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Implementação de Gerador de Formas de Implementação de Gerador de Formas de Ondas ArbitráriasOndas Arbitrárias

TCC – Engenharia ElétricaTCC – Engenharia ElétricaRafael da Silva Barboza

Orientador: MSc. Eng. Paulo César Cardoso Godoy

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ObjetivoObjetivo

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Desenvolver uma ferramenta de geração de sinais arbitrários, controlados por software, operando com frequências de até 1MHz, empregando o método de síntese digital direta.

Nesse método, o sinal gerado na saída do circuito é influenciado diretamente pela precisão do cristal oscilador utilizado.

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Diagrama em Blocos:Diagrama em Blocos:

Estrutura básica do Gerador Arbitrário

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RS-232 Kit comProcessador

ARM

Placa de conversão e

condicionamentodo sinal

Sinal de Saída

Microcomputador

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Interface Software do Interface Software do Supervisório:Supervisório:

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Frequência

Forma de Onda

Controle da Serial

Digitação do Pontos

Limpa Dados Sinais Desenhados

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Tela Sinal Senoidal

Tela Sinal Triangular

Interface do Software Interface do Software Supervisório:Supervisório:

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Diagrama em blocos do Hardware:Diagrama em blocos do Hardware:

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Placa Desenvolvida

Microcontrolador ARM

Circuito de

Clock

Circuito de Reset

DAC 16 Bits

Circuito de Condicionamento

Circuito De

Endereçamento

Memórias SRAM

Fonte de Alimentação Saída Sinal

Analógico

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Hardware:Hardware:

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DAC

Memórias

Ckt Analógico

Ajuste Amplitude

Ckt Contador Ckt Reset

Osciladores Base

Kit Comercial

Seriais

GPIO

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Diagrama em blocos do Firmware:Diagrama em blocos do Firmware:

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ResultadosResultados

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•O resultados foram coletados através da comparação entre o sinal ideal gerado pelo ARM e o sinal real obtido na saída do circuito, com o emprego do osciloscópio. Com isso, foi possível estimar através da normalização dos pontos o erro médio eficaz para o somatório das amostras coletadas.

•O cálculo de erro médio eficaz foi realizado através da seguinte equação:

21

0

..1

.

N

nnnRMS realPidealP

NTotalE

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Erro Médio Quadrático:Erro Médio Quadrático:

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Para a coleta dos resultados

foram avaliados os seguintes valores de frequência:

125Hz, 125kHz, 250kHz,

380kHz e 500 kHz

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Resultados Onda Senoidal:Resultados Onda Senoidal:

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Resultados Onda Triangular:Resultados Onda Triangular:

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Resultados Onda Quadrada:Resultados Onda Quadrada:

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Sinais Arbitrários:Sinais Arbitrários:

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Para a geração dos sinais arbitrários é realizada a interpolação linear (aproximação linear de uma função) usando as coordenadas enviadas pelo software supervisório depois da aquisição. Assim, para o cálculo da interpolação são necessárias as coordenadas de ponto inicial e final da reta para que as mesmas formem a reta que terá os pontos intermediários calculados.

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Resultados Sinais Arbitrários:Resultados Sinais Arbitrários:

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Para a coleta dos resultados foram

avaliados os seguintes valores

de frequência:125Hz, 75kHz,

100kHz, 150kHz e 210 kHz

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Resultado Onda Arbitrária:Resultado Onda Arbitrária:

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Resultado Onda Arbitrária:Resultado Onda Arbitrária:

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ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICAResultados Onda Resultados Onda Arbitrária:Arbitrária:

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Conclusões:Conclusões:Considerando o erro médio quadrático, pode-se concluir que o projeto se comportou satisfatoriamente para:- ondas senoidais até frequências de 350kHz;- ondas triangulares até frequências de 300kHz;- ondas quadradas até freqüências de 200kHz;- ondas arbitrárias até frequências de 100kHz.

Estas limitações ocorreram devido à resposta em frequência circuito analógico, que apresentou um comportamento de filtro passa-baixas. Para sinais senoidais, a influência do circuito afeta predominantemente a amplitude mantendo o erro relativamente baixo. Para sinais triangulares, devido ao maior conteúdo harmônico, pode-se notar um aumento do erro. Já para as ondas quadradas e arbitrárias, devido há uma quantidade grande de conteúdo harmônico, as respostas ficaram mais limitadas, pois a atuação do circuito analógico acarretou maiores perdas no conteúdo de altas frequências. Os sinais atenderam os objetivos quanto a amplitude.

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Referências:Referências:

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[1] MAITELLI, A. L. – Apostila de Controladores Lógicos Programáveis – UFRN, Natal-RN, 2003.[2] Direct-Digital Frequency Synthesis; a basic tutorial; Osicom Technologies Inc, 1983. Disponível em <http://web.itu.edu.tr/~pazarci/ddstutor.html>. [3] GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo : McGraw-Hill do Brasil,1985.[4] A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis, Tutorial, Analog Devices Inc.,1999. Disponível em: <http://www.analog.com/static/imported-files/tutorials/450968421DDS_Tutorial_rev12-2-99.pdf>. [5] CLÁUDIO, Dálcidio M. e MARINS Jussara M. Cálculo Numérico e Computacional - Teoria e Prática, São Paulo: Ed: Atlas, 2000.[6] TOCCI, Ronaldo J. WIDMER, Neal S. SISTEMAS DIGITAIS: Princípios e Aplicações. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1998.[7] CANZIAM, Edmur. Comunicação Serial – RS232. Cotia, 2006. Disponível em <http://www.professores.aedb.br/arlei/AEDB/Arquivos/rs232.pdf>.

ENGENHARIA ELÉTRICAENGENHARIA ELÉTRICA[8] NXP – LPC2378, Data Sheet. Disponivel:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/LPC2377_78.pdf. [9] UNICID. Linguagens de Programação. São Paulo, 2007. Disponível em: <www.dee.feis.unesp.br/.../c_04_linguagem_de_programacao.pdf >. [10] 64-Kbit (8 K × 8) Static RAM CY7C185, Data Sheet. Disponível:http://www.cypress.com/?docID=25678. [11] CYPRESS – CY7C185, Data Sheet. Disponível:http://www.cypress.com/?docID=25678. [12] NXP – 74HCT373, Data Sheet. Disponível:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT373.pdf. [13] NXP – 74HC590, Data Sheet. Disponível:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC590.pdf. [14] NXP – 74HCT02, Data Sheet. Disponível:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT02.pdf. [15] NXP – 74HCT02, Data Sheet. Disponível:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT30.pdf. [16] NXP – 74HCT32, Data Sheet. Disponível:http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT32.pdf. [17] NATIONAL INSTRUMENTS – LM7171, Data Sheet. Disponível:http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm7171.pdf.

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Video do Projeto:Video do Projeto:

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Obrigado.Obrigado.

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