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