Entender la conversión A/D

Transcripción

1 Conversor A/D Señal analógica Magniud física emperaura Señales digiales velocidad angular

2 Digializar una señal es como aplicar una rejilla sobre la señal que se quiere converir. Si miramos denro de los cuadros por los que va pasando la señal, en función de la ensión, se le asigna un valor binario. A cada ensión se le asigna un valor digial. V

3 Cuando la señal esá comprendida enre V=0 y V=v1 se le asocia el valor digial 000, cuando la señal esá enre v1 y v2 se le asocia el valor digial 001 y así hasa los 8 niveles que es capaz de disinguir. Parece claro que si la rejilla uviera más filas (divisiones), el conversor sería capaz de disinguir más niveles.. V7 V6 V5 V4 V3 V2 V1 V Conversor de n bis puede disinguir 2^n valores de la señal Para 3 bis 8niveles

4 Una rejilla con más filas, es capaz de disinguir cambios más pequeños de ensión de enrada. Para una rejilla más fina (precisión) hace fala más bis Para 3bis, 2 3 = disingue 8 niveles Para 4bis, 2 4 = disingue 16 niveles V

5 Ejemplo 1: Converidor de 2bis y señal de enrada: [0..5V] Valores que puede disinguir el converidor: 2 2 = 4 niveles de ensión (filas) Mínimo cambio de ensión que deeca: 5V/4 = 1,25V = 1250mV 5V 11 De 3,75V a 5V se asigna De 2,50V a 3,75V se asigna 10 Señal 1,25V Valor Digial mV 01 De 1,25V a 2,50V se asigna 01 2,50V 3,75V 5V De 0V a 1,25V se asigna 00

6 Ejemplo 2: Converidor de 4bis y señal de enrada: [0..5V] Valores que puede disinguir el converidor: 2 4 = 16 niveles de ensión (filas) Mínimo cambio de ensión que deeca: 5V/16 = 0,3125V = 312,5mV 5V 0,3125 0, , ,3125mV 1,25 1,5625 1,875 2,1875 2,5 2,8125 3,125 3,4375 3,75 4, niveles de ensión 4, ,

7 Ejemplo 3: Converidor de 8bis y señal de enrada: [0..5V] Valores que puede disinguir el converidor: 2 8 = 256 niveles de ensión (filas) Mínimo cambio de ensión que deeca: 5V/256 = 0, V = 19,53125mV 5V 19,53mV Señal 19,53125mV 39,0625mV 58,59375mV 78,125mV 5000mV Digial valores

8 Ejemplo 4: Converidor de 12bis (como arjea 9112) y señal de enrada: [0..5V] Valores que puede disinguir el converidor: 2 12 = 4096 niveles de ensión (filas) Mínimo cambio de ensión deecado: 5V/4096 =0, V = 1,2207mV 5V Señal Digial 19,53125mV ,2207mV 39,0625mV 58,59375mV 78,125mV 5000mV valores

9 Aclaración sobre los dibujos: La imagen de la arjea con la flechas inena clarificar el papel que iene la arjea en la conversión. Su función es recibir una señal analógica (flecha roja) y generar un valor digial (flecha verde) que represena ese valor de enrada y que nuesro programa ya puede uilizar al ser binario. A cada valor de la ensión de enrada NO le corresponde un valor digial. La abla se lee: Desde 0mV a 19,531mV le asignamos el valor digial Por lo ano los valores digiales corresponden a pequeños rangos de ensiones de enrada. En función del número de bis, el conversor será capaz de afinar dininguiendo cambios de ensión más pequeños. Podemos enender el conversor como una abla asociaiva, a cada rango de ensión de enrada se le asocia un valor digial, ese concepo es el que se inena explicar con las ablas. Señal 19,53125mV 39,0625mV 58,59375mV 78,125mV 5000mV Digial

10 Tabla resumen: Puede verse en la abla que a mayor número de bis, la rejilla iene más filas, es capaz de disinguir más niveles de ensión y el valor mínimo de ensión que es capaz de deecar es ambién más pequeño, es decir, a mayor número de bis es capaz de deecar cambios más pequeños de ensión. Bis del conversor Disingue niveles ensión Mínima ensión que deeca* 1250mV 312,5mV 19,53mV 1,22mV * Para una señal de enrada de 5V Por lo ano en una conversión, es fundamenal conocer el mínimo valor de la señal de enrada que vamos a necesiar deecar para uilizar un conversor adecuado (número de bis necesarios).

11 Volviendo al ejemplo de anes: un converidor de 2 bis (4 niveles de ensión) y la mínima ensión que deeca es de 1,25mV. Si el converidor me devuelve un valor digial 11, cuál es la ensión analógica que se ha digializado? - En realidad es muy sencillo, si e fijas en la abla, el 11 corresponde al escalón [3,75..5V] y 3,75=3*1,25 5V 1,25mV De 3,75V a 5V se asigna 11 De 2,50V a 3,75V se asigna 10 De 1,25V a 2,50V se asigna 01 De 0V a 1,25V se asigna 00

12 En realidad lo que el conversor hace es conar el número de veces que ha superado la ensión mínima que es capaz de deecar. En ese ejemplo, 11 en binario es 3 por lo ano la ensión que se ha digializado esaba comprendida enre 3*1,25 y 5V, se asume 3,75V (el límie inferior). La fórmula siguiene dealla lo que acabamos de ver: Vanalog= Dao_digial * ((maxv-minv)/4096.0) -(desfase) Valor mínimo de ensión que es capaz de deecar (1,25V) Señal 0..1,25V 1,25..2,50V 2,50..3,75V 3,75..5V Valor Digial Vanalog= 11 * 1,25V = 3 * 1,25 = 3,75V

13 Una úlima consideración respeco al desfase : Vanalog= Dao_digial * ((maxv-minv)/4096.0) -(desfase) Cuando el límie inferior no esá en el origen de coordenadas, se le resa desfase para que coincida con el origen. En el gráfico al pie, la fórmula quedaría: Vanalog= Dao_digial * ((maxv-minv)/4096.0) -5 Vanalog= Dao_digial * ((5V-(-5V))/4096.0) -5 Imagina que que la la reca reca se se desplaza hacia hacia arriba arriba y queda queda en en el el origen origen de de coordenadas

14 Ejemplo 5: Tenemos un medidor de nivel de un depósio como en el caso del miniproyeco. El esquema es: 5V 19,53mV Señal 19,53125mV 39,0625mV 58,59375mV 78,125mV 5000mV Digial valores

15 Ejemplo 5: Tenemos un medidor de nivel de un depósio como en el caso del miniproyeco. Veamos cómo resolver el problema con lo viso hasa ahora: Genera Genera una una ensión ensión en en función función de de los los liros, liros, V = f(liros) Para Para 0Liros 0Liros devuelve 0Vols, 0Vols, para para 500Liros devuelve 5V 5V El El conversor D/A D/A es es de de 8 bis bis Sensor disancia 1. Converidor de 8bis 2. Valores que disingue el converidor: 2 8 = 256 niveles de ensión (filas) 3. Mínimo cambio de ensión deecado: 5V/256=0, V=19,53mV

16 Ejemplo 5: Un caso real. Tenemos un medidor de nivel de un depósio como en el caso del miniproyeco. Veamos cómo se resuelve el problema con lo viso hasa ahora. 1. El sensor produce una ensión en función de los liros 2. Dicha ensión se conviere a digial Dao_Digial Como necesiamos represenar dicha ensión en nuesra aplicación, uilizamos la fórmula que nos relaciona la ensión con el valor digial según hemos viso: 3. Vanalog= Dao_digial * ((maxv-minv)/2 bis ) -desfase Con los daos del problema: Vanalog = Dao_Digial * ( )/256.0 = 4. Vanalog = Dao_Digial * 19,53 Ya enemos la ensión, ahora hay que buscar la relación con la magniud física a medir, en ese caso, los liros: 5. Liros = 100 * Tensión

17 Ejemplo 5: Ahora ya solo queda susiuir el valor de la ensión en la fórmula para ener el valor liso. 6.Liros = 100 * Tensión 7.Liros = 100 * Dao_Digial * 19,53 Tano Liros como Vanalógica las definimos como double: double liros = 0.0; double ension = 0.0; Y con la asignación ya enemos el valor para gesionarlo en el programa: liros = 100 * dao_digial * 19.53