Lezioni, Misure meccaniche e termiche

MISURE MECCANICHE e TERMICHE

CAMPIONAMENTO

Partiamo da che tipo di informazione sono in grado di dare i segnali: ANALOGICI e DIGITALI.

I primi sono segnali completi, forniscono con continuità informazioni sul fenomeno ma sono difficili da manipolare, allora si discretizzano in livelli che variano in numero a secondo della RISOLUZIONE del convertitore.

_{VMAX - VMIN}---------------------LSB = 2^b

(LEAST SIGNIFICANT BIT)

Si ottiene in tal modo il segnale DIGITALE. Per un giusto campionamento A/D sono da considerare due parametri fondamentali:

1. NUMERO DI BIT (del TRASDUTTORE)
2. INTERVALLO dei VALORI da CONVERTIRE (per adattare ad esso le prestazioni del trasduttore)

MISURE MECCANICHE e TERMICHE

CAMPIONAMENTO

Partiamo da che tipo di informazioni sono in grado di dare i segnali ANALOGICI e DIGITALI. I primi sono segnali completi, forniscono con continuità informazioni sul fenomeno ma sono difficili da manipolare, allora si discretizzano in livelli che variano in numero a secondo della RISOLUZIONE del convertitore.

LSB = (V_max - V_min) / 2^b

(LEAST SIGNIFICANT BIT)

Si ottiene in tal modo il segnale DIGITALE.

Per un giusto campionamento A/D sono da considerare due parametri fondamentali:

1. NUMERO DI BIT (del TRASDUTTORE)
2. INTERVALLO dei VALORI da CONVERTIRE (per adattare ad esso le prestazioni del trasduttore)

A seguito del metodo di bisezione adottato dal convertitore, possiamo definire che l'errore, cioè lo scarto fra il segnale continuo analogico e quello digitale è pari al massimo a _LSB/₂ poiché il convertitore fa scattare di un livello quando la tensione è crescente di un valore pari alla metà della differenza fra i due livelli. (visualizzazione a gradino). Per rendere minimo l'ERRORE di CONVERSIONE, si deve cercare di non "sprecare" livelli facendo coincidere le prestazioni del convertitore con il FS (FONDO SCALA), cioè _VMAX-_VMIN. Questo non è sempre semplice, poiché si possono presentare diverse dinamiche. Per esempio abbiamo fenomeni che vengono registrati con FS fino (+10 V) e prevedono un acquisizione limitata di dati. La conversione A/D avviene in un tempo di apertura T_APERTURA < _ΔTC senò non riesce a campionare il segnale dopo.

_N = (_{Fs MAX - Fs MIN}/2^b) + F_{s MIN} = _{VALORENUMERO CHE ESCEDAL CONVERTITOREMISURAZIONE ESATTA}

Esistono 3 soluzioni:

1. AMPLIFICARE il segnale stando più attenti alle saturazioni.
2. RICOLLOCARE lo ZERO: esistono molti fenomeni che registrano solo incrementi o decrementi (esempio il POTENZIOMETRO → solo POSITIVO) oppure i convertitori hanno una scala che va da più o meno di uno stesso valore, quindi sarà necessario riposizionare lo ZERO MECCANICO sommando o sottraendo una stessa quantità ad ogni valore, in valore prefissato.
3. FILTRO PASSA-ALTO capace di eliminare il valor medio; soluzione particolare da utilizzare solo se c'è un interesse alle piccole variazioni attorno al valor medio e non alla crescita o decrescita globale, inoltre come tutti i filtri attenuano delle frequenze che forse sarebbero utili e introduce sfasamenti.

Per scegliere un convertitore A/D guardo 2 parametri:

• NUMERO di BIT;
• FS del CANALE da CONVERTIRE;

Scelto il convertitore, parliamo di CAMPIONAMENTO; per un buon risultato dobbiamo scegliere opportunamente L'INTERVALLO di CAMPIONAMENTO (ΔTc) e la FREQUENZA di CAMPIONAMENTO (fc = ¹⁄_ΔTc).

Valori troppo elevati anche se fornirebbero misura accurata, sono da evitare per non saturare la memoria; valori invece troppo bassi fornirebbero misure aleatorie. La regola è semplice:

LEGGE DI NYQUISTFrequenza più alta in seguito alla scomposizione in singole armoniche con Fourier.

Se non si rispetta questa legge si incorre in un problema irreversibile e non correggibile chiamato ALIASING con la comparsa di armoniche fittizie.

FREQUENZE PIÙ ALTE VENGONO SPECCHIATE E RISULTANO PIÙ BASSE

segnale analogico

Esempio:

V

tempo

apparente

Al posto che trovarmi una sinusoide ho una frequenza COSTANTE! Con valore NON noto. Commettendo ALIASING, ottengo un grafico che è soggetto alla REGOLA del SIPARIO, la quale mi dice che se piego il grafico in qualunque punto m.f_C le righe si sovrappongono. In questo modo posso capire qualunque frequenza a