Sistema de adquisición de datos para estudios ...
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El sistema está formado por tres módulos principales: Adaptación: sirve para amplificar la señal de diferencia de corriente de los fotodetectores y transformarla en un señal de tensión. Mediante el uso de un limitador pasabanda, se compensan las variaciones en la amplitud de la señal de salida del interferómetro, debidas a la heterogeneidad del índice de refracción de las distintas muestras. Diagrama en bloques funcional Un interferómetro heterodino es un sistema óptico que permite la caracterización de materiales mediante ensayos no destructivos. Esta técnica se utiliza, por ejemplo, en las industrias petrolera y de la construcción, para medir porosidad de rocas, vibraciones en estructuras, características de hormigones, entre otras aplicaciones. En el siguiente diagrama se muestran los componentes que conforman el sistema óptico del interferómetro. Introducción Objetivos de diseño Demodulación de la señal de PM de los fotodectores. Digitalización y transmisión a PC de la señal demodulada. Sincronización de mediciones con el sistema óptico. Reducción del costo de adquisición en comparación con el de equipos disponibles en el mercado. Descripción de hardware LIMITADOR PASABANDA INT. ADC MEMORIA FIFO CLOCK μC PM ADAPTACIÓN DIGITALIZACIÓN DEMODULACIÓN ANTIALIASING A PLL Descripción del software La salida del interferómetro es una señal modulada en fase con la información de desplazamiento, z(t), de la superficie de la muestra. Demodulación: se lleva a cabo mediante un PLL de frecuencia central de 70MHz y ancho de banda tal que permita demodular una señal de frecuencia máxima de 10MHz. Se eligió el integrado NE568A de Philips. Digitalización: se realiza mediante el conversor A/D ADS831 de Texas Instruments, a una tasa de muestreo de 50 Msps. Los datos convertidos se almacenan temporalmente en la memoria FIFO AL440B de AverLogic. Una vez terminado el ensayo de 10 ms de duración, el microcontrolador Atmel AT90USB162 se encarga de descargar los datos almacenados y enviarlos a una PC a través a de la interfaz USB. El microcontrolador es el encargado de sincronizar la captura de las mediciones, controlar la memoria y establecer el intercambio de datos y de comandos con la PC. Mediciones Interfaz gráfica de usuario intuitiva. Recepción de datos del sistema de adquisición por puerto USB. Selección de cantidad de ensayos a realizar. Archivos de salida en formato CSV. Sistema operativo Windows. Agradecimientos: Este trabajo fue realizado con el aporte de la Universidad de Buenos Aires (UBACyT I004 2008-2010) En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un sistema de adquisición de datos para demodular y digitalizar las mediciones obtenidas mediante un interferómetro heterodino. El proyecto incluye, además, el diseño y codificación del software para el control de las mediciones y transmisión de los datos producidos. Lisandro Antón 1 , Guillermo Terán 1 Ariel Lutenberg 123 , Fernando Perez Quintián 134 1 GLOmAe, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires. 2 Laboratorio de Sistemas Embebidos, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires. 3 CONICET. 4 Departamento de Física, Facultad de Ingeniería, Universidad del Comahue Sistema de adquisición de datos para estudios interferométricos 1 2 0 4 cos 2 P PP ft Se diseñaron planes de pruebas para el firmware y el programa de soporte, obteniendo resultados exitosos. En la actualidad, se están llevando a cabo pruebas del interferómetro heterodino, utilizando el sistema de adquisi- ción desarrollado. Para verificar el funcionamiento de la etapa demoduladora se realizó un barrido en frecuencia centrado en la portadora de 70MHz. Para cada señal de entrada se registró la tensión de salida y al contrastar la curva obtenida con la respuesta esperada según espe- cificaciones del fabricante, se verificó el correcto funcionamiento del mismo.
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El sistema está formado por tres módulos principales:
Adaptación: sirve para amplificar la señal de diferencia de
corriente de los fotodetectores y transformarla en un señal de tensión. Mediante el uso de un limitador pasabanda, se compensan las variaciones en la amplitud de la señal de salida del interferómetro, debidas a la heterogeneidad del índice de refracción de las distintas muestras.
Diagrama en bloques funcional
Un interferómetro heterodino es un sistema óptico que permite la caracterización de materiales mediante ensayos no destructivos. Esta técnica se utiliza, por ejemplo, en las industrias petrolera y de la construcción, para medir porosidad de rocas, vibraciones en estructuras, características de hormigones, entre otras aplicaciones. En el siguiente diagrama se muestran los componentes que conforman el sistema óptico del interferómetro.
Introducción
Objetivos de diseño
Demodulación de la señal de PM de los fotodectores.
Digitalización y transmisión a PC de la señal demodulada.
Sincronización de mediciones con el sistema óptico.
Reducción del costo de adquisición en comparación con el de
equipos disponibles en el mercado.
Descripción de hardware
LIMITADOR PASABANDA
INT.
ADC MEMORIA
FIFO
CLOCK
µC
PM
ADAPTACIÓN
DIGITALIZACIÓN
DEMODULACIÓN
ANTIALIASING
A PLL
Descripción del software
La salida del interferómetro es una señal modulada en fase con la información de desplazamiento, z(t), de la superficie de la muestra.
Demodulación: se lleva a cabo mediante un PLL de frecuencia
central de 70MHz y ancho de banda tal que permita demodular una señal de frecuencia máxima de 10MHz. Se eligió el integrado NE568A de Philips.
Digitalización: se realiza mediante el conversor A/D ADS831 de
Texas Instruments, a una tasa de muestreo de 50 Msps. Los datos convertidos se almacenan temporalmente en la memoria FIFO AL440B de AverLogic. Una vez terminado el ensayo de 10 ms de duración, el microcontrolador Atmel AT90USB162 se encarga de descargar los datos almacenados y enviarlos a una PC a través a de la interfaz USB. El microcontrolador es el encargado de sincronizar la captura de las mediciones, controlar la memoria y establecer el intercambio de datos y de comandos con la PC.
Mediciones
Interfaz gráfica de usuario
intuitiva.
Recepción de datos del
sistema de adquisición por puerto USB.
Selección de cantidad de
ensayos a realizar.
Archivos de salida en formato
CSV.
Sistema operativo Windows.
Agradecimientos: Este trabajo fue realizado con el aporte de la Universidad de Buenos Aires (UBACyT I004 2008-2010)
En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un sistema de adquisición de datos para demodular y digitalizar las mediciones obtenidas mediante un interferómetro heterodino. El proyecto incluye, además, el diseño y codificación del software para el control de las mediciones y transmisión de los datos producidos.
Lisandro Antón1, Guillermo Terán1
Ariel Lutenberg123, Fernando Perez Quintián134
1GLOmAe, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires. 2 Laboratorio de Sistemas Embebidos, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires. 3 CONICET. 4 Departamento de Física, Facultad de Ingeniería, Universidad del Comahue
Sistema de adquisición de datos para estudios interferométricos
1 2 04 cos 2P PP f t
Se diseñaron planes de pruebas para el firmware y el programa de soporte, obteniendo resultados exitosos. En la actualidad, se están llevando a cabo pruebas del interferómetro heterodino, utilizando el sistema de adquisi-ción desarrollado.
Para verificar el funcionamiento de la etapa demoduladora se realizó un barrido en frecuencia centrado en la portadora de 70MHz. Para cada señal de entrada se registró la tensión de salida y al contrastar la curva obtenida con la respuesta esperada según espe-cificaciones del fabricante, se verificó el correcto funcionamiento del mismo.
