Entradas analógicas y sonda

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PedroC

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Entradas analógicas y sonda
« : noviembre 07, 2014, 10:13:27 am »
Buen día,

          Nosotros adquirimos la placa STX8081 - B1 y necesitamos introducir ciertos valores para controlar un motor de combustión interna. Cabe aclarar que somos ingenieros mecánicos y tenemos cierto conocimiento de electrónica/electricidad, pero no somos especialistas, así que sepan disculpar las preguntas obvias.

-Necesitamos introducir como datos una medición de temperatura de gases de escape (PT100 o en su defecto termocupla J) a una de las entradas de 0- 10 V. Pensábamos comprar una sonda de 3 hilos alimentarla por la salida de 12V de la placa. los hilos restantes van uno a la entrada analógica y el otro a la tierra pero de la entrada. ¿está bien?.

-Necesitamos también obtener datos de las condiciones ambiente (presión, temperatura, humedad). Para este caso hay varias opciones de sensores para Arduino. Nuestra placa es DAQ solamente, podremos ingresar estos valores?.

- Por último otro dato importante que deseamos obtener es el de una sonda lambda, de las cuales hay de 2 o 4 hilos. La salida de la sonda es de bajo voltaje 0 - 1,2V. Nosotros la conectaríamos a una entrada de -5 a 5V sabiendo que perdemos resolución del módulo. Pero tenemos dudas de si se puede conectar directamente al módulo o necesita un transmisor, sobre todo por la impedancia de la sonda.

Perdón por lo extenso de la entrada, pero no queremos conectar nada antes de estar seguro de su funcionalidad  y que no afecte a la placa.

Muchas Gracias.

Nicolás



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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #1 : noviembre 07, 2014, 15:07:39 pm »
Buenas tardes,


1) Para leer una PT100 necesitas un adaptador de PT100 a voltage, no podes introducirla directamente
a la placa, ya que la PT100 es una resistencia variable con cierta alinealidad. Nosotros tenemos adaptadores
para este sensor a $1100 cada uno, en el rango de -50 a +150ºC.

2) ¿ Cual sensor Arduino viste ? Pasame un link así te digo si es posible compatibilidad.

3) Con sondas lambda no he trabajado. Si el rango es 0-1.2V y lo usas en la entrada de +/- 5V , solo
podrías leer incrementos de 10 mV (calculado de 10V/1024bits).

Es decir, podrías leer variaciones de la sonda no menores a 30 mV (para descartar ruidos potenciales).

Depende de la resolución que busques podrías usar entonces la entrada.

Otra alternativa, es que con un amplificador operacional, amplifiques la señal de la sonda a 0-5V por ejemplo, multiplicando
por un factor de 5, para mejor el rango.

Te podría dar una idea sobro como hacer el operacional si necesitas ayuda.

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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #2 : noviembre 11, 2014, 07:29:46 am »
Buen día y gracias por responder.

1) El rango de medición del la pt100 o termocupla debe ir a hasta los 700ºC, me pasaron presupuesto por este transmisor (Transmisor Novus TXRAIL, 0 a 10V) y una termocupla J, su salida es de 0 a 10V por lo que creo no debería tener problemas.

2) El sensor de P y T ambiente que vimos es: http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-528574143-sensor-de-temperatura-y-presion-barometrica-arduino-mpl115a2-_JM y necesitamos algo similar para humedad ambiente.

3) Con respecto a la sonda lambda no me preocupa demasiado  que la resolución baje, ya que me interesan las variaciones de alrededor de 100mV. Lo importante es que la impedancia de entrada sea superior a 1 Megaohmio (al menos eso se pide en un multímetro para leer los valores de tensión) y mi duda es si lo voy a poder medir con la placa. Tengo dos posibles sondas para comprar:
      - 1 hilo: el único cable lleva la señal, la masa supongo que está en el cuerpo de la sonda y debería ir a la masa de la entrada.
      - 4 hilos: un cable es salida de sensor, otro es para alimentación del calentamiento, y los restantes son las masas de los anteriores.

4) Otra consulta es que en el manual de placa habla de un manual "STX8081-GS-CSHARP: Guía Básica de C#", me podrían indicar de donde sacarlo porque en documentos no lo pude encontrar.

Gracias.

Saludos


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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #3 : noviembre 11, 2014, 14:10:41 pm »
Buenas tardes,

1) No creo que tengas problemas al conectarlo a la entrada.

2)

Este es similar para humedad: http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-529686024-modulo-sensor-de-humedad-temperatura-i2c-sht21-arduino-arm-_JM

Electricamente estos módulos podrían conectarse al puerto de expansión de la placa. Utilizan un protocolo
llamado I2C para la comunicación.

El que te pase requiere 3.3V, como en el puerto de expansión hay +5V, se requiere adaptar la tensión para alimentarlo.

El tema es que se necesitan generar los drivers para que la placa acceda a los mismos y por otro
lado las rutinas de comunicación para que los tengas disponibles cuando accedas desde Visual C# en la computadora.

Si estas interesado, podríamos pasarte una cotización para generarte los drivers para que puedas utilizar estos módulos.

3)

Para tener 1 MOhm o mas como impedancia de entrada, necesitarías realizar un "Buffer" con un amplificador
operacional, es muy simple. Podes usar un LM324.

Mira los siguientes link;
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/opampvar2.html#c1
http://es.wikipedia.org/wiki/Buffer_amplificador

4)

Esa guía describe al entorno, no en si como programar la placa, por lo que en internet hay
muchos documentos por eso no fue redactada, te paso un link para familiarizarte con Visual C# rápidamente:

http://www.slicetex.com/docs/soft/cs/Guia_Rapida_Visual_C_sharp.pdf

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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #4 : noviembre 12, 2014, 11:17:40 am »
Buen día,

           Perfecto, espero entonces la cotización de los drivers para poder usar los módulos en I2C.

Gracias.

Saludos.

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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #5 : noviembre 13, 2014, 11:22:18 am »
Buen día, ya le enviamos el presupuesto a su dirección privada de hotmail.com.

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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #6 : noviembre 14, 2014, 10:57:26 am »
Buen día Boris,

          Recibimos la cotización correctamente. Para esta primera etapa (prototipo) nos queda un poco fuera de presupuesto, así que probablemente cargue los datos manualmente al programa, igualmente lo vamos a tener en cuenta para el diseño definitivo.

-Con respecto a la conexión de la sonda lambda estuve viendo el amplificador que me sugirió, le envío una imagen de cómo creo que sería la conexión con el amplificador.
La señal de la sonda es menor a 1.5V por lo que creo debería conectarla a la alimentación de 3.3v.

-Otra consulta es que veo que la masa de las entradas analógicas 1y2 son compartidas. ¿No hay problema que en la AI1 conecte un sensor 0-10v y en la AI2 esta sonda?

Muchas gracias por las respuestas.

Saludos cordiales.

Nicolás

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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #7 : noviembre 14, 2014, 18:23:18 pm »
Buenas tardes,

No, el esquema que pasas no es correcto del todo.

Te hice un esquema (adjunto como PDF) con un operacional utilizando un TL084 que podes conseguir en cualquier comercio de electrónica.

El TL084 tiene cuatro operacionales internos.

En el PDF te puse dos configuraciones, una en modo no-inversor, que tiene la siguiente formula de ganancia:

G = 1 + Rf/Rg

Donde Rf y Rg son dos resistencias, en el diagrama te puse como valores para Rf=4.7K y para Rg=2.2K, lo que
te daría una ganancia G = 3.13.

Por lo tanto, si tu sonda entrega max. 1.5V, tendrías 1.5V * 3.13 = 4.95V, y la podrías conectar perfectamente
a la entrada de +/- 5V.

La otra configuración alternativa que te pase es del operacional como BUFFER, la cual tiene ganancia G=1 y no usa resistencias.

Ambas configuraciones tienen muy elevada impedancia de entrada (mega-ohms).

La sonda lambda debería conectarse en modo comun, es decir, la salida de señal
a la entrada SIGNAL del esquemático y la masa a AGND, compartida con la placa y el operacional.

Luego la salida VIN del esquemático a alguna entrada analógica de la placa.

Observa que los operacionales están alimentados por +12V y -8.3V (ambos los podes sacar de la placa).

La tensión negativa es buena cuando medís señales muy cerca de cero voltios (asi tabaja mejor el operacional).
Pero podes usar otra fuente con tensión negativa si tenes y compartir la masas de todas las fuentes al final.

No hay problema de usar la misma masa AI1 y AI2, siempre y cuando los sensores también compartan
la misma masa que la placa. Es la referencia.

Si tenes una salida diferencial, es otro tema, pero por lo que me decís no creo que tengas una salida diferencial.

Finalmente, te recomiendo armar el circuito operacional en una proto-board o placa de pruebas, probarlo
con la sonda lambda, y medir la salida de tensión en el operacional con el tester de acuerdo a como varia
con las mediciones. Luego cuando sepas que funciona, lo conectas a la placa.

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« Última Modificación: noviembre 14, 2014, 18:25:44 pm por Soporte »
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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #8 : noviembre 15, 2014, 11:30:28 am »
Muchas gracias, me quedó muy claro el conexionado, lo voy a realizar con el operacional como no inversor.
Solamente tengo dos dudas con respecto a la masa y a la tensión de -8.3V.

1) Cuando me indicas  "y la masa a AGND, compartida con la placa y el operacional.", ¿quiere decir que tengo que vincular la masa AGND donde conecte la sonda y el operacional con la masa GND de la placa exteriormente?.

2) Estuve leyendo la hoja de datos de la placa y no entiendo como se usa el jumper HP3 para sacar tensíon -8.3V de refrencia.

Muchas gracias y perdón por lo largo del tema.

Saludos.




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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #9 : noviembre 17, 2014, 10:27:11 am »
Buen día,

1)

Claro, debes unir la masas. La masa es el punto de referencia de una tensión.

Por ejemplo, si tu sensor entrega 1V, se entiende que es "1V respecto a masa" y para que el operacional
o la placa lean también 1V, deben tener un punto en referencia en comun, que es la masa.
De lo contrario entregas una tensión flotante, no referida a nada.

En la placa AGND se usa para poner las masas de los circuitos analógicos, como sensores o circuitos operacionales.

El borne que dice GND, en general es el punto comun para circuitos digitales, puesta a tierra, otras fuentes, etc.

2)

El puerto HP3, es del tipo jumper y se localiza en la placa, fíjate en la hoja de datos sección 10.4, pagina 11-12.

La figura HP3 que se muestra en la hoja de datos, te indica la polaridad, donde esta el AGND y los -8.3V (medir con tester ante la duda).

Esta tensión tiene muy poca corriente, máximo 10 mA, lo cual te sirve para alimentar el operacional como máximo,
y es importante que la uses con cuidado ya que también es utilizada por operacionales dentro de la placa.


Te recomiendo usar el operacional TL082, TL084 (o similar), que son de tecnología FET, lo que te da elevada impedancia de entrada
y muy bajo consumo.

Para extraer la tensión del puerto HP3 podes utilizar algún conector como el que te adjunto en la foto,
si tenes una PC vieja, podes sacar algunos de esos cables de de ahí.


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« Última Modificación: noviembre 17, 2014, 10:28:45 am por Soporte »
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Re: Entradas analógicas y sonda
« Respuesta #10 : noviembre 17, 2014, 12:08:15 pm »
Perfecto, ahora sí, muchas gracias.

Saludos.

Nicolás