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ENGENHARIA ELÉTRICA Implementação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias TCC – Engenharia Elétrica Implementação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias.

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1 ENGENHARIA ELÉTRICA Implementação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias TCC – Engenharia Elétrica Implementação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias TCC – Engenharia Elétrica Rafael da Silva Barboza Orientador: MSc. Eng. Paulo César Cardoso Godoy 1-23

2 ENGENHARIA ELÉTRICA Objetivo Objetivo 2-23 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.

3 ENGENHARIA ELÉTRICA Diagrama em Blocos: Estrutura básica do Gerador Arbitrário 3-23 RS-232 Kit com Processador ARM Placa de conversão e condicionamento do sinal Sinal de Saída Microcomputador

4 ENGENHARIA ELÉTRICA Interface Software do Supervisório: 4-23 Frequência Forma de Onda Controle da Serial Digitação do Pontos Limpa Dados Sinais Desenhados

5 ENGENHARIA ELÉTRICA 5-23 Tela Sinal Senoidal Tela Sinal Triangular Interface do Software Supervisório:

6 ENGENHARIA ELÉTRICA Diagrama em blocos do Hardware: 6-23 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

7 ENGENHARIA ELÉTRICA Hardware: 7-23 DAC Memórias Ckt Analógico Ajuste Amplitude Ckt Contador Ckt Reset Osciladores Base Kit Comercial Seriais GPIO

8 ENGENHARIA ELÉTRICA Diagrama em blocos do Firmware: 8-23

9 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Resultados 9-23 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:

10 ENGENHARIA ELÉTRICA Erro Médio Quadrático: Para a coleta dos resultados foram avaliados os seguintes valores de frequência: 125Hz, 125kHz, 250kHz, 380kHz e 500 kHz

11 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Onda Senoidal: 11-23

12 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Onda Triangular: 12-23

13 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Onda Quadrada: 13-23

14 ENGENHARIA ELÉTRICA Sinais Arbitrários: 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.

15 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Sinais Arbitrários: Para a coleta dos resultados foram avaliados os seguintes valores de frequência: 125Hz, 75kHz, 100kHz, 150kHz e 210 kHz

16 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultado Onda Arbitrária: 16-23

17 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultado Onda Arbitrária: 17-23

18 ENGENHARIA ELÉTRICA Resultados Onda Arbitrária: 18-23

19 ENGENHARIA ELÉTRICA 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

20 ENGENHARIA ELÉTRICA Referências: Referências: [1] MAITELLI, A. L. – Apostila de Controladores Lógicos Programáveis – UFRN, Natal-RN, [2] Direct-Digital Frequency Synthesis; a basic tutorial; Osicom Technologies Inc, Disponível em. [3] GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo : McGraw-Hill do Brasil, [4] A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis, Tutorial, Analog Devices Inc.,1999. Disponível em:. files/tutorials/ DDS_Tutorial_rev pdf [5] CLÁUDIO, Dálcidio M. e MARINS Jussara M. Cálculo Numérico e Computacional - Teoria e Prática, São Paulo: Ed: Atlas, [6] TOCCI, Ronaldo J. WIDMER, Neal S. SISTEMAS DIGITAIS: Princípios e Aplicações. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, [7] CANZIAM, Edmur. Comunicação Serial – RS232. Cotia, Disponível em.

21 ENGENHARIA ELÉTRICA [8] NXP – LPC2378, Data Sheet. Disponivel: [9] UNICID. Linguagens de Programação. São Paulo, Disponível em:. [10] 64-Kbit (8 K × 8) Static RAM CY7C185, Data Sheet. Disponível: [11] CYPRESS – CY7C185, Data Sheet. Disponível: [12] NXP – 74HCT373, Data Sheet. Disponível: [13] NXP – 74HC590, Data Sheet. Disponível: [14] NXP – 74HCT02, Data Sheet. Disponível: [15] NXP – 74HCT02, Data Sheet. Disponível: [16] NXP – 74HCT32, Data Sheet. Disponível: [17] NATIONAL INSTRUMENTS – LM7171, Data Sheet. Disponível:

22 ENGENHARIA ELÉTRICA Video do Projeto: Video do Projeto: 22-23

23 ENGENHARIA ELÉTRICA Obrigado. Obrigado


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