Entrenador y tarjeta de adquisicin de datos con PIC 18F2550 y LabVIEW

Entrenador y tarjeta de adquisicin de datos con PIC 18F2550 y LabVIEWINDICECaptulo 111.-Introduccin.-12.-Objetivos.-12.1.-Objetivo general.-12.1.-Objetivos especficos.-13.-Marco terico.-13.1.-Convertidor analgico Digital.-13.2.-PIC 18F2550.-4

INDICE DE IMAGENESFig.1.-Linealidad de la seal digitalizada3Fig. 2.- Circuito de muestreo y retencin4

INDICE DE TABLASTabla 1.-Tipos de seleccin de reloj2

Captulo 11.-Introduccin.- El mundo est rodeado de parmetros y fenmenos fsicos tales como las ondas luminosas, la temperatura, presin, humedad, etc. Los cuales gracias a la ingeniera electrnica se pueden transformar en parmetros elctricos mediante transductores. Estas seales transformadas en parmetros elctricos, necesitan ser almacenadas, acondicionadas y procesadas, por tanto tambin ser adquiridas en una computadora. Para la adquisicin de datos existen diferentes fabricantes como National instrument entre otras, con diferentes rangos de bits de resolucin. El costo de las tarjetas de adquisicin de datos no permiten el desarrollo de proyectos en el rea de instrumentacin a nivel de estudiante y por otra parte actualmente no se encuentran en las tiendas electrnicas dichas tarjetas por tanto son difciles adquirirlas.2.-Objetivos.-2.1.-Objetivo general.- En el presente trabajo se tiene por objetivo dar un reporte del diseo y construccin de una tarjeta de adquisicin de datos de bajo costo utilizando el micro-controlador PIC 18F2550 y la visualizacin y administracin de datos con Labview.2.1.-Objetivos especficos.-Como objetivos especficos tenemos los siguientes: Disear el circuito electrnico de la tarjeta de adquisicin de datos. Construir, de acuerdo al diseo, la tarjeta de adquisicin de datos. Disear el programa para el PIC 18F2550. Disear el VI en LabVIEW para la visualizacin y almacenamiento de datos. Pruebas y mejoras del proyecto.3.-Marco terico.-3.1.-Convertidor analgico Digital.-3.1.1.-Concepto.-La conversin analgico-digital es un proceso de muestreo, cuantizacin en la cual la seal analgica es representada por sus equivalentes en cdigo de estados binarios.

3.1.2.-Especificaciones del convertidor analgico.- Tiempo de conversin.- Es el tiempo requerido para completar una conversin de la seal de entrada. Establece el lmite de la frecuencia ms alta de la seal que puede ser muestreada sin Aliasing (Traslapamiento).

Para el caso de los micro-controladores este tiempo depende del reloj que se seleccione. Como ejemplo se muestra en la tabla 1.Fuente de relojFrecuencia del dispositivo

OperacinADCS1:ADCS20MHz5MHz1.25MHz333.3MHz

2TOSC00100ns400ns1.6s6s

8TOSC01400ns1.6s6.4s24s

32TOSC101.6s6.4s25.6s98s

RC112-6s2-6s2-6s2-6s

Tabla 1.-Tipos de seleccin de reloj Resolucin.- Depende del nmero de bits del convertidor que dar el valor ms pequeo de la seal que ser representada en estados binarios.

Ejemplo 1.- Si, y entonces: Los micro-controladores PIC permiten cambiar la tensin mxima o de referencia de un valor absoluto (0 a +Vref) o en un margen (-Vref a +Vref). Exactitud.- La exactitud relaciona la seal ms pequea con la seal media. La exactitud es dada como un porciento y describe que tan cerca es la medicin del valor real.

Linealidad.- Es la desviacin de los cdigos de la salida de la lnea recta trazada desde cero el valor de plena escala. La mejor que se puede conseguir es 1/2 del bit menos significativo (1/2LBS). Como se muestra en la figura 1.

Fig.1.-Linealidad de la seal digitalizada

Ejemplo 2.- Si, y entonces:

Errores de conversin.- Hay tres principales fuentes de error de conversin estas son: Ruido.- Todas las seales tienen ruido, lo deseable es que el valor pico a pico de la seal de ruido sea menor que 1/2LBS. Traslapamiento (Aliasing).- Dependen de la amplitud relativa de la seal debajo y encima de la frecuencia de Nyquist. Tiempo de apertura.- Un error significativo en un sistema de conversin es debido a la deformacin del a seal por tiempo de apertura.Un buen diseo deber tener una incertidumbre de 1/2LBS y su clculo se hace con la siguiente formula:

Sampling and Hold (Muestreo y retencin).- El circuito de muestreo y retencin permite sostener la seal para no perder bits de informacin antes de entrar en el proceso de cuantizacin y codificacin. De este circuito depende el tiempo de adquisicin que es el tiempo que el condensador carga. El error de tiempo de apertura se lleva a cabo en este circuito.

Fig. 2.- Circuito de muestreo y retencin3.2.-PIC 18F2550.- El microcontrolador PIC18F2550 de MICCROCHIP es adecuado para el desarrollo de una tarjeta de adquisicin de datos para lo cual se cumple las siguientes caractersticas: Debe disponer de un puerto de comunicaciones USB. La longitud de palabra ser de 8 bits ya que no hemos de manejar gran cantidad de informacin. Debe disponer de un conversor A/D. La memoria de programa debe ser Flash. 3.2.1.-Cractersticas principales del PIC18F2550.- Las caractersticas elctricas principales en base al presente proyecto que se muestran en las siguientes tablas: Seleccin de capacitor para cada respectivo capacitor.- Para seleccionar una adecuada capacitancia para el oscilador se tiene esta tabla.

Tipo de Oscilador

Frecuencia de cristalValores tpicos de capacitor

C1C2

XT42727

HS42727

82222

201515

Tabla 2.- Tabla de eleccin de capacitor para el cristal oscilador (1).

Asignacin de pines del PIC18F2550.- En la siguiente tabla 3 muestra la descripcin de pines del PIC18F2550.PINDescripcin

MCLR/VPPRESET externo. Por este pin se aplica tambin la tensin / VPP usada en la grabacin del programa.

RA0/AN0E/S digital o entrada analgica.

RA2/AN2/VREF/CVREFE/S digital o entrada analgica. Tensin baja de referencia conversor A/D o salida analgica del comparador Tensin de referencia.

RA3/AN3/ VREFE/S digital o entrada analgica. Tensin alta de referencia conversor A/D.

RA4/TOCKI/C1OUT/RCVE/S digital o entrada del reloj para TMR0.Salida 1 del comparador o USB externo RCV entrada.

RA5/AN4/SS/HLVDIN/C2OUTE/S digital o entrada analgica. Seleccin del puerto serie sncrono. Deteccin de nivel alto o bajo seal de entrada. Salida 2 del comparador.

VSSTierra

OSC1/CLKINEntrada al cristal cuarzo o reloj externo.

OSC2/CLKOUT/RA6Salida del cristal externo. En modo R-C por este pin sale FOSC1. E/S propsito general.

RC0/T1OSO/T13CL1E/S digital del Puerto C. Conexin del oscilador externo para el temporizador TMR1 o entrada de reloj para el TMR1/TMR3.

RC1/T1OSI/CCP2: E/SPin de Entrada/Salida. Entrada oscilador TMR1. Entrada modulo Captura2/Salida comparador 2/Salida PWM2. Externa USB

RC2/CCP1E/S digital del Puerto C. Conexin del oscilador externo para TMR1 o salida del modulo 2 de captura/comparacin.

VUSBRegulador de tensin interna USB

RC4/V-/VMEntrada digital. Lnea diferencial de datos USB. Entrada VM USB.

RC5/D+/VPEntrada digital. Lnea diferencial de datos USB. Salida VP USB.

RC6/TX/CKE/S digital. Transmisin serie asncrona. Entrada de reloj para comunicacin serie sncrona.

RC7/RX/DTE/S digital. Recepcin serie asncrona. Lnea de datos en la comunicacin serie sncrona.

VDDEntrada del positivo de la alimentacin.

RB0/AN12/INT0/FLT0/SDI/SDAE/S digital o entrada analgica. Interrupcin externa 0. PWM entrada. Datos entrada SPI. I2C datos E/S.

RB1/AN10/INT1/SCK/SCLE/S digital o entrada analgica. Interrupcin externa 1.Entrada reloj serie sncrono/salida modo SPI. Entrada reloj serie sncrono/salida modo I2C.

RB2/AN8/INT2/VMOE/S digital o entrada analgica. Interrupcin externa 2. Salida VMO USB.

RB3/AN9/CCP2/VPOE/S digital o entrada analgica. Entrada modulo Captura2/Salida comparador2/Salida PWM2.Salida VPO USB.

RB4/AN11/KBI0E/S digital o entrada analgica. Interrupcin de cambio de pin.

RB5/KBI1/PGME/S digital. Interrupcin de cambio de pin. ICSP programador baja tensin.

RB6/KBI2/PGCE/S digital. Interrupcin de cambio de pin. ICSP reloj.

RB7/KBI3/PGME/S digital. Interrupcin de cambio de pin. ICSP datos.

Tabla 3.- Tabla de pines del microcontrolador PIC18F2550.

Fig.3.- Pin-out del PIC18F2550

5.- Bibliografa.-1. PIC18F2550 Datasheet.2. 7