Tópicos Especiales de Mecatrónica

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1 Tópicos Especiales de Mecatrónica Clase 04: Entradas Análogas Ricardo-Franco Mendoza-Garcia Escuela Universitaria de Ingeniería Mecánica Universidad de Tarapacá Arica, Chile October 9, 2014 R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

2 Outline Outline 1 Entradas Análogas Funciones básicas de un sistema de medición Conversión análoga-digital Ancho de banda Muestreo de señales Multiplexión 2 Actividad 3 Referencias R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

3 Outline The electronics of a computer is nothing more than a system designed to hold, move and change numbers. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

4 Outline 1 Entradas Análogas Funciones básicas de un sistema de medición Conversión análoga-digital Ancho de banda Muestreo de señales Multiplexión 2 Actividad 3 Referencias R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

5 Funciones básicas de un sistema de medición Funciones básicas en un sistema de medición detectar una magnitud con un sensor; procesar la información; y comunicar la información al usuario u otra máquina. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

6 Funciones básicas de un sistema de medición Funciones básicas en un sistema de medición acondicionamiento adapta las señales a la magnitud adecuada; y procesamiento análogo permite, e.g., calcular promedios o demodular la señal antes de ser digitalizada. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

7 Conversión análoga-digital ADC ADC puede ser vista como la comparación entre un voltaje desconocido V x con un voltaje de referencia V ref. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

8 Conversión análoga-digital ADC Resolución: el mínimo cambio en el voltage que producirá un cambio en el código. D = código digital de salida. Q = intervalo de cuantización. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

9 Conversión análoga-digital Rango dinámico R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

10 Conversión análoga-digital R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

11 Ancho de banda Ancho de banda El ancho de banda de una señal es definido como la diferencia entre las frecuencias máximas y mínimas que acarrean información significante en la señal. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

12 Ancho de banda Ancho de banda de un circuito Es la región de frecuencias en la cual la respuesta a una señal de entrada se encuentra dentro de los ±3dB de la respuesta de frecuencia. Ancho de banda; +-3dB R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

13 Ancho de banda R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

14 Muestreo de señales Muestreo de señales El voltage debe ser constante mientras es digitalizado; sample-and-hold amplifier (SHA); El número de muestras que debe tomarse por segundo depende del proceso. La frecuencia del muestreo debería idealmente ser determinada por el criterio de Nyquist; mayor que dos veces el ancho de banda de la señal. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

15 Muestreo de señales R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

16 Muestreo de señales R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

17 Muestreo de señales R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

18 Multiplexión Multiplexión análoga No se necesita un ADC por cada entrada análoga. High-level multiplexing: amplificador y filtro antes del multiplexor. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

19 Multiplexión Multiplexión análoga No se necesita un ADC por cada entrada análoga. Low-level multiplexing: amplificador y filtro después del multiplexor. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

20 Multiplexión Multiplexión Análoga R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

21 Multiplexión Sample-and-hold amplifier R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

22 Actividad Actividad Ingresar a bajar hoja de datos del uc de la tarjeta UNO ; identificar arquitectura de memoria y de instrucciones; identificar valores de voltage de las I/Os digitales (high, low, y thresholds); e identificar valores máximos de corriente de entrada (sinking) y salida (sourcing). R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23

23 Referencias Bibliografía Valdes-Perez, Fernando, Pallas-Areny, Ramon, Microcontrollers, Fundamentals and Applications with PIC, 1st edition, CRC PRess. Catsolis, John, Designing Embedded Hardware, 2nd edition, O Reilly Media, Inc. R. F. Mendoza-Garcia (Mecánica, UTA) Entradas Análogas October 9, / 23