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1 Fondamenti di elettronica PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI.

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Presentazione sul tema: "1 Fondamenti di elettronica PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI."— Transcript della presentazione:

1 1 Fondamenti di elettronica PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI

2 2 Fondamenti di elettronica OBIETTIVO e SPECIFICHE di PROGETTO Obiettivo : Misurare una temperatura utilizzando una termocoppia Dinamica del sensore : da 0°C a 450°C Risoluzione richiesta : 0.5°C

3 3 Fondamenti di elettronica CARATTERISTICHE TECNICHE DELLA TERMOCOPPIA 0.5°C corrispondono a 27.5 V Questi sono i segnali più piccoli da elaborare Termocoppia in ferro-costantana Intervallo di temperatura: 0 450°C Dinamica del segnale elettrico in uscita : 0 25mV Sensibilità : Tensione di MODO COMUNE che agisce sulla termocoppia: V CM 10V max

4 4 Fondamenti di elettronica RISOLUZIONE RICHIESTA ALLADC 450°C 0°C RISOLUZIONE : 0.5°C n = 10 (2 10 =1024) ADC ad approssimazioni successive oppure ADC a doppia rampa. V FS =5V

5 5 Fondamenti di elettronica SCHEMA DI PRINCIPIO DEL SISTEMA di MISURA Termocoppia - + ADCS & H V CM VdVd

6 6 Fondamenti di elettronica UNO SGUARDO ALLINTERNO DELLAMPLIFICATORE INSTRUMENTATION AMPLIFIERS R 3 =R 4 =R 5 =R 6 VUVU R1R R1R1 R2R2 R2R2 - + R3R3 R4R4 R5R5 R6R6 A Per avere elevatissime prestazioni di: - guadagno differenziale - reiezione di modo comune si usano circuiti elettronici composti da operazionali. Essi sono chiamati :

7 7 Fondamenti di elettronica COMPORTAMENTO SU SEGNALE DIFFERENZIALE VdVd VUVU R1R R1R1 R2R2 R2R V d /2 -V d /2 Fisso in tensione R3R3 R4R4 R5R5 R6R6

8 8 Fondamenti di elettronica COMPORTAMENTO SU SEGNALE DI MODO COMUNE V CM V U = 0 R1R R1R1 R2R2 R2R2 R - + R RR +V CM uguali NON passa corrente 1/2

9 9 Fondamenti di elettronica CMRR MINIMO RICHIESTO VUVU - + V CM VdVd Segnale utile Errore dovuto al CMRR finito Se V CM =10V e V d = 27.5 V il minimo valore di CMRR = (112dB).

10 10 Fondamenti di elettronica GUADAGNO DELLAMPLIFICATORE Massimo segnale dal sensore : 25mV Fondo scala ADC: 5V G = VUVU R2R2 R1R1 V IN R 1 =1k, R 2 =199k se A 0 = (100dB)

11 11 Fondamenti di elettronica TENSIONI e CORRENTI di OFFSET Tensione di offset < 27.5 V (non facile !) Operazionali con regolazione delloffset Misura in due fasi Corrente di offset < ~30pA (piccola!) I of. 2. R 2 < 0.5 LSB, dove 1 LSB 27 V - + VdVd

12 12 Fondamenti di elettronica ERRORE di HOLDING nel S&H Nel tempo di conversione dellADC (T conv =40ms) e con I bias =50nA C H =820nF V IN - + VUVU CHCH I bias V CH

13 13 Fondamenti di elettronica TEMPO di RISPOSTA dellAMPLIFICATORE a STRUMENTAZIONE Scelta di amplificatori operazionali con banda di 1MHz Banda dellamplificatore a strumentazione (G=200) di 5kHz ( =32 s). - + VoVo V=200. V th t VoVo Il valore V o si stabilizza entro 0.5LSB in ms

14 14 Fondamenti di elettronica FASE di SAMPLING - + VUVU C H =1 F R on =1k V CH V th t V CH Costante di tempo =r on. C H = 1ms Tempo di acquisizione di 8ms

15 15 Fondamenti di elettronica TEMPO TOTALE di MISURA Usando un ADC ad approssimazioni successive (T conv =10 s) ciclo di misura esaurito in 10ms (100 misure/s -inutile!- o 100 termocoppie diverse lette ogni secondo) Usando un ADC a doppia rampa (T conv =40ms) ciclo di misura esaurito in 50ms (20 misure/s)


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