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Sistema di acquisizione dati analogici differenziali ad alto isolamento

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

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

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

  3. 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

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

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

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

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

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

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

  10. Convertitore LTC2412 – Linear Technology

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

  12. Logica di controlloed 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

  13. 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

  14. Realizzazione prototipo Alimentazione Display Ingresso I2C

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

  16. Banco di misura

  17. Risultati ottenuti (I)

  18. Risultati ottenuti (II)

  19. Conclusioni

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

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

  22. Grazie per l’attenzione

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