Università degli Studi di Trieste Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Elettronica Applicata Sistema di acquisizione dati analogici differenziali ad alto isolamento Laureando: Daniele Salvalaggio Relatore: Prof. Ing. Antonio Boscolo Anno accademico 2009 - 2010 Obiettivo della tesi • Progettare e realizzare un sistema di misura low-cost • Su commissione dell’azienda Pittway Tecnologica (Honeywell Group) 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 Specifiche di progetto • Misurare tensioni differenziali continue tra ±30V • Risoluzione 1mV • Isolamento elettrico • Interfaccia I2C slave • Costo contenuto Fasi realizzative • Studio stato dell’arte sistemi acquisizione dati • Scelta architettura • Individuazione componenti sistema – Verifica e caratterizzazione componenti • Realizzazione prototipo – Test e caratterizzazione sistema Architettura del sistema Visualizzazione Segnale di ingresso Condizionamento del segnale Conversione A/D Logica di controllo ed elaborazione Isolamento Bus 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 bias • Relè per auto-zero • Trimmer per calibrazione Conversione A/D • Convertitore Sigma-Delta • Vantaggi: – Alta risoluzione – Complessità hardware ridotta grazie al signal processing – Basso costo • Svantaggi: – Tempi di conversione lunghi Convertitore LTC2412 – Linear Technology Riferimento di tensione • LT1461 – Linear Technology – Tensione di uscita: 4,096V ±0,04% – Ottima stabilità in temperatura: 3ppm/°C Logica di controllo ed 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 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 Realizzazione prototipo Alimentazione Display Ingresso I2C Caratterizzazione del sistema • Calibrazione con pila di Weastone • Test linearità e ripetibilità 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 ciò che è misurabile, e rendi misurabile ciò che non lo è” Galileo Galilei Grazie per l’attenzione