Andrés Pérez, Convertidor Análogo-Digital. Análogo-Digital.
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MEDIDOR DE NIVEL DE AGUA CON CONVERTIDOR ANALOGO-DIGIT ANALOGO-DIGITAL AL. Andrés Perez Cantillo. niversidad Antonio 4ariño 5ac$ltad /ngeniera Electr&nica
Resumen — Como primer paso para el desarrollo del presente laboratorio se debe consultar los manuales correspo correspondien ndientes tes para cada objetivo objetivo.. Luego se debe analizar en forma teórica y luego simularlos con algún software especializado (II !roteus" !roteus" y depurar los errores. !or último se implementa el circuito circuito con los circuitos circuitos inte integr grad ados os reali ealiza zand ndo o conj conjun unta tame ment ntee prue prueba bass individuales de su funcionamiento y al terminar dic#o proceso se procede a #acer #acer las pruebas. $l siguiente trabajo revisa las t%cnicas y conceptos b&sicos de la conversión an&logo'digital an&logo'digital para ello se desc descri ribe ben n los los disp dispos osit itiv ivos os cl&s cl&sic icos os junt junto o con con sus sus respectivas respectivas estructuras estructuras internas. La función función b&sica de los conversores conversores es transformar una una se)al analógica en su e*ui e*uiva vale lent ntee digi digita tal. l. Las Las dist distin inta tass t%cn t%cnic icas as descritas descritas muestran muestran las ventajas ventajas e inconven inconveniente ientess del componente lo cual permite permite la selección dependiendo de la utilización y el modo de trabajo. trabajo. Los par&metros par&metros *ue m&s influyen sobre la prestación de los dispositivos dispositiv os son la resolución resolución y la velocidad. La evolución de estos componentes permite permite contar #oy con sistemas sistemas vers&tiles tanto con salidas paralelas como seriales.
El o')etivo 'ásico de $n ADC es trans%ormar $na señal eléctrica análoga en $n n*mero digital e#$ivalente. De la misma %orma, $n DAC trans%orma $n n*mero digital en $na señal eléctrica análoga. Esta %$nci&n e+ige #$e los pasos intermedios se realicen de %orma &ptima para no perder in%ormaci&n. eg*n el tipo de componente y s$ apli aplica caci ci&n &n e+is e+iste ten n dist distin into toss pará parám metro etross #$e #$e lo cara caract cter eriz izan an,, ésto éstoss p$ed p$eden en ser ser la velo veloci cida dad d de conversi&n, la resol$ci&n, los rangos de entrada, etc.. Por e)emplo, $na mayor cantidad de 'it, implica mayor precisi&n, pero tam'ién mayor comple)idad. n incremento en $n solo 'it permite disponer del do'le de precisi&n (mayor resol$ci&n!, pero "ace más di%cil el dise diseño ño del del circ circ$i $ito to,, adem además ás,, la conv conver ersi si&n &n podr podra a volver volverse se más más lenta. lenta. Dentro Dentro de las de aplica aplicacio ciones nes de estos sistemas está el mane)o de señales de vdeo, a$dio, los los disc discos os comp compac acto tos, s, inst instr$ r$me ment ntac aci& i&n n y cont contro roll ind$strial. En los sig$ientes apartados se descri'en los conceptos conceptos 'ásicos de conversi& conversi&n n de señal, técnica técnica de implementaci&n para los ADC o DAC, caracterstica y parámetros #$e los de%inen. e revisarán las con%ig$raciones más clásicas, atendiendo a criterios de velocidad y mane)o de datos, como tam'ién los n$evos prod$ctos disponi'les disponi'les en el mercado.
2. OBJETIVO IVOS. 1. INT INTRO RODU DUC CCIÓ CIÓN El desarrollo de los microprocesadores y procesadores digitales de señal (DP!, "a permitido realizar tareas #$e d$rante d$rante años %$eron "ec"as "ec"as por sistemas sistemas electr&nic electr&nicos os anal&gicos. Por otro lado, como #$e el m$ndo real es análogo, $na %orma de enlazar las varia'les anal&gicas con los procesos digitales es a través de los sistemas llama llamados dos conver conversor sores es de anal&g anal&gico ico - digita digitall (ADC(ADCAnalog$e to Digital Converter! y conversores digital anal&gico (DAC- Digital to Analog$e Converter!.
OBJETIVOS GENERALES: •
OBJETIVOS ESPECIFICOS: •
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Anal Analiz izar ar e /mpl /mplem emen enta tarr los los cono conoci cimi mien ento toss ad#$iridos para el monta)e de n$estro circ$ito $tilizando ADC /C0 1213.
Analizar los datos o'tenidos de los e+perimentos para de este modo poder asociar conceptos con res$ltados prácticos. /mplementar el circ$ito en proto'oard y analizar s$ %$ncionamiento.
Andrés Pérez, Convertidor Análogo-Digital.
3. MARCO TEORICO
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Convertior An!"o#o Di#it$" ICL%&%1.
CONVERSORES TIPO ADC n convertidor análogo digital (ADC! es me)or conocido como $n convertidor de pendiente d$al. Es pre%erido so're otros de'ido a s$ precisi&n, simplicidad en diseño y relativa indi%erencia al r$ido. $ operaci&n es me)or comprendida si se descri'e en dos etapas. D$rante la primera etapa y por $n periodo dado el volta)e de entrada es integrado, y en la salida del integrador en el %inal de este periodo, "ay $n volta)e #$e es directamente proporcional al volta)e de entrada. Al %inal del periodo del preset el integrador es alimentado con $n volta)e de re%erencia interno y la salida del circ$ito es grad$almente red$cida "asta #$e esta alcance el nivel de cero como re%erencia de volta)e. Esta seg$nda etapa es conocida como periodo de pendiente negativa y s$ d$raci&n depende en la salida del integrador en el primer periodo. As como la d$raci&n de la primera operaci&n es %i)a y la de la seg$nda es varia'le es posi'le comparar las dos y de esta %orma el volta)e de entrada es comparado con el volta)e de re%erencia interno y el res$ltado es codi%icado y enviado al display.
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/C01321, 9: a la tierra ;9. /C01321, 9- a la tierra -<9.
Con'i#(r$)i*n +or +ine, ICL%1&%.
0os dispositivos ADC convierten $n nivel de tensi&n anal&gico en $na pala'ra digital correspondiente. i n es el n*mero de 'it o'tenidos de la pala'ra, esto signi%ica #$e "a'rá 6n niveles de tensi&n di%erentes 7odo convertidor ADC de'e proc$rar #$e el con)$nto de 'it o'tenidos a la salida sea $n re%le)o lo más e+acto posi'le del valor anal&gico correspondiente. e $san $n gran n*mero de métodos para convertir señales anal&gicas a la %orma digital, los #$e más $sados son 8ampa de escalera, apro+imaciones s$cesivas, paralelo (%las"!, do'le rampa, volta)e a %rec$encia, tipo serie. 5ig 3. Convertidor Análogo Digital /C01321.
Con'i#(r$)i*n B!,i)$ ICL%1&%.
Andrés Pérez, Convertidor Análogo-Digital.
5ig 6. Con%ig$raci&n =ásica /C01321.
C$r$)ter-,ti)$,. •
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. 0ATERIALES UTILIADOS.
0ect$ra cero garantizada para la entrada 29 en todos escalas. Polaridad verdadera en cero para la detecci&n n$la e+acta.
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Corriente 7pica De la Entrada 3pA.
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Entrada y re%erencia di%erenciada verdadera, imp$lsi&n directa del Display 0CD /C0132;, 0ED /C01321.
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8$ido =a)o, relo) interno.
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Disipaci&n =a)a De la Energa - 7picamente >enos ?$e 32m@. 4ing$nos Circ$itos 8e#$eridos.
Activos
Esta'ilidad 8ealzada Del Display.
Con'i#(r$)i*n +or +ine, CI &/.
5ig . Con%ig$raci&n por pines C/ B2B<.
Adicionales
8esistores. Potenci&metro de 32 y 322. Capacitores. /ntegrado C/ B2B<. /ntegrado /C0 1213. Display 1 segmentos. 6 diodos leds. 6 diodos 34B3B. Ca'le 7P. 5$ente de alimentaci&n de F9. im$lador // Prote$s.
. EJERCICIO PROPUESTO. 8ealizar el monta)e de $n medidor de nivel de ag$a implementando ADC /C01213. Para el monta)e de n$estro circ$ito medidor de nivel de ag$a, $tilizaremos la sig$iente con%ig$raci&n para n$estro /C01321.
Andrés Pérez, Convertidor Análogo-Digital.
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3. SI0ULACIONES 4ISIS PROTEUS5.
5ig ;. im$laci&n /sis Prote$s /ndicador de nivel de Ag$a.
5ig B. Con%ig$raci&n /C01321 para 69 %$ll escala.
Ini)$or e nive" e $#($.
%. 0ONTAJE PROTOBOARD.
CARACTERISTICAS: >edici&n contin*a de nivel con indicaci&n vis$al 1 segmentos desde 2G a <<.
5ig 1. Circ$ito /ndicador de 4ivel de Ag$a.
5ig F. Con%ig$raci&n /C01321.
Andrés Pérez, Convertidor Análogo-Digital.
5ig 1.3.
5ig 1.6.
5ig 1..
6. CONCLUSIONES. 0os sistemas ADC y DAC son necesarios c$ando se realiza procesamiento digital de señales, permiten el ne+o entre am'os espacios, del m$ndo real y el digital. on m$y $tilizados en sistemas de instr$mentaci&n y ad#$isici&n de datos. Cada convertidor posee s$ propia caracterstica y parámetros #$e lo de%inen. Estos parámetros y medidas se toman con respecto a c$rvas ideales de trans%erencia, o sea, c$ando más se a)$ste $n determinado modelo en s$ %$ncionamiento a estas c$rvas, más preciso será para o'tener $n '$en %$ncionamiento de cada convertidor, es importante destacar los parámetros #$e aporta el %a'ricante de cada dispositivo y las condiciones de tra'a)o en #$e %$eron medidas. En todo ADC el con)$nto de 'its o'tenidos a la salida sea $n re%le)o lo más e+acto posi'le del valor anal&gico correspondiente. i el ADC, está sit$ado a la salida de $n sensor (#$e "a'it$almente aporta $na señal de amplit$d dé'il! es esencial #$e en la etapa de conversi&n no se genere $n nivel de r$ido #$e impida la conversi&n real de la señal de entrada. 0a ar#$itect$ra más e+tendida entre los ADC es la 'asada en el método de las
F
apro+imaciones s$cesivas. $ é+ito se %$ndamenta en conseg$ir tanto $na resol$ci&n como $na velocidad acepta'le para $na gran variedad de aplicaciones. 4ormalmente se trata de redes resistivas conectadas a los 'its de entrada, con cada valor de resistencia a)$stado al valor del 'it de entrada, como estr$ct$ra 'ásica. 0os conversores se "an en%rentado siempre a la d$alidad velocidad y resol$ci&n, las diversas estr$ct$ras desarrolladas y disponi'les comercialmente permiten adaptar $n modelo para cada aplicaci&n. 0as con%ig$raciones más %rec$entes, atendiendo a criterios de velocidad, son conversores lentos (de 3 a 322ms!, #$e incl$yen dispositivos de rampa y de escaleraI los conversores medios (de 3Js a 3ms! a'arcan los denominados apro+imaciones s$cesivasI y los rápidos (entre 6F >Kz!, %las".
