADOR DE TEMPERATURA Señal analógica RESTADOR AMPLIFICADOR Horno Señal de consigna Tema 14-20
21 Implementación del sistema de control de temperatura que genera una señal PWM Tema 14-21
22 Sistema de medida de la distancia con un sensor de ultrasonidos y un microcontrolador. Principio de funcionamiento (a). Esquema general (b). d Sensor Rx Amplificador Comparador Sensor Tx Sensor Rx Ts d = 1 2 VsTs Microcontrolador d: Distancia Ts: Tiempo de retorno Vs: Velocidad del sonido (344m/s) Visualizador Amplificador Sensor Tx (a) (b) Tema 14-22
23 Implementación del sistema de medida de distancia con un sensor de ultrasonidos y un microcontrolador Circuito transmisor Circuito receptor Tema 14-23
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