Instituto Tecnológico de Puebla Ingeniería Electrónica Control Digital

Transcripción

1 Instituto Tecnológico de Puebla Ingeniería Electrónica Control Digital Actividad 5 CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL INTEGRADO Objetivos Comprobar experimentalmente el funcionamiento del convertidor analógico digital integrado ADC0804 que emplea el método de conversión de aproximaciones sucesivas. Construir una interfaz para medir temperatura, empleando el ADC0804 y el sensor de temperatura LM35D. Introducción Los convertidores analógicos digitales integrados emplean varios métodos de conversión que presentan diferentes características: velocidad, precisión, rango de voltaje de entrada, número de bits, rango de cuantización y algunas otras. La selección del tipo de convertidor analógico digital para una cierta aplicación, depende de muchos factores que hay que determinar a partir del sistema físico. En esta práctica se comprobará el funcionamiento del convertidor ADC0804 y se implementará un circuito para medir temperatura. En la primera parte de la práctica solo se comprobará el funcionamiento correcto del convertidor y por lo tanto el voltaje de entrada Vin se proporcionará a través del potenciómetro P1. En la segunda parte el voltaje Vin se proporcionará a través de un transductor de temperatura. La señal de temperatura que se va a medir debe sensarse a través de un transductor (sensor de temperatura), el cual transforma la temperatura del sensor a un voltaje directamente proporcional y después, a través de un acondicionador de señal se ajustan las características eléctricas (nivel de voltaje, corriente, impedancia, etc.), para poder procesar la información analógica y convertirla a un código binario. Este proceso se representa en la figura 1. Figura 1

2 El circuito transductor utilizado es el sensor de temperatura LM35D que tiene un factor de escala de 10mV/ C y que acepta un rango de voltaje de alimentación +Vs desde 4V hasta 20V. En la figura 2 se muestra su representación esquemática y su diagrama de conexión con vista inferior. Figura 2 Se desea que el sensor pueda medir una temperatura de 0 C hasta 100 C por lo tanto se tendrá un rango de voltaje de 0V a 1000mV. Debido a que el convertidor se empleará con un voltaje de referencia máximo de 5V entonces se requiere que la señal del sensor se amplifique 5 veces para obtener un rango de 0V a 5V, lo que nos dará un código binario de salida de a (0 a 255) de acuerdo a la siguiente relación Figura 3 El ajuste del voltaje de referencia del convertidor se realizará a través de un divisor de voltaje que debe proporcionar la mitad del voltaje máximo de conversión, en este caso 2.5V. Material 1 ADC0804 Convertidor Analógico Digital de aproximaciones sucesivas 1 LM35D Sensor de temperatura de precisión 1 LM358 Amplificador operacional de baja potencia 1 Resistencia de 82 ohm a ½ W 8 Resistencias de 470 ohm a ½ W 1 Resistencia de 1 kohm a ½ W 4 Resistencias de 10 kohm a ½ W 1 Resistencia de 39 kohm a ½ W 1 Resistencia de 100 kohm a ½ W 1 Potenciómetros de 50 kohm 1 Capacitor de 1 microf 2 Capacitores de 0.01 microf 1 Capacitor de 220 pf 8 Leds

3 Equipo 1 Fuente de voltaje bipolar 1 Generador de funciones 1 Multímetro 1 Osciloscopio Procedimiento experimental 1. Realizar la simulación del circuito indicado en el desarrollo experimental de las figuras 4 y 6 en el programa proteus de forma previa a la implementación del circuito. Considere que debido a que en las simulaciones solo se toma un modelo del sistema y no se incluyen todas las condiciones reales, el convertidor ADC0804 no presenta el efecto de auto arranque producido por la resistencia R4 (100k) y el capacitor C3 (0.01microf), por lo tanto ambos elementos deberán eliminarse y serán sustituidos por un reloj digital con frecuencia de 1 khz. 2. Implemente el circuito de la figura 4 (la referencia Vin indica el voltaje analógico que convertirá el ADC0804). Figura 4 3. Verifique que en la terminal 9 se tenga un voltaje de 2.5V, el cual representa la mitad del voltaje máximo de conversión y compruebe que existe una señal de reloj en la terminal Mida con el multímetro el voltaje en la terminal 6 del ADC0804, el cual representa el voltaje analógico de entrada Vin, que deseamos convertir a digital. 5. Varíe el voltaje analógico de entrada Vin a través del potenciómetro P1, hasta que solo esté encendido el bit menos significativo (LSB, pin 18), que corresponde al valor binario Registre los valores del voltaje Vin correspondientes a los valores binarios de la tabla 1.

4 Tabla 1 7. Sustituya el potenciómetro P1 por una señal triangular con una frecuencia de 1 Hz (o menor) con una amplitud de 5Vpp y con un offset de 2.5V positivo (la señal debe ser positiva) de acuerdo a la figura 5. Observe el comportamiento de los leds y anote sus comentarios. Figura 5 8. Repita la operación para una señal cuadrada y una senoidal, todas con el mismo nivel de voltaje y offset. 9. Sustituya el generador de funciones por el circuito de la figura 6, el cual proporcionará una señal de voltaje directamente proporcional a la temperatura medida por el sensor LM35D con una ganancia de 5.

5 Figura Registre el valor binario mostrado en los leds (este valor corresponde al valor de la temperatura ambiente) y determine el valor correspondiente en C, utilizando el factor de escala, según se explica en la introducción. 11. Tome 3 valores más de temperatura de cualquier objeto y compruebe el comportamiento correcto del sensor de temperatura. Regístrelos en una tabla donde indique el objeto al que pertenecen, el valor binario y el valor de temperatura. 12. Realice sus anotaciones en el reporte de la práctica.