Acquisizione dati con il PC

2
Capitolo
Acquisizione dati con PC
2.1
Generalità
2.2
Sistema di acquisizione dati analogici monocanale
con PC, per segnali lentamente variabili
2.3
Sistema di acquisizione dati analogici multicanale con
PC, per segnali lentamente variabili
2.4
Sistema di acquisizione dati analogici monocanale con
PC, per segnali non lentamente variabili
2.5
Sistema di acquisizione dati analogici multicanale con
PC, per segnali non lentamente variabili
.
Acquisizione dati con sistema con PC
2.1
GENERALITÀ
I sistemi di acquisizione dati con PC sono semplici da progettare e il loro funzionamento è
controllato da un programma di gestione, che può facilmente essere adattato ad ogni tipo di
esigenza. Un sistema di acquisizione dati multicanale può essere così schematizzato
Panoramica dei Blocchi
Il trasduttore (T)
Il trasduttore ha la funzione di trasdurre la variazione della grandezza fisica da acquisire in una
corrispondente variazione di grandezze elettrica.
Il circuito di condizionamento
La variazione della grandezza elettrica fornita dal trasduttore, deve essere manipolata da un
opportuno circuito di condizionamento al fine di ottenere un segnale proporzionale in tensione
compreso nel range 0V5V, in quanto il convertitore A/D accetta in ingresso solo segnali
variabili in tensione compresi, in genere, nel range 0V5V.
- Il filtro passa-basso ha il compito di eliminare i disturbi.
Il circuito S/H
Dal momento che i convertitori A/D impiegano un tempo finito (ADC0808  100s) per
digitalizzare un segnale analogico in ingresso, eventuali variazioni del segnale d’ingresso
durante il processo di conversione possono determinare errori significativi.
Questo problema viene risolto utilizzando un circuito S/H in grado di campionare il segnale
analogico e di mantenere stabile il valore acquisito durante tutto il processo di conversione.
Se i segnali analogici sono lentamente variabili (ad es. temperatura, pressione,umidità)
questo blocco si può eliminare.
Il convertitore analogico digitale (ADC)
Il convertitore A/D fornisce in uscita una parola binaria che rappresenta un numero
proporzionale al valore del segnale analogico d’ingresso
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II-12
Acquisizione dati con sistema con PC
Relazione tra l’ingresso e l’uscita dell’ADC
Indicando con Va la tensione analogica d’ingresso e con N il valore decimale corrispondente
alla parola binaria d’uscita.
Per un convertitore a 8 bit con tensione di fondo scala 5V.
Va =
5
N
28
L’interfaccia
L’interfaccia rende possibile la trasmissione e la ricezione dei dati tra il P e la scheda di
acquisizione. Essa viene inserita nel Bus del PC.
E’ interfaccia parallela I/O dotata almeno una due porte.
Una porta d’ingresso per la lettura dei dati proveniente dall’ADC e una porta d’uscita per la
trasmissione dei segnali di controllo ( SOC e selezione ingressi Amux.).
Elaboratore
L’unità di elaborazione può essere una scheda aP o un PC. Questo blocco ci permette tramite
un software dedicato di memorizzare elaborare, visualizzare, stampare ed eventualmente
trasmettere tramite la porta seriale RS232 i dati ricevuti.
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II-13
Acquisizione dati con sistema con PC
2.2
SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI ANALOGICI MONOCANALE CON PC,
PER SEGNALI LENTAMENTE VARIABILI
Un possibile schema è il seguente
Il sistema in figura fa uso di un convertitore A/D ad es. l’ADC 0808, collegato al PC tramite
una interfaccia con PPI8255
Flow-Chart e codifica in Qbasic
Per la realizzazione del software ipotizzo che l’interfaccia abbia indirizzo base 300h.
PA = &H300
PB = PA+1
PC = PA+2
CT = PA+3
OUT CT, &h99
‘indirizzo porta A
‘indirizzo porta B
‘indirizzo porta C
‘indirizzo registro di controllo
‘programmazione porte A e C in input, port B in output
OUT PB, &h01
‘ SOC = “1”
per riportare EOC a zero
OUT PB, &h00
‘ SOC = “0”
parte la conversione
FOR K=1 TO 5000: NEXT
‘ ritardo
N= INP(PC)
‘lettura dato
R=5/2^8
VA=R*N
‘risoluzione ADC
‘valore analogico ingesso ADC
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II-14
Acquisizione dati con sistema con PC
2.3
SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI ANALOGICI MULTICANALE CON PC,
PER SEGNALI LENTAMENTE VARIABILI
Un possibile schema è il seguente
Il sistema in figura fa uso di un convertitore A/D ad es. l’ADC0808, collegato al PC tramite
una interfaccia con PPI8255. (l’ADC0808 contiene un Amux a 8 ingressi)
.
Flow-Chart e codifica in Qbasic
PA = &H300
PB = PA+1
PC = PA+2
CT = PA+3
OUT CT, &h99
‘indirizzo porta A
‘indirizzo porta B
‘indirizzo porta C
‘indirizzo registro di controllo
‘programmazione porte A e C
in input, port B in output
FOR CH=1 TO 7
OUT PB, CH+8
OUT PB, CH
SLEEP 1
‘ Scelta canale analogico (O-7)
‘selezione canale analog. CH e
SOC = “1” per riportare EOC a 0
‘selezione canale analog. CH e
SOC = “0” (parte la conversione)
‘ ritardo
N = INP(PC)
‘lettura dato uscita ADC
R=5/2^8
VA(CH) = R*N
‘risoluzione ADC
‘valore analogico ingesso (CH)
NEXT
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II-15
Acquisizione dati con sistema con PC
2.4
SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI ANALOGICI MONOCANALE CONPC,
PER SEGNALI NON LENTAMENTE VARIABILI
Scelta effettuata
Si fa uso di un’interfaccia I/O con PPI8255 (indirizzo base 300h), ADC a 8 bit ad es. ADC0808
e circuito S/H per mantenere stabile il dato all’ingresso dell’ADC per tutta la durata della
conversione. Il segnale EOC controlla anche il circuito S/H.
Funzionamento del Circuito S/H LF398A
EOC = 1 Campionamento segnale (Sample); il segnale d’uscita riproduce quello d’ingresso
EOC = 0 Mantenimento segnale (Hold); il segnale d’uscita del circuito S/H mantiene il valore
assunto alla fine dell’intervallo di campionamento
PA = &H300
PB = PA+1
PC = PA+2
RC = PA+3
OUT CT, &h99
OUT PB, &h01
‘indirizzo porta A
‘indirizzo porta B
‘indirizzo porta C
‘indirizzo registro di controllo
‘programmazione porte A e C in input, port B in output
‘SOC = “1” per riportare EOC a zero
10 EOC=INP(PA): IF EOC <>0 THEN 10
OUT PB, &h00
‘SOC = “0” parte la conversione
20 EOC=INP(PA): IF EOC <>1 THEN 20
N= INP(PC)
‘lettura dato
R=5/2^8
VA=R*N
‘risoluzione ADC
‘valore analogico ingesso ADC
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II-16
Acquisizione dati con sistema con PC
2,5
ISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI ANALOGICI MULTICANALE CON PC,
PER SEGNALI NON LENTAMENTE VARIABILI
Scelta effettuata
Interfaccia con PPI8255 (indirizzo base 300h), ADC a 8 bit. dotato di Amux a 16 ingressi
(ADC0817) e circuito S/H LF398A
.
PA = &H300
PB = PA+1
PC = PA+2
CT = PA+3
OUT CT, &h99
FOR CH=1 TO 7
OUT PB, 16+CH
‘indirizzo porta A
‘indirizzo porta B
‘indirizzo porta C
‘indirizzo registro di controllo
‘programmazione porte A e C in input, port B in output
‘scelta canale analogico (O-7)
‘selezione canale analog. CH e SOC = “1” per riportare EOC a 0
10 EOC=INP(PA): IF EOC <>0 THEN 10 ‘attesa fino a EOC=0
OUT PB, CH
‘selezione canale analog. CH e SOC = “0” (parte la conversione)
20 EOC=INP(PA): IF EOC <>1 THEN 20 ‘attesa fino a EOC=1 fine conversione
N = INP(PC)
‘lettura dato
R=5/2^8
VA(CH)=R*N
‘risoluzione ADC
‘valore analogico ingesso ADC
NEXT
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II-17
Acquisizione dati con sistema con PC
Schema elettrico per verifica sperimentale
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II-18