Informe de laboratorio de diodos. Universidad de la salle
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Introducción a la Soldadura Objetivos del laboratorio EPPS y herramientas a urilizar Procedimiento
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Descripción: Lab 02 Control de Procesos
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LABORATORIO DE CONTROL DIGITAL DE PROCESOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
LABORATORIO DE CONTROL DIGITAL PRACTICA N°1 MUESTREADORES MUESTREADORES Y RETENEDORES TEMA: EFECTO DE CUANTIZACION Y MUESTREO OBJETIVOS: El alumno implementara un dispositivo de muestreo y un dispositivo de retención para comprobar 2 de los procesos empleados empleados en la discretizaci Ón de señales analógicas El alumno analizara las variaciones que se producen en ambos procesos al cambiar cambiar los parámetros del sistema y las señales de entrada.
II.- Introducción: Introducción: En
los
sistemas
discretos,
en
los
sistemas
de
datos
muestreados y en los sistemas de control digital, por lo general una o varias de las señales que intervienen en el proceso son señales analógicas que deben ser transformadas a
señales
discretas
para
poder
ser
empleadas
de
forma
adecuada dentro de este tipo de sistemas. Para lograr la discretización de las señales, se debe aplicar primero el proceso
de
muestreo muestreo
y
obtener obtener
así
una
señal
fo rmada
únicamente por las muestras discretas en tiempo de la señal
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analógica. El proceso de muestreo puede representarse a través durante
de un
un
switch switch
tiempo
de
que
se
cierra
muestreo
cada
(p),
la
t
=
kTsegundos
entrada
de
este
switch es una señal analóg analóg ica y la salida es una señal muestreada como se muestra en la figura
Materiales: 1 1 1 1 2 1
C.I. LM555 C.I. LM741 C.I. CD4016 (CMOS) C.I. CD4069 (CMOS) Inversor Lógico. Resistencias Resistencias de 100 a ½ W. Resistencia de de 0.27 k a ½ W. 1 Resistencia de 1 k a ½ W.
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1 1 1 1 1 2 1 1 1
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Resistencia de de 2.2 k a ½ W. Potenciómetro Potenciómetro de 50 k . Capacitor de 2.2 nF. Capacitor de 1 nF. Capacitor de 0.1 0.1 µ F. Capacitores de 100uF electrolíticos. Fuente Bipolar. Generador de funciones. Osciloscopio.
CUESTIONARIO 1. El circuito de la figura 1.5 realiza la operación de muestreo
sobre
muestreada
la
señal
Ve(kt),
este
Ve(t)
y
genera
circuito
una
consta
señal
de
las
siguiente partes
Generador De Pulsos
Interruptor Analógico Controlado Por Pulsos MUESTREADO MUESTREADOR R DE SEÑAL .
Generador de pulsos de muestreo. Está
conformado
por
un
temporizador
funciona como multivibrador multivibrador Astable.
LM555
que
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LM555.
Interruptor analógico controlado por pulsos.
Formado por el
Interruptor análogo 744051.
2. Implemente el sistema y pruébelo por partes , verificando el correcto funcionamiento de cada una de ellas. 3.
Calibre
frecuencia LM555
y
pulsos:
el
potenciómetro potenciómetr o
de muestreo
grafique grafique
la
obtener
una
de 8 KHz. en la terminal
3 del
señal
de
P1
hasta
salida
del
gener ador
de
LABORATOR I O O DE CONTROL DIGI TAL TAL DE PROC E OS
I D A D NAC I ONAL I PLANO UN I E RS RS ID A D ONAL DE LALT LALT P LANO
¡
Ajustamos el potenciómetro de 100k a 600
4.
Mida
las
frecuencias
mínima
y
en R1.
máxima
de
la
señal
de
salida del generador de pulsos variando el potenciómetro P1 a su valor mínimo y máximo máximo .
Tiene un valor máximo máximo de 1 2kHz y un valor mínimo de 600Hz
5.- Mida el valor del tiempo
de muestreo (p) para los dos
puntos anteriores. 6.-Calcule el valor del periodo de muestreo (T) mínimo y máximo . Periodo de muestreo 12kHz y 600Hz respectivamente
Fmin
Tiempo de muestreo 7.5useg
Tiempo de muestreo (p) Fmax
Tiempo de muestreo 7useg
Periodo de muestreo (T)minimo y máximo Frecuencia minima Periodo(T) Tiempo de muestreo (P) Frecuencia máxima Periodo(T) Tiempo de muestreo(P)
600Hz 1.36 7.5useg 12kHz 71.7mseg 7useg
LABORATOR I O O DE CONTROL DIGI TAL TAL DE PROC E SOS SOS
I D A D NAC I ONAL I PLANO UN I E RS RS ID A D ONAL DE LALT LALT P LANO ¢
7. Indique si es adecuada la relación exixtente entre los valores de p y de T considerando que para nuestro muestreo adecuado se debe de cumplir cumplir que p<
9.
Compruebe
diferentes
y
analice
señales
de
el
proceso proceso
entrada
de
muestreo
(Senoidal,
para
Triangular Triangular ,
Cuadrada ) comenzando con una señal de tipo Senoidal Ve(t) con
amplitud
pico
a
pico
de1KHzPara la señal Senoidal :
Para la señal Triangular :
de
Vpp=8
V
y
frecuencia
LABORATOR I O O DE CONTROL DIGI TAL TAL DE PROC E SOS SOS
I D A D NAC I ONAL I PLANO UN I E RS RS ID A D ONAL DE LALT LALT P LANO £
Para una señal Cuadrada.
10. Varíe la frecuencia de la señal senoidal a un valor en el
rango
de
simultaneo valor
de
30KHz de
a
las
señales
frecuencia
para
equivalente.(Aliasing muestreada
50KHz
o
adecuadamente adecuadame nte
y
observe
de
el
entrada
obtener obtener señal debido
un
Ve(t) ,
proceso
de a
comportamiento
salida que
no
ajuste
de que
se
el
muestreo no
es
toman
las
muestras necesarias para representarla representarla ). Usamos una frecuencia de 30KHz 30 KHz para
la la señal senoidal
y
la respuesta grafica es la siguiente :
Existe uninsuficiencia de la frecuencia de muestreo, razón por la cual la señal muestreada forma
de
frecuencia
la de
señal
de
entrada
entrada debería
no logra representar ya
de
ser
que de
la 4KHz
si
máxima nuestra
frecuencia de muestreo es de 8KHZ ya que debe de cumplir
Fs> 2*4KHz = 8KHz
la
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por lo tanto se produce unAliasing . Utilizando el teorema de Nyquist Nyquist
la frecuencia minima de
muestreo para una una seña señal l d de e 30KHz es de inconveniente
para
este
frecuencia frecuenci a de muestreo que es insuficiente insuficient e
circuito
>68KHz , pero el
es
que
la
posible es de 11936 Hz
máxima , por lo
.
13.- Modifique el circuito adicionando adicionando la malla RC , el 11.Grafique las señales para cada punto
y an anote ote los rangos
de funcionamiento de cada una de las las etapas . 12.-
Retire
conectada a afecta
el
la
resistencia
la terminal 3
comportamiento
adicionara a la salida
de
del
del
R4
de
10KHz
circuito
circuito
que
esta
CD4051 ya
retenedor
que
que se
del muestreador. muestreador .
Cual realizara la función de retención, que representa el segundo
proceso
que
se
debe
de
aplicar
analógicas para transformarlas en señales
a
las
señales
digitales .
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14.- Anote los comentarios en cuanto a las formas obtenidas así
como
a
pruebas
las
graficas
también
para
correspondientes, diversos diversos
tipos
haciendo de
las
señales señales
y
diferentes periodos de muestreo. 2.-
Investigue
Aliasing
el
teorema
de
Nyquist
y
el
concepto
de
y explique explique la relación que tienen con respecto respecto al
muestreo de señales analógicas . El Teorema de Nyquist define a Fs como
2/T
, donde T es
el periodo de muestreo y f como la componente de mayor frecuencia presente la
x*(t)
como
reconstruir
en la señal de tiempo continuo x(t) la
señal
muestreada
completamente completamente x(t)
durante el periodo de muestreo de que que Fs sea mayor mayor a
.Solo
a partir de
se
se
y
podrá
x*(t)
si
cumple con la condición
2*f, esto esto es : Fs>
2*f
El incumplimiento de este teorema al momento del muestreo introduce distorsiones distorsiones a la señal muestreada y utilizada de esta forma puede crear errores al momento de reconstruir la señal o en el tratamiento de ella. Estos inconvenientes generalmente son el doblamiento, doblamiento, traslape escondidas
de
la
señal
original;
y oscilaciones
comúnmente
llamados
fenómenos de Aliasing.
3.-
Cuál
analógica
es
la
que
frecuencia
puede
ser
máxima
teórica
mu estreada
con
de
la
este
señal
sistema,
tomando en cuenta la frecuencia de los pulsos generados por el circuito LM555. Para este paso se deben calcular los parámetros
Indique el tipo de retenedor empleado en la práctica y
explique
su
funcionamiento
a
través
de
la
función
de
transferencia transferencia de dicho circuito.
Se trata de un circuito retenedor de orden 0, que esta conformado por un filtro filtro pasa bajos de
primer orden PARA
EL CIRCUITO RETENEDOR RETENEDOR. .
Reemplazando Reemplazando
con los valores del circuito tenemos: tenemos :
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Resolviendo en en el dominio en el tiempo tenemos:
5.-
Explique
de
manera
gráfica
lo
que
sucedería
si
la
frecuencia de muestreo es elevada y la constante de tiempo RC del retenedor es mayor al periodo de muestreo T. Si la frecuencia de muestreo es elevada y el tiempo RC es muy grande entonces el tiempo tiempo de carga del condensador será tan
grande
acumulado
que
en
cuando
empiece
a
descargar
el
el condensador condensado r será muy pequeño
voltaje hasta
el
punto que tienda a cero , por tanto la salida será de 0 voltios
, esto lo podemos comprobar gráfica r:
Cuando RC>T
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La grafica muestra y se puede ver que la señal muestreada es buena ya que la fre cuencia de muestreo es elevada elevada
