Aquisição de dados, supervisão e controlo 2.ª Parte
Frequência de amostragem A frequência de amostragem determina a velocidade a que são realizadas as conversões analógico-digital, ADC. Então, uma frequência de amostragem elevada proporciona sinais com maior qualidade no tempo; ao mesmo tempo, aumenta o fluxo de dados para o processador. Sendo assim, teremos de procurar um valor de compromisso que torne ótimo o funcionamento do sistema. A frequência de amostragem é medida em K amostras/s.
Vi =
Vmáx (2n – 1)
Níveis de entrada Os níveis de entrada definem os limites de entrada de tensão. É ainda muito comum diferenciá-los entre sinais unipolares e bipolares. As entradas de sinal unipolares admitem unicamente níveis de tensão positivos enquanto as entradas de sinal bipolar permitem as duas polaridades (± nV). Na Figura 1 mostra-se um sinal adquirido por uma porta unipolar de 0-10 V. 16-bit
17
111 110 101 100 011 010 3-bit 001 000 50
100 Tempo (μs)
150
200
Figura 1. Representação de um sinal analógico sinusoidal com um ADC de 16 e 3 bits de resolução.
Para obter o máximo de resolução de uma medida, a margem dinâmica do sinal de entrada deve coincidir com a margem do canal de entrada do equipamento de aquisição. Isto pode ser conseguido utilizando-se o amplificador interno que costumam ter a maioria dos equipamentos. Portas digitais As portas digitais são linhas de entra e de saída. São utilizadas no controlo dos processos, na comunicação com equipamentos periféricos, entre outros. Os parâmetros mais importantes que caracterizam as portas digitais são o número de linhas disponíveis, a velocidade a que se podem transferir os dados e a capacidade de controlo dos diferentes dispositivos (hanshacking). Contadores Os contadores definem-se como linhas cortar digitais utilizadas em muitas aplicações para contar, por exemplo, as vezes que se produz um evento. São ainda utilizados como base de tempo para nos processos digitais e para a geração de impulsos.
REFERÊNCIAS Resolução A resolução define o número de bits que o conversor ADC utiliza para quantizar os níveis do sinal analógico. Quanto maior o
[1]
Martínez, J. Molina – Adquisición de datos, supervisión y control. In Canales, António Ruiz y Martínez, José Molina – Automatización y Telecontrol de Sistemas de Riego. Barcelona. Editora Marcombo, 2010. ISBN 9788426716347. Cap. 19.
robótica
10.00 8.75 7.50 6.25 5.00 3.75 2.50 1.25 0 0
AUTOMAÇÃO E CONTROLO
onde n é o número de bits do conversor e Vmáx a tensão de fundo de escala, ou seja, aquela para a qual a tensão de saída digital é máxima.
Adriano A. Santos Departamento de Engenharia Mecânica Politécnico do Porto
Entradas e saídas analógicas Podem ser encontradas neste equipamento entradas que operam referenciadas à massa como para diferenciais. Deste ponto de vista haverá que as distinguir, de acordo com o seu modo de funcionamento, quer sejam referenciadas à massa quer sem referenciação à massa. Entradas referenciadas à massa também conhecidas como "referenced single-ended" (RSE), ou seja, referenciação de terminação única. O modo de operar destas entradas encontra-se intimamente interligado com o a diferença de potencial que pode existir entre o terminal de referência e a terra. Esta existência de diferença de potencial é designada de "tensão de modo contínuo" e é a causa de diversos erros de medida. As Entradas diferenciais têm por base o facto dos terminais de uma entrada possuírem uma correspondência direta com os terminais de entrada do equipamento de aquisição, ou seja, não existe nenhum terminal referenciado à massa. As entradas diferenciais (Differential – DIFF) eliminam as tenções em modo comum tornando-se assim entradas perfeitas para a aquisição de sinais de baixo nível. Embora as entradas RSE possam apresentar erros de medida apresentam, todavia, vantagens relacionadas com o número de canais desde que as entradas tenham a mesma referência. Não há recomendações especiais quanto às tenções, quanto ao comprimento dos cabos (grande ou pequena distância) e se os cabos devem ser blindados ou se podem ou não operar num ambiente ruidoso. Por outro lado, nas medidas sem referência (nonreferenced single-ended, NRSE) o sinal exterior e o circuito interior do equipamento não possuem, igualmente, referencia comum.
número de bits do ADC, maior serão os níveis de sinal que se podem representar. O cálculo da resolução é dado por:
Amplitude (V)
EQUIPAMENTOS DE AQUISIÇÃO DE DADOS E DE CONTROLO A capacidade de operar e a precisão que é proporcionada por um equipamento de aquisição de dados foca-se, basicamente, no número de sensores e nos atuadores, ou seja, no número de canais de entrada e de saída que estes dispõem (analógicos, digitais, contadores, entre outros), na frequência de amostragem, na resolução e nos níveis de entrada, configuráveis por software.