PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI

Presentazione sul tema: "PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI"— Transcript della presentazione:

1 PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI

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

4 RISOLUZIONE RICHIESTA ALL’ADC
RISOLUZIONE : 0.5°C n = 10 (210=1024) 0°C ADC ad approssimazioni successive oppure ADC a doppia rampa. VFS=5V

5 SCHEMA DI PRINCIPIO DEL SISTEMA di MISURA
Termocoppia - ADC S & H Vd + VCM

6 UNO SGUARDO ALL’INTERNO DELL’AMPLIFICATORE
VU R1 - + R2 R3 R4 R5 R6 A Per avere elevatissime prestazioni di: - guadagno differenziale - reiezione di modo comune si usano circuiti elettronici composti da operazionali. Essi sono chiamati : R3=R4=R5=R6 INSTRUMENTATION AMPLIFIERS

7 COMPORTAMENTO SU SEGNALE DIFFERENZIALE
+Vd/2 + R3 R4 - R2 VU R1 - Vd Fisso in tensione + - + R1 R2 R5 R6 -Vd/2

8 COMPORTAMENTO SU SEGNALE DI MODO COMUNE
uguali 1/2 +VCM R + - R R2 VU = 0 R1 - NON passa corrente + - + R1 VCM R2 R R +VCM 1/2 uguali

9 CMRR MINIMO RICHIESTO - VU Vd + VCM Errore dovuto al CMRR finito
Segnale utile Errore dovuto al CMRR finito Se VCM =10V e Vd = 27.5V il minimo valore di CMRR = (112dB).

10 GUADAGNO DELL’AMPLIFICATORE
Massimo segnale dal sensore : 25mV Fondo scala ADC : 5V G = 200 VIN VU + - R1=1k, R2=199k  R2 R1 se A0= (100dB)

11 TENSIONI e CORRENTI di OFFSET
Tensione di offset < 27.5V (non facile !) Operazionali con regolazione dell’offset Misura in due fasi - Vd + Corrente di offset < ~30pA (piccola!) Iof .2.R2 < 0.5 LSB , dove 1 LSB  27V

12 ERRORE di HOLDING nel S&H
- VU Ibias VIN + VCH CH Nel tempo di conversione dell’ADC (Tconv=40ms) e con Ibias=50nA  CH=820nF

13 TEMPO di RISPOSTA dell’AMPLIFICATORE a STRUMENTAZIONE
Scelta di amplificatori operazionali con banda di 1MHz Banda dell’amplificatore a strumentazione (G=200) di 5kHz (=32s). - + V=200.Vth t Vo  Vo Il valore Vo si stabilizza entro 0.5LSB in  8 0.240ms

14 Tempo di acquisizione di  8ms
FASE di SAMPLING Ron =1k - VU VCH + Vth VCH CH=1F Vth t  Costante di tempo =ron.CH = 1ms Tempo di acquisizione di  8ms

15 TEMPO TOTALE di MISURA Usando un ADC ad approssimazioni successive (Tconv=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 (Tconv=40ms) ciclo di misura esaurito in 50ms (20 misure/s)