Università degli Studi di Trieste Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata Sistema di acquisizione dati analogici differenziali ad alto isolamento Laureando: Daniele Salvalaggio Relatore: Prof. Ing. Antonio Boscolo Anno accademico 2009 - 2010

Obiettivo della tesi Progettare e realizzare un sistema di misura low-cost Su commissione dell’azienda Pittway Tecnologica (Honeywell Group)

Applicazione Eseguire misure in-circuit durante i test dei circuiti prodotti dall’azienda Garantire la qualità dei prodotti in osservanza alle specifiche dettate dalla normativa ISO9000

Specifiche di progetto Misurare tensioni differenziali continue tra ±30V Risoluzione 1mV Isolamento elettrico Interfaccia I2C slave Costo contenuto

Fasi realizzative Studio stato dell’arte sistemi acquisizione dati Scelta architettura Individuazione componenti sistema Verifica e caratterizzazione componenti Realizzazione prototipo Test e caratterizzazione sistema

Architettura del sistema Visualizzazione Segnale di ingresso Condizionamento del segnale Conversione A/D Logica di controllo ed elaborazione Isolamento Bus I2C

Circuito di condizionamento Adattare ampiezza segnale Aggiungere tensione di modo comune per massimizzare la dinamica

Circuito di condizionamento OPA2340: Op-amp a basso offset e bassa corrente di bias Relè per auto-zero Trimmer per calibrazione

Conversione A/D Convertitore Sigma-Delta Vantaggi: Svantaggi: Alta risoluzione Complessità hardware ridotta grazie al signal processing Basso costo Svantaggi: Tempi di conversione lunghi

Convertitore LTC2412 – Linear Technology

Riferimento di tensione LT1461 – Linear Technology Tensione di uscita: 4,096V ±0,04% Ottima stabilità in temperatura: 3ppm/°C

Logica di controllo ed elaborazione PIC 16F876A - Microchip Acquisizione della conversione dall’ADC tramite SPI Elaborazione dei dati acquisiti Visualizzazione della misura sul display LCD Trasmissione su richiesta, tramite bus I2C, dei dati acquisiti

Isolamento ISO7221: optoisolatori Texas Instrument Isolamento elettrico Elimina ground loop Aumenta range di modo comune Isolamento di sicurezza Protegge persone e apparecchiature da contatti con alte tensioni

Realizzazione prototipo Alimentazione Display Ingresso I2C

Caratterizzazione del sistema Calibrazione con pila di Weastone Test linearità e ripetibilità della misura operando per confronto con strumento campione Test comportamento in temperatura

Banco di misura

Risultati ottenuti (I)

Risultati ottenuti (II)

Conclusioni

Sviluppi Futuri Migliorare le prestazioni del sistema Ottimizzazione del codice Impiego resistenze migliori Eliminazione trimmer e calibrazione via software

“Misura ciò che è misurabile, e rendi misurabile ciò che non lo è” Galileo Galilei

Grazie per l’attenzione