AC-723 – MÉTODOS EXPERIMENTAIS PARA

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1 AC-723 – MÉTODOS EXPERIMENTAIS PARA
TURBINA A GÁS - Prof.(a) Cristiane Martins Instituto Tecnológico de Aeronáutica Divisão de Eng. Aeronáutica / Dept. de Propulsão 07/2010 Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

2 Acesse para baixar os arquivos de aulas ftp://161.24.15.247/Cristiane/
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3 Introdução a Aquisição de Dados Descrição do curso
Conceitos básicos de instrumentação e aquisição de dados. Introdução ao ambiente do LabVIEW, características, programação gráfica de fluxo de dados e interfaceamento com instrumentos externos. Ao final do curso, os estudantes poderão criar aplicações para adquirir, processar, mostrar e estocar dados em sistemas reais. Serão capazes de gerar sinais analógicos e digitais para controlar instrumentos externos através de conversores analógicos/digitais utilizando placas específicas. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

4 •Sistemas de Aquisição de Dados são presentes no cotidiano:
INTRODUÇÃO •Sistemas de Aquisição de Dados são presentes no cotidiano: —Medição de Consumo de Água e Luz —Exames e Diagnósticos Médicos —Pesquisas de Opinião Pública •Na Engenharia —Pesquisas de Laboratório —Teste e Medição —Automação e Controle Industrial Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

5 INTRODUÇÃO Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

6 Arquitetura dos Sistemas de Aquisição de Dados
“Todos os elementos devem interagir entre si” Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

7 Sinal Analógico – Sinal contínuo no domínio do tempo, as variáveis são
observadas de forma direta sem passar por processos de codificação. Em um intervalo definido de tempo existem infinitas amostras do sinal. Reflete fielmente o fenômeno físico. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

8 Sensor/Transdutor - Realiza a detecção da variável física e a converte
em um sinal mais apropriado para medição, normalmente mecânico ou elétrico. O sensor deveria ser, idealmente, insensível a cada uma das outras possíveis entradas interferentes não desejadas Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

9 CONDICIONADORES DE SINAIS
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10 CONDICIONADORES DE SINAIS
Amplificacão Quando um sinal é amplificado, a amplitude do sinal é aumentada. Convertendo um sinal de 0-10mV para 0 -10V é um exemplo de amplificação. Isolação Elétrica Isolação elétrica impede trajetória galvânica entre entrada e saída. Isto é, não existe nenhuma ligação física entre a entrada e a saída. A entrada é normalmente transferida para a saída através da conversão de um sinal ótico ou magnético que ao chegar na saída é reconstruído. Impedindo a trajetória galvânica entre entrada e saída, sinais indesejáveis de uma linha de entrada são evitados de passar através da saída. Isolação é exigida quando uma medida precisar ser realizada em uma superfície com uma voltagem muito acima do terra. Isolação também é utilizada para evitar loops de terra. Linearização Converte um sinal de entrada não-linear em um sinal de saída linear. Comum em sinais de termopares. Compensação de Junta Fria Usado para termopares. O sinal de termopar é ajustado para flutuações de temperatura local. Excitação Muitos sensores exigem alguma forma de excitação para operarem. Strain gages são exemplo típico. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

11 Sinal Digital – Apresenta valores discretos (descontínuos) no tempo e amplitude.
Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e o conjunto de valores que pode assumir é finito. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

12 Discretização/Quantização – É o processo de atribuição de valores discretos
para um sinal cuja amplitude varia entre infinitos valores. Uma grandeza é dita quantizada, ou discreta, quando não apresenta valores contínuos, podendo haver repetições ou interpolações. 1 1 1 1 1 0 1 0 1 Níveis Quânticos Temo 3 BITS de informação => 23 possibilidades de codificação =>8 counts 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

13 Sistema de Aquisição de Dados
Sistema de Distribuição de Dados Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

14 Vejamos, como exemplo, medidas de temperatura com termopares.
Por quê é necessário amplificar sinais elétricos obtidos pelos sensores? Vejamos, como exemplo, medidas de temperatura com termopares. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

15 Termopares São formados pela junção de elementos metálicos distintos que, devido à suas características eletrônicas, geram uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial depende da temperatura e está tabelada para diversos pares de metais (termopares). Para se realizar uma medida deve-se ter uma junção em temperatura conhecida e outra no ponto onde se pretende medir. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

16 Termopares Com o auxílio de uma tabela ou da expressão analítica da voltagem em função da temperatura, encontra-se a informação desejada. 􀂾 Tipicamente obtêm-se sinais da ordem de 40µv/ C . Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

17 Termopares Caso se queira medir temperaturas com exatidão próxima a 0,1o C, é necessário medir voltagens com exatidão de, pelo menos, 5 µv. A forma de evitar o uso de voltímetros, ou outros sistemas de leitura, com a exatidão anterior, pode se fazer uso de amplificadores que transformem o sinal de saída em valores mais fáceis de serem medidos. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

18 Strain gage - exemplo o circuito apresentado pode ser montado
com um ou mais de seus resistores sendo Strain Gauges, de forma que se possa obter uma voltagem Vp que indique a deformação imposta ao sensor. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

19 Tubo de Pitot Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

20 SENSOR A natureza do sinal produzido – tensão, frequência, impedância, etc..determina qual espécie de condicionamento de sinal será necessário. Susceptibilidade a ruído, efeito de carregamento Como o sensor será calibrado em relação a grandeza física. Problemas de repetibilidade. Tipo de fonte alimentação Sensor e suas características devem ser minuciosamente conhecidos Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

21 Sensores

22 Sensores Objetivo: Apresentar os conceitos básicos associados aos elementos primários de um sistema de medição, enfatizando-se as características inerentes à sensores.

23 Sensores Sumário Sistema de medidas Elementos Funcionais Definições
Tipos de Sensores Características Estáticas de Sistemas de Medição Características Dinâmicas de Sistemas de Medição Características Ambientais Confiabilidade

24 1. Sistemas de Medidas

25 2. Elementos Funcionais Elemento sensor  primário Estágio Sensor/Transdutor Elemento conversor de variável Estágio Sensor/Transdutor Elemento manipulador de variável Estágio Intermediário Elemento transmissor de dados Estágio Intermediário Elemento apresentador de dados Estágio Final Elemento armazenador/reprodutor de dados Estágio Final

26 2. Elementos Funcionais Estágio sensor/transdutor - Realiza a detecção da variável física e a converte em um sinal mais apropriado para medição, normalmente mecânico ou elétrico. O sensor deveria ser, idealmente, insensível a cada uma das outras possíveis entradas interferentes não desejadas. Estágio intermediário - Realiza uma modificação do sinal oriundo do estágio anterior através de amplificação, filtragem, etc. Isto é, o estágio intermediário deve realizar a transdução da informação para torná-la aceitável através da filtragem do sinal para remover ruídos, e amplificação do sinal, ou seja adequação do seu nível ao do sistema de armazenagem e mostrador. Estágio final - Realiza a apresentação final dos dados, o seu armazenamento e, se necessário, o controle da variável medida. Isto é, no estágio final está o mostrador (ou display), o banco de memória onde dados são armazenados e o controle do processo.

27 2. Elementos Funcionais Elemento sensor  primário - Recebe a informação do meio físico medido e gera um sinal de saída que depende de algum modo da quantidade medida. Elemento conversor de variável - Converte o sinal de saída do elemento sensor primário em um outro sinal mais apropriado para a medição, sem entretanto alterar a informação contida no sinal original. Elemento manipulador de variável - Opera uma mudança no valor numérico associado ao sinal de saída do elemento conversor de variável segundo uma regra precisamente definida, mantendo entretanto a natureza física do sinal. Elemento transmissor de dados - Transmite dados entre os elementos funcionais do sistema de medição quando estes se encontram fisicamente separados. Elemento apresentador de dados - Coloca os dados em uma forma reconhecida por um dos sentidos humanos (pelo observador) para efeito de monitoramento, controle ou análise. Elemento armazenador/reprodutor de dados - Armazena os dados de maneira não necessariamente reconhecida pelos sentidos.

28 Abordagem mais clássica feita com elementos Transdutores mecânicos.
2. Elementos Funcionais Abordagem mais clássica feita com elementos Transdutores mecânicos. i.e. Doeblin

29 3. Definições TRANSDUTORES - São dispositivos que convertem uma forma de energia ou quantidade física em outra, muitas vezes esta energia ou quantidade física são as mesmas. A energia ou estímulo determina a quantidade do sinal. SENSORES - São dispositivos usados para detectar, medir ou monitorar fenômenos físicos, tal como: temperatura, radiação, etc., respondendo a estes estímulos e transmitindo a informação para inicializar sistemas ou controlar operações. DETETORES - São dispositivos usados para sentir a presença das coisas como calor, radiação ou qualquer outro fenômeno físico.

30 4. Tipos de Sensores Transdutores Ativos - Necessitam alimentação externa. Strain-gages, Células de Carga, transdutores Fotoelétricos. Transdutores Passivos - Não necessitam de fonte externa, ddp gerada devido as características do material que são fabricados. Termopares, Cristais Piezoelétricos, Células Fotovoltaicas. Transdutores Invasivos - São aqueles que tem contato e apresentam interação fisico-quimico com o processo onde se efetua a medida. Transdutores Passivos - São aqueles que tem interação fisico-quimico com o processo onde se efetua a medida.

31 5. Características Estáticas de Sistemas de Medição
Faixa de Medição (Range): Valor Máximo e Mínimo. Extensão (Span): Máxima variação de entrada ou saída. Não-Linearidade: Máxima variação em relação ao eixo linear, expressa em % do fundo de escala. Histerese: Diferença de valores obtidos do sinal de saída em relação ao sinal de entrada durante o incremento e decremento de valores de entrada. Sensibilidade: E a relação (taxa) de troca entre o sinal de saída e entrada. Resolução: Mínima variação do sinal de entrada necessária para que ocorra uma alteração do sinal de saída. Carga: Impedância. Repetibilidade: Relacionado com o operador.

32 5. Características Estáticas de Sistemas de Medição
Precisão: Qualidade da medição que representa a dispersão dos vários resultados, correspondentes a repetições de medições quase iguais, em torno do valor central. Exatidão: Qualidade da medição que assegura que a medida coincida com o valor real da grandeza considerada. O valor representativo deste parâmetro é o valor médio. Ganho: O ganho de um sistema ou instrumento define-se como a saída divida pela entrada. Off-set: Define-se como o desvio de zero do sinal de saída quando a entrada é zero. Drift: Descreve a mudança da leitura em zero do instrumento com o tempo. Banda de erro estática: leva em conta todos os efeitos que causam desvio em relação ao instrumento ideal.

33 6. Características Dinâmicas de Sistemas de Medição
Estão relacionadas com a resposta do elemento transdutor com relação a variações do mesurando com o tempo, estão definidas como a faixa operacional do elemento transdutor. Resposta em Freqüência; Constante de Tempo; Amortecimento; Overshoot; Freqüência Natural.

34 Tomando-se como referência a
Dinâmica do teste de abertura da coifa e painel solar. Tomando-se como referência a O tempo de abertura dos painéis era medido por um sensor de deslocamento linerar. Quando a coifa atingia aproximadamente 45º liberava-se a abertura do painél. O tempo devia ser controlado pois quando o painel estivesse totalmente distendido, o conjunto ainda necessitaria manter o Spin que poderia ser reduzido tanto pelo movimento da coifa quanto do painel solar.

35 O dispositivo empregado para efetuar a medição:
Deslocamento Linear. O dispositivo empregado para efetuar a medição: Durante os ensaios, verificou-se que o resultado obtido permanecia inalterado após algumas repetições. Dessa forma, ao alterar a tensão na mola obtiveram comportamentos diferentes. Verificaram, portanto, que a resposta dinâmica do sensor não estava compatível com a abertura do sistema.

36 7. Características Ambientais
Afetam as características estáticas e dinâmicas de um transdutor. Ensaios realizados em campo; Temperatura; Vibração; Aceleração; Montagem.

37 8. Confiabilidade Vida Operacional: Tempo mínimo de vida, operação continua ou ciclos sem alterar o desempenho dentro das tolerâncias especificadas. Ciclo de Vida: Número mínimo de excursões de fundo de escala ou escala parcial sem alterar o desempenho alem das tolerâncias especificadas.

38 Elementos de um Sistema de Aquisição de Dados
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39 Tipos de Sistemas de Aquisição de Dados
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40 CONDICIONAMENTO DE SINAIS SCXI
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41 Bits, Bytes e Words Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

42 Quantização em Amplitude
É o processo de representar um sinal contínuo por um número finito de estados discretos O sistema binário é o padrão utilizado para processar sinais digitais, onde o grupo de códigos consiste de npulsos indicando ou estado ligado (1) ou desligado (0) Nos conversores analógico-digital, a faixa de tensão é padronizada. A maioria dos conversores utilizada tensões padrões bipolar de +/-2.5, +/-5 e +/-10 V, ou utilizam tensões unipolares de 0 a 5 V ou de 0 a 10 V. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

43 Quantização Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

44 Nível de quantização ou largura do código
O nível de quantização Q é a faixa compreendida entre dois pontos de decisão adjacentes Onde FSR é o fundo de escala Se FSR = 10 V e n=3, então temos Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

45 RESOLUÇÃO Os conversores ADC comumente encontrados possuem resolução de 8, 12 e 16 bits, correspondentes a 256, 4096 e níveis de quantização Como já visto, um conversor de alta resolução (muitos números de bits) tem um nível de quantização ou largura de código pequena O nível de quantização, e portanto, a resolução do conversor pode ser modificada adicionando-se um amplificador antes do conversor AD. Assim, o nível de quantização será: Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

46 Questão Um termômetro pode ser utilizado como sensor de temperatura em um sistema de aquisição de dados? Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

47 Exemplo – aquisição de sinais sísmicos
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48 Exemplo – aquisição de sinais sísmicos (cont)
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49 Aquisição - Hardware Durante a escolha de um sistema de aquisição de dados, algumas considerações devem ser observadas. Nos slides seguintes, um resumo sobre o sistema de comunicação entre placa de aquisição de dados e o computador. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

50 Hardware - Interligações
Como é realizada a comunicação entre diferentes dispositivos em um computador?? Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

51 Interligação duas formas básicas de interligar as unidades de um sistema de computador: Ligação Dedicada e Barramento. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

52 Interligação - Ligação dedicada
Ligação serial padrão RS232 entre um computador e um terminal. Para cada terminal adicional é necessário incluir uma nova interface serial e a fiação serial. Ligação paralela padrão Centronics entre um microcomputador e uma impressora. Para adicionar uma nova impressora é preciso instalar outra interface e novos cabos. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

53 Interligação - Barramento
A ligação por barramento utiliza um único conjunto de fios para interligar diversas unidades de um sistema de computadores. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

54 Aquisição de dados x barramentos
Quando for decidir sobre um sistema de medida, o tipo de barramento deve ser considerado. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

55 Barramentos

56 Como funciona cada um destes mecanismos?
Para a comunicação entre CPU e dispositivos de entrada/saída são usados os mecanismos de polling, interrupção e DMA. Como funciona cada um destes mecanismos? Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

57 Polling: neste mecanismo o processador, quando deseja fazer uma operação de entrada/saída, programa o dispositivo para que realize a tarefa. Uma vez isto feito o processador retorna a suas atividades normais e, de tempos em tempos, ele “questiona” o dispositivo para saber se a tarefa foi realizada. Quando ‘’terminada’’ o processador conclui a operação. Interrupção: neste mecanismo o processador, quando deseja fazer uma operação de entrada/saída, também programa o dispositivo para que realize a tarefa. Uma vez isto feito o processador retorna a suas atividades e, quando a tarefa se realiza, o dispositivo interrompe o processador para avisar. O processador poderá então concluir a operação. DMA: o DMA é um dispositivo que auxilia a transferência de dados. Quando o processador deseja fazer uma operação de entrada/saída, ele programa o DMA com informações tais como número de bytes para transferir, endereços da fonte e do destino e tipo de operação. Uma vez isto feito o processador retorna a suas atividades. Quando o DMA termina a tarefa ele avisa ao processador e este poderá então concluir a operação Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

58 ** termo DMA é um acrônimo para a expressão em inglês Direct memory access.
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59 Barramento?? O que é um barramento (bus) e quais são os sinais transmitidos nele? Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

60 Barramento Bus é um conjunto de condutores elétricos em um computador que permite a comunicação entre vários componentes do computador, tais como; CPU, memória, dispositivos de I/O. Que sinais trafegam no barramento? dados relógio endereços sinais de controle Bus standard (protocolo) é um conjunto de regras que governam como as comunicações no barramento serão efetuadas. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

61 Barramento Vantagens Desvantagens
Baixo custo na comunicação entre componentes, desde que um simples conjunto de fios é compartilhado em múltiplo sentidos Versatilidade, que permite a fácil adição de novos dispositivos no computador Desvantagens Criação de engarrafamento (bottleneck) na comunicação, limitando a máxima vazão de dados (throughput) para dispositivos de I/O. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

62 Os barramentos podem ser caracterizados por diversos fatores tais como:
Funcionalidade; Características de acesso; Dispositivos a ele acoplados; Temporização; Características Elétricas etc.. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

63 Barramento - classificação
Quanto à Funcionalidade Linhas de dados (barramento de dados) - fornecem o meio de transmissão de dados entre os módulos do sistema. Linhas de endereço (barramento de endereços) - usadas para designar fonte e destino dos dados do barramento de dados. Linhas de controle (barramento de controle) - usadas para controlar o acesso e o uso de linhas de dados e endereços. CPU I/O Memória Barramento de dados Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010 Barramento de endereços Barramento de controle

64 Barramento – classificação (cont)
Características de acesso Todo dispositivo de memória ou I/O deve ser exclusivo no acesso ao barramento. A seleção é feita através de sinais especiais de controle como: Memory Read Memory Write I/O Read I/O Write Todo dispositivo deve escrever no barramento através de “buffers Tristate”. entrada de dados saída de dados Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010 controle

65 Barramento – classificação (cont)
Quanto aos dispositivos a ele acoplados Barramentos de Memória (CPU-memory buses) Barramentos de Entrada e Saída (CPU-I/O buses) Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

66 Barramentos – classificação
Quanto a características elétricas Barramento com terminação simples Os níveis lógicos 0 e 1 são representados comparando a tensão de cada fio com um padrão comum (chamado “terra”). Barramento diferencial Usa dois fios para cada sinal lógico. A diferença de tensão entre eles, positiva ou negativa, representa os níveis lógicos. Com isso espera-se minimizar ruídos externos induzidos nos fios, assumindo que essa indução ocorre nos dois fios e portanto se anulam quando a diferença é calculada. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

67 Barramento - Classificação
Quanto à temporização Barramento síncrono Este tipo de barramento exige que todo o tráfego de dados e controle seja sincronizado sob uma mesma base de tempo chamado de relógio (clock) Barramento assíncrono O controle ocorre exclusivamente por meio de sinais trocados entre os dispositivos. Os ciclos de barramentos podem ter qualquer duração e não precisam ser iguais para todos as situações. São barramentos mais rápidos que os síncronos. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

68 Barramento Dispositivos
Ativos ou Mestres - dispositivos que controlam o protocolo de acesso ao barramento para leitura ou escrita de dados Passivos ou Escravos - dispositivos que simplesmente obedecem a requisição do mestre. Exemplo: - CPU ordena que o controlador de disco leia ou escreva um bloco de dados. A CPU é o mestre e o controlador de disco é o escravo. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

69 Barramento - Arbitragem
O que acontece quando dois ou mais dispositivos querem se tornar mestres do barramento ao mesmo tempo? Pode existir uma inviabilidade de operações (caos) do sistema se não houver um mecanismo adequado de arbitragem do barramento. A arbitragem decide qual mestre terá o controle do barramento num dado instante Arbitragem centralizada Arbitragem descentralizada Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

70 Barramento - Arbitragem Centralizada
Arbitragem no barramento PCI (centralizado) Exemplo para três dispositivos O árbitro decide qual mestre controla o barramento Árbitro PCI GNT REQ Disp. PCI A PCI B PCI C Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

71 Por que em máquinas modernas são usados dois, três ou mais barramentos
Como os dispositivos que compõe um processador têm velocidades muito diferentes (até 1 milhão de vezes maior ou menor) o uso de apenas um barramento para conectar todos eles se torna ineficiente. Neste caso, os dispositivos mais lentos, quando ocupam o barramento, impedirão a operação dos mais velozes por um tempo grande. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

72 Tipos de barramentos de dados
ISA bus EISA bus VL Local bus PCI bus IDE EIDE SCSI Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

73 Barramento convencional
barramentos registradores barramento do sistema ALU placa de memória placa de E/S placa de E/S barramento interno co-processador Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

74 ISA Bus ISA bus - Industry Standard Architecture Características
Lançado por volta de 1984 pela IBM no PC-AT, o barramento ISA virou um barramento padrão utilizado por todos os demais fabricantes de clones IBM na época. Características Conecta CPU, memória e dispositivos de E/S Barramento de 16 bits (2 bytes) Frequência de operação de 8 MHz Taxa de 8MB/s (dois pulsos de clock por transação de modo a manter compatibilidade com o barramento do PC-XT, o XT-bus, que era de 8 bits) Permite mais de um mestre mas de forma precária Extensões => Plug-and-Play ISA Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

75 ISA bus - Standard System
Memória CPU Controlador de barramento ISA bus ISA slots Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

76 EISA bus EISA bus - Extended ou Enhanced ISA
Desenvolvido por volta de 1987 por 9 competidores da IBM, para melhorar a performance e competir com o barramento MCA (Micro-Channel Architecture) lançado pela IBM. Características Compatível com ISA Extensão para 32 bits de dados (4 bytes) Relógio de 8 MHz Taxa de 32MB/s (1 pulso de clock por transação) Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

77 EISA bus - Extended ISA Memória CPU 32 bits EISA bus EISA slots
Controlador de barramento EISA bus EISA slots Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

78 VL - VESA Local Bus VL Bus - VESA (Video Electronics Standards Association) CPU (33 MHz) e dispositivos de alta performance (ex. placa de vídeo) em barramento (E)ISA => gargalo Características Barramento conectado diretamente à CPU => velocidade do barramento = velocidade da CPU. Dependente do tipo de CPU usado (80486) 32 bits no barramento de dados. Suporta apenas 2 cartões => outras expansões devem ser feitas via barramento ISA ou EISA. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

79 VL Local bus Memória CPU VL-VESA Local bus EISA bus ou ISA bus
Controlador de barramento EISA bus ou ISA bus ISA ou EISA slots Memória VL-VESA Local bus Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

80 PCI Bus (Peripheral Component Interconnect)
Definido pela Intel para estabelecer um padrão de barramento de alta performance que permitisse diferenciações na implementação. Características Barramento síncrono. Arbitragem centralizada 32 ou 64 bits, 33 MHz (ou 66MHz, na versão 2.1). Dados e endereços são multiplexados. 133 MB/s (4 bytes x 33MHz) até 533 MB/s (8 bytes x 66 MHz) Cada controlador permite cerca de 4 dispositivos Plug-and-Play Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

81 PCI bus - Características
Controlador do PCI e interfaces das placas de expansão são independentes (isso não acontece com o VL-bus). Transição eficiente para futuras gerações de processadores e multiprocessadores. Permite que CPUs diferentes usem este barramento (ex. computadores Macintosh) fazendo com que fabricantes de placas de expansão possam vender para qualquer sistema com barramento PCI. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

82 PCI Bus CPU Cache PCI bus LAN SCSI DRAM PCI slots EISA bus ou ISA bus
Bridge/ Cont. de memória DRAM PCI bus Bridge para o ISA ou EISA LAN PCI slots SCSI EISA bus ou ISA bus Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010 ISA ou EISA slots

83 Barramento - conclusão
Barramentos são, basicamente, um conjunto de sinais digitais com os quais o processador comunica-se com o seu exterior, ou seja, com a memória, chips da placa-mãe, periféricos, etc. Para que os periféricos (placas em geral) possam usar esses barramentos, é necessário que cada placa (de vídeo, de som, modem, aquisição de dados etc) seja compatível com um determinado tipo de barramento. Sendo assim, para que haja o uso do mesmo, é necessário encaixar a placa num conector presente na placa-mãe, conhecido por slot. Cada barramento, possui um forma de slot diferente. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

84 Nos computadores, podem co-existir diferentes barramentos, como o VLB, EISA e o PCI.
Existiram os barramentos proprietários, que consistiam em barramentos de, geralmente, 32 bits, que certos fabricantes criaram para a conexão de placas especiais à seus produtos. O grande problema desses barramentos, que foi inclusive, o motivo de sua extinção, era a falta de padronização. Ou seja, se uma pessoa adquirisse uma placa de um fabricante A com um slot proprietário, não poderia conectar neste slot, uma placa qualquer de um fabricante B. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

85 Hardware – aquisição de dados
Conclusão 1 – Na compra de uma placa de aquisição de dados considere sempre o tipo de barramento, principalmente em sistemas que exigem alta velocidade. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

86 Hardware – placas / exemplo
vazão de dados O tamanho do barramento, conhecido como comprimento, width, determina quantos dados poderão ser transferidos de uma única vez. A velocidade desta transferência é controlada pelo clock do barramento. Clocks altos permitem transferência rápida. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

87 Placas de aquisição - exemplo
USB Profissional PCI USB Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

88 Aquisição – software Antes Diferentes fabricantes com diferentes softwares de aquisição, em geral do tipo ‘dedicado’. Hoje Padronização Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

89 1.2 Como funciona o LabVIEW? 1.3 Utilização 1.3 LabVIEW Básico
Introdução ao LabVIEW 1.1 O que é o LabVIEW 1.2 Como funciona o LabVIEW? 1.3 Utilização 1.3 LabVIEW Básico 1.4 Ambiente LabVIEW 1.5 Paleta de Ferramentas 1.6 Paleta de Controle 1.7 Paleta de Funções 2. Técnicas 2.1 Conectando objetos 2.2 Fio Tracejado 2.3 Criar Constantes e Indicadores 2.4 Context Help (ajuda resumida) 2.5 Executar uma VI 2.6 Abrindo e Salvando VIs 2.7 Técnicas para encontrar erros 2.7.1 Utilização do ''Probe data'‘ 2.7.2 Utilização do ''Highlight Execution'‘ 2.8 Construindo uma VI 2.8.1 Painel Frontal 2.8.2 Diagrama de Blocos 3. Dicas úteis Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

90 1.1 O que é o LabVIEW LabVIEW é uma linguagem de programação gráfica pertencente à National Instruments. O Acrónimo vem de "Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench". A primeira versão surgiu em 1986 para o Macintosh. Hoje existem ambientes de desenvolvimento integrado também para Windows, Linux e Solaris. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

91 Voltando no tempo.... O processo de escrever e compilar um programa era exatamente um conjunto literal de passos que o programador tinha que realizar digitando os comandos. O processo era assim: Escrever o código fonte em um editor de texto. Salvar o código fonte em um arquivo Executar um compilador para produzir arquivos de código-objeto a partir de código-fonte. Executar um linkeditor para produzir um arquivo executável final, a partir dos diversos arquivos de código objeto. Atualmente estes passos não mudaram muito, mas todas as ferramentas que os programadores costumavam executar a ‘mão’ estão agora geralmente unidas em um único pacote de software chamado de ambiente de desenvolvimento integrado (IDE). Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

92 1.2 Como funciona o LabVIEW?
LabView fez do conceito de virtual instrument (VI) uma realidade prática. O objetivo em instrumentação virtual é utilizar um computador de uso geral para imitar instrumentos reais com seus controles e mostrados particulares, mas acompanhados da versatilidade inerente de software. Ao invés de comprar um registrador, um osciloscópio e uma analisador de espectro, você poderá comprar um conversor analógico digital de alta performance e utilizar um computador que rodando o LabVIEW simula todos estes instrumentos. O conceito de VI é o fundamento do LabVIEW, por isso os programas escritos no ambiente LabVIEW são chamados de Virtual Instruments (VI). Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

93 1.3 Utilização O principal campo de aplicação do LabVIEW é na técnica de medição e na Automatização. A programação é feita através do modelo data flow, que oferece a esta linguagem vantagens para a aquisição de dados e sua manipulação. O programa não é lido por um intérprete, mas sim compilado. Deste modo, a sua performance é comparável com a linguagem de alto nível. A sua linguagem gráfica é chamada de "G". Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

94 1. Familiarizar-se com o ambiente.
1.4 LabVIEW Básico Três passos: 1. Familiarizar-se com o ambiente. 2. Familiarizar-se com as funções LabVIEW. 3. Aprender como desenvolver uma aplicação. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

95 LabVIEW 7.1 Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

96 Tools>>Advanced>>Edit Pallete Views
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97 terminais como ícones Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

98 Tools >> Options >>
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99 Painel Frontal x Diagrama de Blocos
1.5 Ambiente LabVIEW Painel Frontal x Diagrama de Blocos Ambos lado a lado. Repare que Painel Frontal possui fundo cinza enquanto Diagrama de Blocos branco. Para que a tela apareça neste formato clique em Windows>>Tile Left and Right ou simplesmente Ctrl + T Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

100 Menus • Pull Down Menus LabVIEW Pop-up Menus Windows Sun
HP-UX - Clique no objeto com botão direita do mouse Pages 1-10 to 1-14: Pull-down menus contain options common to most Windows applications, as well as others that are particular to LabVIEW. Explain the menus using the computer: Don’t go into great detail. Discuss the “high points.” * Convert CVI fp and Update VXIp&p driver (File) converts LabWindows/CVI DLL and fp files and VXIplug&play DLLs to LabVIEW VIs or VI libraries. * Show Profile Window (Project) - Can be used for benchmarking. * Edit Control & Functions palette (Edit) - Can be used to design your own palettes. * Find (Project) - Find LabVIEW VIs, functions, and objects in memory. After you discuss the Help menu, point out that the Online Reference includes all menu details. Point out the Technical Support Form and DAQ Navigator in the Help menu. Show how to Pop up on an object. NOTA: Os links podem ser de dois tipos: Jump, quando a página inteira é substituída; Pop-up, quando um janela sobreposta apresenta a informação desejada e após fechada retorna a página que a chamou. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

101 Virtual Instruments (VIs)
Front Panel Controles = entradas Indicadores = saídas Block Diagram Acompanha “programa” Componentes “wired” Page 1-2: LabVIEW programs are called virtual instruments (VIs). Stress that controls equal inputs, indicators equal outputs. Each VI contains three main parts: Front Panel – How the user interacts with the VI. Block Diagram – The code that controls the program. Icon/Connector – Means of connecting a VI to other VIs. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

102 selecione: Windows>>Show Tools Palette
1.6 Paleta de ferramentas (tools palette) _ interage tanto no Painel Frontal quanto no Diagrama de Blocos selecione: Windows>>Show Tools Palette Utilizada para editar as VIs. Pressionando a tecla <Tab> altera-se as ferramentas comumente mais utilizadas na janela ativa. Os ícones que compõe esta paleta: Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

103 Opera controles e funções
Posiciona Objetos Edita textos Conecta objetos Abre a paleta disponível na janela ativa Rola a imagem sem a utilização da barra de rolagem Marca breakpoint Cria pontas de prova Copia cor Edita cor Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

104 DICA: Para trocar rapidamente entre ferramentas usar a tecla TAB
DICA: Usar tecla de ESPAÇOS para trocar entre Operate & Position no painel frontal e Wire & Position no diagrama de blocos Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

105 1.7 Paleta de Controle (controls palette)
selecione: Windows>>Show Controls Palette A paleta de controle consiste de ferramentas como indicadores e controles e é utilizada para editar o painel frontal. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

106 • Por exemplo, na paleta Controls existe uma sub-paleta Numeric,
• Cada item de uma paleta com uma seta preta no canto superior direito tem uma sub-paleta • Por exemplo, na paleta Controls existe uma sub-paleta Numeric, onde se podem selecionar diferentes formas de indicadores e controles Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

107 • Esta permanecerá no mesmo local depois do mouse ter deslocado
• Usando o pino presente no canto superior esquerdo de cada paleta é possível fixar a paleta • Esta permanecerá no mesmo local depois do mouse ter deslocado • Facilita a colocação de diversos objetos da mesma paleta Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

108 selecione: Windows>>Show Functions Palette
1.8 Paleta de Funções selecione: Windows>>Show Functions Palette A paleta de funções consiste de ferramentas como indicadores e controles e é utilizada para editar o diagrama de blocos. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

109 • Cada função ou VI só é executada quando
Dataflow Programming • Cada função ou VI só é executada quando todas as entradas são conhecidas • No LabVIEW não existem variáveis como nas linguagens de programação de texto Os fios são as variáveis • A cada fio está associado um tipo de dados (inteiro, boolean, string, etc…) Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

110 Diagrama de Blocos (Fios)
• Os fios finos representam variáveis escalares, enquanto que arrays de uma dimensão são representados por linhas grossas e arrays de duas dimensões por linhas paralelas • Waveforms são trilhos marrons Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

111 • Os dados numéricos são representados por fios laranja (reais) e azuis (inteiros)
• Booleanas são verdes • Strings são rosa Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

112 Neste tópico veremos algumas técnicas para programação em LabVIEW.
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113 2.1 Conectando objetos (somente no diagrama de blocos)
Para conectar um terminal a outro selecione o ''conecta objetos'', clique uma vez sobre a saída do primeiro objeto, mova o mouse até a entrada do segundo objeto e clique novamente. A definição para quem é o primeiro e quem é o segundo objeto independe para o funcionamento. Quando o ''conecta objetos'' está sobre um terminal, a área do terminal pisca indicando que o clique liga o fio no terminal. Um exemplo de ligação é mostrado na Figura Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

114 2.2 Fio tracejado Um fio tracejado representa uma ligação incompatível. Você pode ter um fio tracejado por uma série de razões, como conectar dois controles, ou uma fonte com saída de dados incompatíveis (por exemplo, gerar dados numéricos e utilizar indicadores booleanos). Para removê-los escolha edit>>remove bad wires ou simplesmente CTRL + B. Não confunda fio tracejado com pontuado. O pontuado representa um dado tipo booleano. Abaixo um exemplo de fio tracejado (indica erro) ao lado de uma ligação pontuada. Selecionando e apagando fios Para selecionar um fio escolha a ferramenta ''posiciona objetos'' clique sobre o fio e <delete>. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

115 2.3 Criar constantes e Indicadores
Para objetos atuando como entradas ou saídas no diagrama de blocos, o LabVIEW possui uma forma de se criar uma constante ou indicador sem a necessidade de utilizar a paleta de funções. Posiciona-se o mouse sobre o terminal que se deseja criar uma constante ou indicador, clica-se, com o botão direito do mouse, sobre este terminal e seleciona create>>control ou create>>constant ou ainda create>>indicator. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

116 2.4 Context Help (ajuda resumida)
O Context Help é uma janela, que se pode abrir no LabVIEW, que fornece um pequeno resumo sobre qualquer objeto do programa. Pode-se abrir o Context Help selecionado Help>>Show Context Help ou através Ctrl+H e posionando o mouse sobre o objeto. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

117 2.5 Executar uma VI 1. Deixar o painel frontal ativo clicando sobre a janela ou escolhendo windows>>show front painel. 2. Execute uma VI clicando ''run button'' na barra de ferramentas do painel frontal. 3. Caso deseje executar repetidamente, clique sobre o ''continuous run button''. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

118 2.6 Salvando e abrindo VIs Você pode salvar uma VI em um arquivo qualquer no diretório de sua escolha. Com o LabVIEW você também tem a opção de salvar várias VIs em um único arquivo utilizando a função SubVI que será apresentada. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

119 2.7 Técnicas para encontrar erros (debbugging)
2.7.1 Utilização do ''Probe data'‘ Uma forma de encontrar erros é lendo os sinais em toda a VI. Para ler um sinal em um ponto específico pode-se utilizar uma ponta de prova. "Probe data'‘ que está disponível na paleta de ferramentas. Basta selecioná-lo e clicar sobre o ponto do fio que se quer conhecer o valor 2.7.2 Utilização do ''Highlight Execution'‘ Esta ferramenta permite a visualização do fluxo do sinal no diagrama de blocos. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

120 2.8 Construindo um VI Iremos agora construir um VI para simular dados de temperatura e , em seguida, será realizada a leitura e a conversão de Fahrenheit para Celsius. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

121 2.8.1 Painel frontal ( Como se deseja a visualização?)
1. No painel frontal selecione File>>New VI ou na tela de inicialização clique em New VI. 2. Insira um indicador gráfico selecionando na paleta de controle Graph>>Waveform Chart. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

122 Abaixo o Painel frontal à direita
Abaixo o Painel frontal à direita. Repare que no diagrama de blocos aparece a representação do indicador gráfico. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

123 Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

124 Exercícios Construir um VI para soma de dois números. Quando a soma for negativa acenda um LED. 2. Construa um VI que compare dois números e ascenda um LED quando os números forem iguais. 3. Construa um VI para a equação trigonométrica: sen2x + cos2x = 1 Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

125 1. Construir uma VI para soma de dois números
1. Construir uma VI para soma de dois números. Quando a soma for negativa acenda um LED. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

126 2. Construir a VI abaixo. Cristiane A. Martins AC723 – 02/2010

127 3. Construa um VI para a equação trigonométrica: sen2x + cos2x = 1
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