Aquisição de dados entrada de microfone Módulo 2 Profa. Marisa Almeida Cavalcante

Apresentação em tema: "Aquisição de dados entrada de microfone Módulo 2 Profa. Marisa Almeida Cavalcante"— Transcrição da apresentação:

1 Aquisição de dados entrada de microfone Módulo 2 marisac@pucsp.br Profa. Marisa Almeida Cavalcante http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/

2 coleta de dados se processa em tempos curtos permitindo que experimentos possam ser realizados em diferentes condições de contorno transformando as aulas num ambiente de investigação e pesquisa. Levar tecnologia disponível para a sala de aula - Física do Cotidiano no século XXI Tornam as aulas muito mais participativas Permitem estudar fenômenos na região de milisegundos. Algumas vantagens associadas com relação a implantação de sistemas de aquisição informatizados de dados marisac@pucsp.br

3 Dificuldades de implementação  Construção de interfaces de aquisição  Desenvolvimento de softwares  A ausência, em geral, destes recursos nos cursos de formação de professores.  Compra de pacotes prontos alem de alto custo operam como “caixas pretas”. marisac@pucsp.br

4 Objetivos deste módulo:  Permitir a compreensão dos processos de conversão de sinais para a lógica computacional.  Mostrar que não é preciso conhecer eletrônica para implantar sistemas de aquisição nem tão pouco programar. Ufa!!!!!!!!  Basta utilizar a entrada de microfone dos microcomputadores e softwares com versões shareware e/ou free disponíveis na web marisac@pucsp.br

5 Mundo físico Temperatura Tensão Linguagem binária ou digital Mundo analógico marisac@pucsp.br

6 V Conversor Analógico /Digital Códigos binários 0001100 1 1101110 1 0000111 1 1110001 1 Comunicação meio externo e o microcomputador Como transformar sinais analógicos em “frases binárias”? Chips ou Circuitos integrados Mundo físicocomputadores Tradutor marisac@pucsp.br

7 A lógica computacional utiliza apenas dois estados físicos de tensão:  5,0 volts que correspondente ao estado alto (conduz) que corresponde ao dígito 1  0 volts (na prática mV) que corresponde ao estado baixo (não conduz) que corresponde ao digito 0. Uma série de frases binárias podem ser formadas a partir destes dígitos e a base de conversão será a base 2. Uma frase 1100, por exemplo corresponde a uma frase com 4 bits. Ou seja teremos que: 1x2 3 +1x2 2 +0x2 1 +0x2 0 1 1 0 0 O algarismo decimal corresponde a esta frase é 8 + 4 + 0 + 0 = 12 marisac@pucsp.br

8 Conversão sinal analógico para digital  Sistemas de numeração binária Base 10 : 11 corresponde à 1x(10 1) +1x(10 0 ) Base 2: 11 corresponde à 1x(2 3 )+0x(2 2 )+1x(2 1 )+1x(2 0 ) 8 2 1 ++ = 11 1 0 1 1Frase binária marisac@pucsp.br

9 Conversores A/D  Vários parâmetros são importantes, dentre eles temos:  Velocidade de transmissão  Número de bits na sua saída, que define a precisão na analise do impulso de entrada.  Canais de entrada  Tempo de resposta  Tensões de entrada  Tensões de saída...etc marisac@pucsp.br

10 Número de bits Para 03 bits por exemplo, quantas frases podemos ter? 000 001 010 011 100 101 110 111 Se tivermos uma tensão total de 5 volts, para dividir nestas frases, cada frase deve corresponder a um intervalo de tensão. Qual é este intervalo? marisac@pucsp.br

11 111 5 volts dividido por 8 = 0,625volts 000 001 0,625 1,25 1,875 2,5 3,125 3,75 4,375 5,0 010 011 100 101 110 Frases tensão marisac@pucsp.br

12 numero de bits na saída canaisresoluçãodefinição desta resolução 380,125uma parte em 8 4160,0625uma parte em 16 82560,00390625uma parte em 256 1240960,000244141uma parte em 4096 14163846,10352E-05uma parte em 16384 16655361,52588E-05uma parte em 65536 marisac@pucsp.br

13 Alguns trabalhos nacionais  Montarroyos, E. e Magno, C. W. Rev Bras. Ens. Fis, 23, 1, 57 - 62 (2001).Rev Bras. Ens. Fis, 23, 1, 57 - 62 (2001).  Cavalcante, M. A. e Tavolaro, C.R.C. Física na Escola, 4, 29 - 30 (2003).Física na Escola, 4, 29 - 30 (2003).  Aguiar, C.E. e Laudares, F. Rev Bras. Ens. Fis, 23, 4, 371-379 (2001).Rev Bras. Ens. Fis, 23, 4, 371-379 (2001).  Haag, R. Rev Bras. Ens. Fis, 23, 2, 176-183 (2001).Rev Bras. Ens. Fis, 23, 2, 176-183 (2001).  Magno, W. C. e Montarroyos,E. Rev Bras. Ens. Fis, 24, 4, 497- 499 (2002)Rev Bras. Ens. Fis, 24, 4, 497- 499 (2002)  Cavalcante, M. A.; Silva E.; Prado, R. e Haag, R. Rev Bras. Ens. Fis 24, 2, 150-157 (2002).R. Rev Bras. Ens. Fis 24, 2, 150-157 (2002).  Dionisio, G. Magno,W. Rev. Bras.Ens.Fis, 29, 2, 287-293 (2007)Rev. Bras.Ens.Fis, 29, 2, 287-293 (2007)  Cavalcante,M. Bonizzia,A., Gomes, L.C.P. Rev. Bras.Ens.Fis, 30, 2, 2501 (2008)Rev. Bras.Ens.Fis, 30, 2, 2501 (2008)  Cavalcante,M. Bonizzia,A., Gomes, L.C.P Rev. Bras.Ens.Fis, 31, 4, 4501 (2009)Rev. Bras.Ens.Fis, 31, 4, 4501 (2009) marisac@pucsp.br

14 Placa de som  http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/index.html http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/index.html (Musical Instrument Data Interface). marisac@pucsp.br

15 Exemplo de placa de som off-board. RosaMIC Azul linLine-In VerdeLine-Out PretoSpeakers Laranja SPDIF (conexão com DVD e outros) e Subwoofer DSP (Digital Signal Processor) marisac@pucsp.br

16 Placa de som onboard – integradas a placa mãe Conexão para joystick e saídas microfone e caixas de som DSP (Digital Signal Processor) marisac@pucsp.br

17 Porta Game - Joystick Digitais Analógicos marisac@pucsp.br

18 Conector DB15 marisac@pucsp.br

19 Neste módulo 2 Utilizamos a entrada de microfone Freqüência típica da entrada e saída de áudio das placas de som usuais varia entre 20 Hz e 20 kHz. Há placas que podem chegar a 44,1 kHz. Resoluções temporais 0,05 s à 23  s marisac@pucsp.br

20 Taxa de amostragem com placas de som Sinal analógico de entrada Sinais de saída com taxas de amostragem diferentes marisac@pucsp.br

21 Software de análise sonora Versão freeware Audacity: para baixar clique aquipara baixar clique aqui Software que transforma a entrada de mic do PC em um osciloscópio Para baixar este software clique aqui marisac@pucsp.br

22 Determinação da aceleração de queda de corpos Determinação da aceleração de queda de corpos Lanterna ou ponteira laser Fototransistor desbloqueio Bloqueio tempo marisac@pucsp.br

23 Alguns resultados típicos: cm/s 2 marisac@pucsp.br

24 2.Determinação da freqüência da rede elétrica período correspondente a 8,33 ms em media – freqüência correspondente 120 Hz marisac@pucsp.br

25 Conservação da Quantidade de movimento linear Sensor 2Sensor 1 I A Sensor 2Sensor 1 A I marisac@pucsp.br

26 Software utilizado Cool Edit- substituído pelo Audacity Exemplo de tela Sensor 1 antes Sensor 2 depois Sensor 1 depois marisac@pucsp.br

27 Tabela Típica Obtida marisac@pucsp.br

28 Experimentos selecionados Blog:Espectros Sonoros Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-8-tubos-sonoros-determinacao-da.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-8-tubos-sonoros-determinacao-da.html Blog:Transmissão de informação sem fio Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-4-transmissao-de-sinais-sem-fio.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-4-transmissao-de-sinais-sem-fio.html Blog:Determinação da frequencia da rede elétrica Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-7-determinacao-da-frequecia-da.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-7-determinacao-da-frequecia-da.html Blog:Queda livre com fotosensor Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-5-queda-livre-com-plaa-de-som.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-5-queda-livre-com-plaa-de-som.html Blog:Ondas em cordas Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-6-cordas-vibrantes-com-placa-de.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-6-cordas-vibrantes-com-placa-de.html Blog:Queda de um imã em bobinas Plano de aula: http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-3-queda-de-um-ima-atraves-da.html http://optativafisicaufrgs.blogspot.com/2010/06/roteiro-3-queda-de-um-ima-atraves-da.html marisac@pucsp.br