Control Digital

REPORTE DE PRCTICA 5:Convertidor analgico/digital con retroalimentacin.

PROFESOR:Ing. Jess Leonel Arce Valdez.ALUMNOS:Ral Ricardo Torres MorenoFrancisco Javier Favela SalazarJonathan Rivas Martin del CampoCARRERA Y SEMESTRE: 8U Ingeniera Mecatronica

Contenido1.Introduccin12.Objetivo13.Marco terico14.Desarrollo24.1Equipo necesario24.2Procedimiento de la prctica35.Resultados76.Conclusiones87.Referencias bibliogrficas9

Introduccin

En la prctica siguiente se presenta un convertidor analgico-digital con retroalimentacin en el CI convertidor, con el que se puede apreciar mayormente el esquema final deseado, es decir el sistema, ya que este tambin se puede controlar por esta misma retroalimentacin siendo que sin sta no podra formarse este controlObjetivo

El alumno realizar la construccin de un convertidor analgico digital realimentado, empleando un convertidor digital analgico. De esta forma comprender con mayor precisin el funcionamiento de cada una de las etapas que lo componen.

Marco terico

De entre los mtodos empleados para realizar la conversin A/D, uno de los ms comunes es el mtodo de rampa digital, el cual emplea un convertidor D/A que transforma el cdigo binario de salida de un contador en una rampa discreta que es realimentada hacia la entrada del circuito y comparada contra el voltaje analgico de entrada que se desea convertir.

Figura 5.1 Convertidor analgico digitalEl circuito consta de un contador binario ascendente que genera una cuenta binaria con 2n combinaciones para "n" bits de conversin, en la realimentacin se cuenta con un convertidor D/A que convierte la cuenta binaria en una rampa discreta, la cual ser invertida y amplificada para acondicionarla al nivel adecuado y de acuerdo a los rangos mximos del voltaje de entrada que se va a convertir.

A travs de un comparador se determina el instante en que la rampa discreta alcanza al nivel del volt aje de entrada analgico y produce un pulso bajo en su salida que inhibe a la compuerta lgica NAND evitando que la seal de reloj llegue al circuito de conteo y por lo tanto, el contador digital se detiene. El nmero digital presente en los leds de salida, representa el nmero de pulsos necesarios para que la rampa digital alcance el voltaje analgico de entrada y por lo tanto la conversin digital de dicho voltaje.

Es importante hacer notar que una vez que se detiene el contador por la inhibicin del reloj, el contador deber inicializarse para poder realizar otra conversin puesto que la rampa deber comenzar nuevamente desde cero.Desarrollo

Equipo necesario

1 C.I. LM339 Comparador de Voltaje 1 C.I. MC1408 Convertidor Digital Analgico 1 C.I. LM741 Amplificador Operacional 1 C.I. 74LS393 Contador Binario 1 C.I. 74LS00 Compuerta NAND 12 Resistencias de 1 K a W. 1 Resistencia de valor definido por la ganancia del Amplificador Operacional (R4) aproximadamente 4.7K. 2 Potencimetros de 50 K. 1 Capacitor de 1 nF. 1 Push Button normalmente abierto 8 Leds. 1 Fuente de voltaje bipolar. 1 Generador de Funciones. 1 Osciloscopio.Procedimiento de la prctica

1. Implemente el circuito de la figura 5.2.2. Pruebe el funcionamiento del circuito por partes comenzando a partir de la compuerta NAND, para realizar estas pruebas elimine la conexin entre el comparador y la terminal 2 de la NAND, conecte la terminal 2 de la NAND a 5 V., y posteriormente compruebe: La operacin de la NAND como inversor.

FIGURA 1: La operacin de la NAND como inversor Operacin correcta del contador en forma ascendente. Generacin de la seal rampa discreta en la salida del LM741, ajustando el potencimetro P2 hasta obtener una seal rampa sin deformaciones, el nivel de voltaje de esta seal deber ajustarse a travs de R4 y P2 hasta obtener una seal rampa positiva con una amplitud de 10 V.

FIGURA 2: rampa discreta en la salida del LM741 Operacin del comparador para diferentes niveles de entrada en Ve (potencimetro P1), considerando un rango de 0 a 10 V.PotencimetroComparador (ancho pulso)

0.998v275.3 s

2.030568.1 s

3.005848.1 s

4.0791.152 ms

5.0201.424 ms

6.0451.716 ms

7.0161.988 ms

8.0812.300 ms

8.9972.552 ms

En adelanteSin valor

Tabla 1: Operacin del comparador

Finalmente reconecte la terminal 2 de la NAND a la salida del comprador.3. Pruebe el funcionamiento total del circuito.4. Genere la curva de cuantizacin indicando el valor del voltaje de entrada analgico (Ve), el cdigo binario generado por el circuito y el cdigo terico. Obtenga 16 mediciones. *2 grficas (medida y terica)Vecdigo binario en decimalCdigo binarioCdigo terico

1.053011110

1.543101011

1.9757111001

2.52721001000

3.03851010101

3.5981100010

4.011151110011

4.521271111111

5.0214010001100

5.5315510011011

6.0817010101010

6.5418310110111

7.0819811000110

7.5321211010100

822511100001

8.5123911101111

Tabla 2: cdigos binarios

Grafica 1: cdigo binario obtenido5.Despus de tomar cada lectura borre la informacin de salida activando el SW1.6.Comente acerca de los errores que presenta el circuito en cuanto a linealidad, exactitud y errores del proceso de conversin.

No es exacto ya que los datos obtenidos contrastan mucho con los tericos es decir hay muchas variaciones. Por tomar un ejemplo en el cambio de una a otra medicin hay un error de 4 unidades, esto puede deberse a que en la conversin o lectura de los nmeros binarios fue hecha de manera incorrecta, adems de posibles seales de interferencia que pueden modificar el resultado.

Figura 5.2 Convertidor analgico digital con retroalimentacin

FIGURA 3: Convertidor analgico digital con retroalimentacin

Resultados

1.- Cul es el rango de cubanizacin y el error mximo que puede presentarse en este circuito?Un promedio de .49 v y error mximo de .07 en la medicin2.- Es constante el tiempo de conversin para cualquier valor de voltaje de entrada?No, ya que el circuito tena muchas seales de interferencia (ruido) las cuales tardaban la conversin.3.- Cul es el tiempo mnimo y el tiempo mximo que empleara el sistema de la figura 5.2 para realizar la conversin?.El tiempo de respuesta del LM339 es de 1.3 s.El tiempo total de conversin es igual al nmero de bits (n) multiplicado por el tiempo necesario para un ciclo de conversinEn este caso se est utilizando un reloj de 100 KHz, por lo cual el tiempo de conversin es de .1 s.4.- Indique 2 formas con las cuales se puede reducir el tiempo promedio de conversin del circuito.Modificando la resistencia 4 y la seal de reloj

5.- Qu sucedera si el voltaje de entrada fuera mayor que el voltaje mximo alcanzado por la rampa discreta?

No realizara la conversin adecuadamente

6.- Qu pasara si el voltaje de entrada fuera una seal senoidal en lugar de ser un voltaje constante?No realizara las conversiones adecuadas ya que el voltaje no sera fijo al estar aumentando y disminuyendo y no mostrara los resultados que esperamos.ConclusionesAl terminar esta prctica se logr ver cmo es que al colocarle al colocarle a los circuitos una retroalimentacin es posible estar comparando las seales y con esto poder reducir de manera considerable el error en las mediciones, adems ya con este control que le aadimos a diferencia de las practicas anteriores se pudo establecer un tiempo ms rpido a la hora de convertir las seales. El problema de esta prctica es que si llega a haber falsos contactos con las conexiones, esto nos producir ruido en las seales, las cuales se vern afectadas y por consiguiente una variacin en los datos obtenidos.

Referencias bibliogrficas1. Franklin G., F. Powel J.Digital Control of Dynamic SysytemsAddison- Wesley Publishing Company19752. Smith C. L.Digital Computer Process ControlIntex Educational Publishers19723. Cadzow J., Martens H.Discrete Time and Computer Control SystemsPrentice Hall Inc.19704. Kuo B. C.Digital Control SystemsHolt Rinehort and Winston, New York1980Ingeniera Mecatronica Practica 5 9