Sistema di acquisizione dati analogici differenziali ad alto isolamento

Universit degli Studi di Trieste

Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica ApplicataLaureando:Daniele SalvalaggioRelatore:Prof. Ing. Antonio BoscoloAnno accademico 2009 - 2010

Obiettivo della tesi

Progettare e realizzare un sistema di misura low-cost

Su commissione dellazienda Pittway Tecnologica (Honeywell Group)

Applicazione

Eseguire misure in-circuit durante i test dei circuiti prodotti dallazienda

Garantire la qualit 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 realizzativeStudio stato dellarte sistemi acquisizione dati

Scelta architettura

Individuazione componenti sistemaVerifica e caratterizzazione componenti

Realizzazione prototipoTest e caratterizzazione sistema

Architettura del sistemaCondizionamento del segnaleConversione A/DLogica di controllo ed elaborazioneVisualizzazioneSegnale di ingressoIsolamentoBus 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 biasRel per auto-zeroTrimmer per calibrazione

Conversione A/DConvertitore Sigma-Delta

Vantaggi:Alta risoluzioneComplessit hardware ridotta grazie al signal processingBasso costo

Svantaggi:Tempi di conversione lunghi

Convertitore LTC2412 Linear Technology

Riferimento di tensione

LT1461 Linear Technology

Tensione di uscita: 4,096V 0,04%

Ottima stabilit in temperatura: 3ppm/C

Logica di controlloed elaborazione

PIC 16F876A - MicrochipAcquisizione della conversione dallADC tramite SPI Elaborazione dei dati acquisitiVisualizzazione della misura sul display LCDTrasmissione su richiesta, tramite bus I2C, dei dati acquisiti

IsolamentoISO7221: optoisolatori Texas Instrument

Isolamento elettricoElimina ground loopAumenta range di modo comune

Isolamento di sicurezzaProtegge persone e apparecchiature da contatti con alte tensioni

Realizzazione prototipoIngressoAlimentazioneDisplayI2C

Caratterizzazione del sistema

Calibrazione con pila di Weastone

Test linearit e ripetibilit 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 ci che misurabile, e rendi misurabile ci che non lo Galileo Galilei

Grazie per lattenzione

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