IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Práctica 1 El estudiante recibirá los lineamientos para utilizar la estación de trabajo NI ELVIS. Esto incluye niveles seguros de operación, restricciones y buenas prácticas. Además se dará una introducción a los diferentes software virtuales que operan en el NI ELVIS. Entregable El estudiante deberá presentar un reporte de investigación acerca de los Instrumentos virtuales disponibles en la NI ELVIS II. La investigación deberá presentar de forma mandataria los siguientes instrumentos: • Generador de funciones. • Analizador de Bode. • Lector digital. • Escritor Digital. • Multímetro digital. • Fuentes de poder variables. • Osciloscopio. • Generador de funciones arbitrarias. De cada uno de ellos se debe incluir: • Nombre del instrumento • Descripción de este • Rangos de funcionamiento • Manera de conectarlo • Manera de operarlo Tomar una foto del área de trabajo de laboratorio y etiquetar las partes del NI ELVIS II en ella. Instalar Software de NI ELVIS en su laptop y anexar una captura de pantalla. Preparación para práctica 2. • Programas Práctica 2 o ELVISmx • Materiales Práctica 2 o Protoboard o ADC0804LCN (ADC) o LM35 o Potenciómetro o Cables Dupont (jumpers) o Alambre calibre 22 (de dos o más colores) o Multímetro propio (opcional, preferente) IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Protoboard práctica 2 Practica 2 El estudiante recibirá la explicación del proceso de conversión análogo digital y de cuantización. Con el circuito solicitado en el cierre de la práctica anterior: • Indicar al alumno conectar el circuito al NI ELVIS, se requerirá la fuente de 5v, un canal de osciloscopio, el generador de funciones y un puerto de lectura digital. • Realizar la lectura del sensor LM35, tanto en el osciloscopio como en el lector digital. • Según la secuencia binaria, determinar la lectura medida por el sensor. • Reemplazar el sensor por el potenciómetro y observar el proceso de conversión análogo digital haciendo girar el potenciómetro lentamente. Entregable El estudiante deberá explicar el proceso de conversión análogo digital: Incluir los siguientes conceptos • BIT • LSB • MSB • Resolución • Sensibilidad de un sensor Adjuntar capturas de pantalla donde se observe la lectura del sensor tanto en el osciloscopio como en el puerto de lectura digital. Cálculos de cuantización. Voltaje del osciloscopio Bits del puerto digital Temperatura °C/bit IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Preparación para la práctica 3. • Programas Práctica 3 o o ELVISmx Arduino IDE • Materiales Práctica 3 o Protoboard o ARDUINO o CD4051 (Multiplexor) o LM35 o Potenciómetro o Cables Dupont (jumpers) o Alambre calibre 22 (de dos o más colores) o Multímetro propio (opcional, preferente) Protoboard práctica 3 Práctica 3 El estudiante recibirá la explicación del proceso de multiplexado y parámetros que tomar en cuenta para calcular el tiempo de transición entre canales. Así como la teoría del control y funcionamiento de un multiplexor analógico. IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Con el circuito solicitado en el cierre de la práctica anterior: • Solicitar al alumno conectar el Arduino a su computadora. • Indicar que debe leer simultáneamente 3 señales utilizando un solo puerto de entrada analógico del Arduino. • El multiplexor debe ser controlado con 3 salidas digitales del Arduino. • Facilitar a los alumnos el código de referencia para que ellos terminen la programación y realicen la lectura. Entregable El alumbo deberá redactar un reporte de las aplicaciones y ventajas del multiplexado. Realizar la tabla de entradas de control digitales para todos los canales de un multiplexor de 8 entradas. Calcular la frecuencia máxima de muestreo por canal con los siguientes datos: • ADC 10 bit (Arduino) • No. deconstantes de tiempo de 6.93. • Resistencia de canal de120 ohms, • Capacitancia de entrada de 5 picofarads • Tiempo de transición de 80ns • La resistencia de carga 1000 ohms • Capacitancia de carga 6 picofarads • Se están utilizando 3 canales Adjuntar evidencia fotográfica del circuito conectado y las 3 señales recibidas en el serial plotter del Arduino. Preparación para la práctica 4 Programas Práctica 4 • Materiales Práctica 4 o Protoboard o Capacitor 10 nanofarads(3) o ELVISmx o Resistor 10 Kilohms (3) o Cables Dupont (jumpers) o Alambre calibre 22 (de dos o más colores) o Multímetro propio (opcional, preferente) Práctica 4 El estudiante recibirá la explicación de los conceptos de error y ruido, así como del proceso de filtrado. Estos conceptos se integrarán construyendo un filtro pasivo pasa bajas y calculando el error del mismo generado por los valores reales de sus componentes. Solicitar al alumno el ensamble de un filtro pasa bajas y calcular su frecuencia de corte teórica a partir de los valores nominales de sus componentes. IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Posteriormente solicitar al alumno medir los valores reales de los componentes y recalcular la frecuencia de corte para obtener la real. Someter el filtro al analizador de Bode del NI ELVIS y corroborar la frecuencia de corte real. Entregable El alumno elaborará un reporte con los siguientes conceptos: • Error • Fuentes de error • Ruido • Fuentes de ruido • Filtro pasa baja y pasa alta • Diagrama de Bode. Adjuntar evidencia fotográfica del filtro solicitado, de la medición de los valores de sus componentes y del diagrama de bode generado. Realizar los cálculos solicitados para la frecuencia de corte teórica y real y concluir acerca del resultado del diagrama de BODE Preparación para la práctica 5 Programas Práctica 5 • o ELVISmx Materiales Práctica 5 o Arduino o Cables Dupont (jumpers) o Alambre calibre 22 (de dos o más colores) o Multímetro propio (opcional, preferente) Práctica 5 El estudiante recibirá la explicación sobre el proceso de muestreo, Teorema de Nyquist y Aliasing de una señal. El estudiante Muestreará señales generadas por el NI ELVIS. Indicar al alumno conectar el generador de funciones al pin 5 analógico del Arduino y al osciloscopio simultáneamente. Brindar al alumno el código de muestreo para cargar en su Arduino. Solicitar al alumno muestrear las siguientes 3 señales por debajo de la frecuencia de Nyquist, En la frecuencia de Nyquist y por encima de la frecuencia de Nyquist. • Senoidal, 20 Hz, 1 Vp-p, 0.5V de offset • Cuadrada, 15 Hz, 1 Vp-p, 0.5V de offset. • Diente de Sierra, 30 Hz, 2 Vp-p, 1V IT-8-ACM-02-R04 Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Semestre: Agosto-Diciembre 2022 Laboratorio de Sistemas de Adquisición de Datos ACTIVIDADES FUNDAMENTALES Entregable El alumno deberá realizar un reporte con los siguientes conceptos. • Proceso de muestreo de una señal analógica. • Periodo de una señal • Frecuencia de una señal • Teorema de Nyquist • Aliasing Adjuntar evidencia fotográfica de las 3 mediciones de cada señal tanto en el osciloscopio como en el serial plotter del Arduino. Concluir acerca de la importancia de la frecuencia de Nyquist al momento de decidir sobre la frecuencia de muestreo.