Convertidor Analogico Digital Integrado

8/13/2019 Convertidor Analogico Digital Integrado

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ndice1.- Prctica. ....................................................................................................................................... 1

2.- Objetivo. ....................................................................................................................................... 1

3.- Introduccin. ................................................................................................................................ 1

4.- Marco terico. .............................................................................................................................. 1

5.1.- Equipo Necesario. ............................................................................................................... 3

5.2.- Material De Apoyo. .............................................................................................................. 3

6.- Desarrollo de la prctica. ........................................................................................................... 3

6.1.- Desarrollo. ............................................................................................................................ 3

7.- Resultados y conclusiones. ..................................................................................................... 19

7.1.- Resultados. ......................................................................................................................... 19

7.2.- Conclusiones. ..................................................................................................................... 19

8.- Bibliografa. ................................................................................................................................ 20


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CONTROL DIGITAL >PRCTICA No. 3 CONVERTIDOR ANALOGICO DIGITAL INTEGRADO< Pgina 1

1.- Prctica.Convertidor analgico digital integrado.

2.- Objetivo. Comprobar experimentalmente el funcionamiento del convertidor analgico

digital integrado del ADC0804 que emplea el mtodo de conversin de

aproximaciones sucesivas.

Construir una interfaz para medir la temperatura, empleando el

ADC0804 y el sensor de temperatura LM35D.

3.- Introduccin.En esta prctica adems de conocer un circuito integrado con el cual realizar

directamente la conversin analgica digital se ver una aplicacin real en la cualse pueden utilizar estos conocimientos.

4.- Marco terico.Los convertidores analgicos digitales integrados emplean varios mtodos de

conversin que presentan diferentes caractersticas: velocidad, precisin,

rango de voltaje de entrada, nmero de bits, rango de cuantizacin y algunas

otras. La seleccin del tipo de convertidor analgico digital para una cierta

aplicacin, depende de muchos factores que hay que determinar a partir del

sistema fsico.

En esta prctica se comprobar el funcionamiento del convertidor ADC0804 y se

implementar un circuito para medir temperatura.

En la primera parte de la prctica solo se comprobar el funcionamiento

correcto del convertidor y por lo tanto el voltaje de entrada Vin se

proporcionar a travs del potencimetro P1. En la segunda parte el

voltaje Vin se proporcionar a travs de un transductor de temperatura.

La seal de temperatura que se va a medir debe sensarse a travs de untransductor (sensor de temperatura), el cual transforma la temperatura del

sensor a un voltaje directamente proporcional y despus, a travs de

un acondicionador de seal se ajustan las caractersticas elctricas (nivel de

voltaje, corriente, impedancia, etc.), para poder procesar la informacin

analgica y convertirla a un cdigo binario. Este proceso se representa en la


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figura 3.1.

Figura 3.1

El circuito transductor utilizado es el sensor de temperatura LM35D que tiene unfactor de escala de 10mV / C y que acepta un rango de voltaje de alimentacin+Vs desde 4V hasta 20V. En la figura 3.2 se muestra su representacinesquemtica y su diagrama de conexin con vista inferior.

Figura 3.2

lo tanto se tendr un rango de voltaje de 0V a 1000mV. Debido a que elconvertidor se emplear con un voltaje de referencia mximo de 5V entonces serequiere que la seal del sensor se amplifique 5 veces para obtener un rango de

0V a 5V, lo que nos dar un cdigo binario de salida de 00000000 a 11111111 (0a 255) de acuerdo a las siguiente relacin.

Figura 3.3

El ajuste del voltaje de referencia del convertidor se realizar a travs de undivisor de voltaje que debe proporcionar la mitad del voltaje mximo deconversin, en este caso 2.5V.


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5.- Procedimiento.

5.1.- Equipo Necesario.

1 ADC0804 Convertidor Analgico Digital de Aproximaciones Sucesivas1 LM35D Sensor de temperatura de precisin

1 LM358 Amplificador operacional de baja potencia

1 Resistencia de 82 a W.

8 Resistencias de 470 a W.

1 Resistencia de 1 K a W.

4 Resistencias de 10 K a W.

1 Resistencia de 39 K a W.

1 Resistencia de 100 a W.

1 Potencimetros de 50 K

1 Capacitor de 1 F

2 Capacitor de 0.01 F

1 Capacitor de 220 pF

8 Leds

1 Fuente de voltaje

1 Generador de Funciones

1 Multmetro

1 Osciloscopio

5.2.- Material De Apoyo.Simuladores de circuitos electrnicos.

6.- Desarrollo de la prctica.6.1.- Desarrollo.1. Implementamos el circuito de la figura 3.4 (la referencia Vin indica el voltaje

analgico que convertir el ADC0804).

2. Verificamos que en la terminal 9 se tenga un voltaje de 2.5 V, el cual

representa la mitad del voltaje mximo de conversin y comprobamos que


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existe una seal de reloj en la terminal 4.

Figura 1.

3. Medimos con el multmetro el voltaje en la terminal 6 del ADC0804, el cualrepresenta el voltaje analgico de entrada Vin, que deseamos convertir a

digital.


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Figura 2.

4. Variamos el voltaje analgico de entrada Vin, a travs del potencimetro P1,

hasta que solo est encendido el bit menos significativo (LSB, pin 18), que

corresponde al valor binario 0000 0001.


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Figura 3.

5. Registramos los valores del voltaje Vin correspondientes a los valores binarios

de la tabla 3.1.

Valor Binario Vin

0 0 0 0 0 0 0 1 0.02 V

0 0 0 0 0 0 1 0 0.03V

0 0 0 0 0 0 1 1 0.05V

0 0 0 0 0 1 0 0 0.07V

0 0 0 0 1 0 0 0 0.15V

0 0 0 0 1 1 1 1 0.28V

0 0 0 1 0 0 0 0 0.30V

0 0 0 1 0 0 0 1 0.32V

1 0 0 0 0 0 0 0 2.48V

1 0 1 0 0 0 0 0 3.11V

1 1 1 1 0 0 0 0 4.67V

1 1 1 1 1 1 0 0 4.91V

1 1 1 1 1 1 0 1 4.92V

1 1 1 1 1 1 1 0 4.95V

1 1 1 1 1 1 1 1 5.00V


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Tabla 3.1.

Figura 4.

Figura 5.


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Figura 6.

Figura 7.


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Figura 8.

Figura 9.


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Figura 12.

Figura 13.


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Figura 16.

Figura 17.


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6. Sustituimos el potencimetro P1 por una seal triangular con una frecuencia

de 1Hz (o menor) con una amplitud de 5Vpp y con un offset de 2.5V positivo

(la seal debe ser positiva). Observamos el comportamiento de los leds y

anotamos lo que observamos.

Figura 18.

7. Repetimos la operacin para una seal cuadrada y una senoidal, todas con el

mismo nivel de voltaje y offset.


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Figura 19.

Figura 20.


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Figura 3.4

Tabla 3.1

8. Sustituimos el generador de funciones por el circuito de la figura 3.5, el cualproporcionar una seal de voltaje directamente proporcional a la temperatura

medida por el sensor LM35 con una ganancia de 5.


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Figura 3.5

Figura 20

9. Registramos el valor binario mostrado en los leds (este valor corresponde al

valor de la temperatura ambiente) y determinamos el valor correspondiente

en C, utilizando el factor de escala, segn se explica en la introduccin.


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El valor que obtuvimos en sistema binario fue el siguiente: 01010110 el cual al

transformarlo a decimal nos da la temperatura en F equivalente a 86 F y al

transformarlo a C nos da la temperatura del ambiente que es igual a 30 C. y se

puede observar en la figura 21.

Figura 21.

10. Tome 5 valores ms de temperatura de cualquier objeto y compruebe el

comportamiento correcto del sensor de temperatura. Regstrelos y anote suscomentarios.

Obtuvimos los siguientes resultados.

Objeto Valor binario obtenido C

Tinoco 10011010 34.9C

Cesar 10011010 35C

Libreta 01101010 33.7CLpiz 00101010 32.9C

Fuego 11111101 97.5C

Comentarios:


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El circuito que implementamos nos da unos resultados muy aceptables teniendo

una buena velocidad de repuesta ante los diferentes cambios de temperatura.

7.- Resultados y conclusiones.

7.1.- Resultados.1. Usando la tabla obtenida en el punto 4 del desarrollo, determine el rango de

cuantizacin del convertidor, que es el valor de voltaje necesario para

provocar el cambio en un bit.

De acuerdo a los valores binarios y el voltaje obtenido en cada uno de ellos,

observamos que el rango necesario para realizar el cabio de bit a bit 16mV

aproximadamente.

2. Determine el rango de cuantizacin terico y comprelo con el valor prctico,anote sus comentarios.

Rango de cuantizacin terico:

Son necesarios 10mV para elevar un C y un bit.

Rango de cuantizacin practico:

Son necesarios 16mV aproximadamente para aumentar un bit

Comparando los dos rangos de cuantizacin, nos pudimos dar cuenta de que existe

una variacin entre estos dos rangos; pero aunque existe una variacin pequea el

valor obtenido de temperatura no se aleja mucho de lo real

3. De acuerdo a la variacin de los leds cuando se le aplica una seal triangular

de baja frecuencia, se puede decir que el convertidor se comporta en forma

lineal o no lineal.

El convertidor al aplicarle la seal triangular de baja frecuencia se comporta de

una manera lineal ya que este va aumentando de bit en bit desde el menos

significativo hasta el ms significativo.

7.2.- Conclusiones.

Con el trmino de esta prctica podemos concluir que implementando un circuito

convertidor analgico-digital integrado podemos darle la aplicacin de un

termmetro; adaptndole un sensor de temperatura, en nuestro caso el LM35, y

pudimos observar su comportamiento el cual era muy aceptable ya que al


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