Misure elettroniche teoria + progetti labview

Programma

Fondamenti della misurazione

Concetti fondamentali e definizioni, Misurando, Misura, Misurazione, Motivi per cui si esegue una misura,

Unità di misura, Misurabilità di una grandezza, Grandezze misurabili, classificabili e misurabili solo per via

indiretta, Esecuzione di una misurazione.

Sistemi di unità di misura

Il Sistema Internazionale di Unità di Misura, Catena di Riferibilità, Definizione delle unità di misura

fondamentali, Definizione delle unità di misura supplementari, Prefissi del SI.

Incertezza di misura

Valore “vero”, Errore ed Incertezza, Dispersione delle misure, Fattori di influenza sistematici e aleatori,

Trattamento degli effetti sistematici e degli effetti aleatori, Misurazione come esperimento aleatorio, Valore

medio, Varianza e scarto quadratico medio (scarto tipo) Incertezza, Valutazione delle incertezze di categoria

A, Media sperimentale, varianza sperimentale e scarto tipo sperimentale, Valutazione dell’incertezza di

categoria B, interpretazione delle specifiche strumentali dal manuale di uno strumento di misura, Valutazione

dell’incertezza globale, L’incertezza estesa, Espressione dell’incertezza in valore assoluto o relativo, Le cifre

significative, Propagazione delle incertezze, Compatibilità delle misure, Scrivere la misura come risultato di

una misurazione, Esempi di calcolo dell’incertezza.

Misura di tensione e corrente

Misure di corrente e di tensione, deviazioni sistematiche di inserzione, modifica della portata, amplificatori

operazionali, analisi opamp in retroazione negativa, principali configurazioni degli opamp, Voltmetri numerici,

Conversione Analogico-Digitale, Quantizzazione, Voltmetri a Rampa (analogica o numerica), Voltmetro ad

inseguimento, Voltmetri a successive approssimazioni, Voltmetri ad Integrazione, Voltmetri a Doppia Rampa,

rundown multi-rampa, Modifica della portata con amplificatore/attenuatore, amplificatori a chopper, moduli di

conversione AC/DC, Convertitori a valor medio, Convertitori di picco, Convertitori a vero valore efficace a

termocoppie, Convertitori a vero valore efficace a transistori, Convertitori a vero valore efficace.

Misure di tempo e di frequenza

Misuratore numerico di intervalli di tempo, Schema e principio di funzionamento, Risoluzione campo di

misurazione, Circuito di ingresso, Finestra d trigger, Porta logica, Base dei tempi e divisori, Incertezza

dell'oscillatore, Tolleranza di conteggio, Conteggio di impulsi, Misure di frequenza, Misura di frequenza,

Misura di rapporto di frequenza, Misure di Intervallo di tempo, Intervallo di Tempo Multiplo, Misura di periodo,

Misura di periodo medio, Misura di durata di un impulso, Misura di Ritardo di fase, Contatore reciproco,

Incertezze nelle misure d’intervallo di tempo, Misura del ritardo differenziale.

Caratterizzazione componenti passivi

Campioni di resistenza, Resistori a decadi, Misura di resistenze, Metodo voltamperometrico, Inserzione del

voltmetro a monte o a valle dell’amperometro, Misure di piccole resistenze col metodo del confronto, Misure

di Resistività, Misura di resistenze di valore elevato, Metodo del Ponte di Wheatstone per la misura di

resistenze, ponte di Wheatstone a Sbilanciamento, Sensibilità del Ponte, Tecnica della doppia pesata.

Misure nel dominio del tempo

L’oscilloscopio: generalità. Modalità base tempi, Sincronizzazione (trigger), Hold off, Base dei Tempi

Ritardata, Oscilloscopio a doppia traccia, Modalità Chopped, Modalità Alternate, Misurazione della tensione

di picco e della componente alternativa, la sonda, compensazione della sonda, Misure con l’oscilloscopio.

Programmazione Labview:

fondamenti della programmazione grafica, realizzazione di un sotto programma, strutture di programmazione

(case, for, while e sequence), shift register e auto indicizzazione, utilizzo dei grafici, utilizzo degli array,

utilizzo dei cluster, variabili locali e property node, realizzazione di strumenti virtuali.

S E D M

TRUMENTAZIONE LETTRONICA I ISURE

Corso di Laurea di Ingegneria Elettronica

Prof. D. Gallo

Prova del 07/03/2014

1. Si implementi un generatore di onda triangolare di ampiezza di picco-picco controllabile

(valore di default 2, risoluzione 0.2, fondoscala 10) con periodo controllabile (default

1000 µs risoluzione 1µs) con durata 20 periodi (controllabili), con offset pari ad 1

(controllabile) e fase 1 rad (controllabile), ed un generatore di sinusoide di ampiezza

controllabile (valore default 1, risoluzione 0.1, fondoscala 10) con periodo 20 volte

(controllabile) più grande del precedente con numero di punti a periodo pari a 400

(controllabile) e fase 2 rad (controllabile). Si calcoli il segnale ottenuto confrontando i valori

dei due segnali ed associando all’uscita 1 se il primo è maggiore e zero altrimenti. Tracciare

un grafico con i primi due segnali ed un secondo grafico col segnale modulato.

2. Si effettui una misura della frequenza media del segnale ottenuto con una risoluzione di

almeno 1 Hz.

3. Si effettui una misura sincronizzata della componente continua dell’onda triangolare.

Solo Misure

4. Simulare l’effetto di una quantizzazione bipolare a 3 bit fondo con scala e saturazione ad 1V

su un periodo dell’onda sinusoidale

Solo Strumentazione

5. effettuare un’analisi spettrale su segnale triangolare con finestra di hamming con una

risoluzione di almeno 100 Hz

Per ognuno degli esercizi realizzare un differente strumento virtuale inserendo i controlli e gli

indicatori che si ritengono necessari.

Salvare tutti i file iniziando col proprio cognome e nome seguito da un numero (es.

GalloDaniele1), raccoglierli in una cartella del desktop chiamandola col proprio cognome

nome alla fine del tempo copiare la cartella sulla penna usb.

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ESERCIZIO 1.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 13:07

Printed on 11/09/2017 at 13:09 Plot 0 Plot 0

SEGNALE TRIANGOLARE SEGNALE SINUSOIDALE

2 1

GENERAZIONE ONDA TRIANGOLARE GENERAZIONE ONDA SINUSOIDALE 1,75 0,75

1,5 0,5

Ampiezza Picco Picco Ampiezza Picco 1,25 0,25

2 1 1 0

Periodo secondi Periodo 20 volte piu grande 0,75 -0,25

0,001 20 0,5 -0,5

0,25 -0,75

NP npp 0 -1

20 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0 0,005 0,01 0,015 0,02

400 Ti me Ti me

OFFSET fase rad

1 2 Plot 0 Plot 0

ENTRAMBI I SEGNALI SEGNALE MODULATO

Fase rad 2 1

1 0,9

1,5 0,8

0,7

1 0,6

0,5 0,5

0,4

0 0,3

0,2

-0,5 0,1

-1 0

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0 0,005 0,01 0,015 0,02

Ti me Ti me

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ESERCIZIO 1.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 13:07

Printed on 11/09/2017 at 13:17 ENTRAMBI I SEGNALI

OFFSET SEGNALE TRIANGOLARE

Ampiezza Picco

Ampiezza Picco Picco 2 True

CAMPIONI TRIANGOLARE

Periodo secondi Y

frequenza 1 SEGNALE MODULATO

CAMPIONI SINUSOIDE

ta

NP Y Y

dt dt

Fase rad Fase deg

180

Ampiezza Picco SEGNALE SINUSOIDALE

Periodo 20 volte piu grande frequenza

periodo

npp fc

fase rad fase deg N campioni

180 False

0

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ESERCIZIO 2.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\ESERCIZIO 2.vi

Last modified on 13/03/2016 at 14:01

Printed on 11/09/2017 at 13:32 Plot 0 Plot 0

SEGNALE TRIANGOLARE SEGNALE SINUSOIDALE

2 1

GENERAZIONE ONDA TRIANGOLARE GENERAZIONE ONDA SINUSOIDALE 1,75 0,75

1,5 0,5

Ampiezza Picco Picco Ampiezza Picco 1,25 0,25

2 1 1 0

Periodo micronsecondi Periodo 20 volte piu grande 0,75 -0,25

1000 20 0,5 -0,5

0,25 -0,75

NP npp -1

0

20 0,2 0,4 0,6 0,8 0,2 0,4 0,6 0,8

0 1 0 1

400 Time Time

OFFSET fase rad

1 2 Plot 0 Plot 0

ENTRAMBI I SEGNALI SEGNALE MODULATO

Fase rad 2 1

1 0,9

1,5 0,8

0,7

1 0,6

ORDINE FILTRO 0,5 0,5

2 MISURA FREQUENZA 0,4

50

Armonica

T SALITA 0 0,3

F DISCESA 1 TON 0,2

-0,5

Risoluzione hz 1 0,1

1 ta -1 0

0,2 0,4 0,6 0,8 0,2 0,4 0,6 0,8

0 1 0 1

0,02

NP TRIGGER LIVELLO DI TRIGGER Time Time

1 0 Plot 0 Plot 0 Plot 0

FILTRAGGIO CON TRANSITORIO FILTRAGGIO SENZA TRANSITORIO SEGNALE TRIGGERATO

0,3 0,3 1

0,2 0,2 0,8

0,1 0,1 0,6

0 0 0,4

-0,1 -0,1 0,2

-0,2 -0,2

-0,3 -0,3 0

0,2 0,4 0,6 0,8 0,2 0,4 0,6 0,01 0,02

0 1 0 0 0,005 0,015

Time Time Time

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ESERCIZIO 2.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 14:01

Printed on 11/09/2017 at 13:40 ENTRAMBI I SEGNALI

OFFSET SEGNALE TRIANGOLARE

Ampiezza Picco

Ampiezza Picco Picco 2 CAMPIONI TRIANGOLARE True

Periodo micronsecondi periodo s frequenza Y

1000000 ta ta

NP 1

CAMPIONI SINUSOIDE

Y

Fase rad Fase deg dt

180

Ampiezza Picco SEGNALE SINUSOIDALE Armonica

Periodo 20 volte piu grande frequenza

periodo

npp fc 10

fase rad fase deg

180 N campioni

Risoluzione hz TON

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ESERCIZIO 2.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\ESERCIZIO 2.vi

Last modified on 13/03/2016 at 14:01

Printed on 11/09/2017 at 13:40

SEGNALE MODULATO

Y FILTRAGGIO SENZA TRANSITORIO

FILTRAGGIO CON TRANSITORIO

dt SEGNALE TRIGGERATO

Y

Y Y

T SALITA

Bandpass 0

F DISCESA

Y NX MISURA FREQUENZA

dt LIVELLO DI TRIGGER TON

2 NP TRIGGER

ORDINE FILTRO False 0

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ESERCIZIO 3.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 15:52

Printed on 11/09/2017 at 13:41 Plot 0 Plot 0

SEGNALE TRIANGOLARE SEGNALE SINUSOIDALE

2 1

GENERAZIONE ONDA TRIANGOLARE GENERAZIONE ONDA SINUSOIDALE 1,75 0,75

1,5 0,5

Ampiezza Picco Picco Ampiezza Picco 1,25 0,25

2 1 1 0

Periodo secondi Periodo 20 volte piu grande 0,75 -0,25

0,001 20 0,5 -0,5

0,25 -0,75

NP npp -1

0

20 0,005 0,01 0,015 0,02 0,005 0,01 0,015 0,02

0 0

400 Time Time

OFFSET fase rad

1 2 Ordine filtro

Fase rad Larghezza filtro % T SALITA LIVELLO DI TRIGGER

F DISCESA

10

1 2 COMPONENTE DC

0 1

NP TRIGGER

Armonica 6

1

Plot 0 Plot 0 Plot 0

FILTRAGGIO CON TRANSITORIO FILTRAGGIO SENZA TRANSITOIRO SEGNALE TRIGGERATO

1 1 2

0,75 0,75

0,5 0,5 1,5

0,25 0,25

0 0 1

-0,25 -0,25

-0,5 -0,5 0,5

-0,75 -0,75

-1 -1 0

0,005 0,01 0,015 0,02 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01

0 0 0,002 0,004 0,006

0

Time Time Time

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ESERCIZIO 3.vi

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Printed on 11/09/2017 at 13:42 OFFSET SEGNALE TRIANGOLARE

Ampiezza Picco

Ampiezza Picco Picco 2 Bandpass

Periodo secondi frequenza Y

dt

ta

NP Armonica

Fase rad Larghezza filtro %

Fase deg 1

180 100

Ampiezza Picco Ordine filtro

SEGNALE SINUSOIDALE

Periodo 20 volte piu grande frequenza

periodo

npp fc

fase rad fase deg N campioni

180

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ESERCIZIO 3.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\ESERCIZIO 3.vi

Last modified on 13/03/2016 at 15:52

Printed on 11/09/2017 at 13:42 FILTRAGGIO SENZA TRANSITOIRO SEGNALE TRIGGERATO

FILTRAGGIO CON TRANSITORIO Y

Y

Y T SALITA

F DISCESA 0 COMPONENTE DC

2 NP TRIGGER

LIVELLO DI TRIGGER

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ESERCIZIO 4.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 16:10

Printed on 11/09/2017 at 13:43 Plot 0 Plot 0

SEGNALE TRIANGOLARE SEGNALE SINUSOIDALE

2 1

GENERAZIONE ONDA TRIANGOLARE GENERAZIONE ONDA SINUSOIDALE 1,75 0,75

1,5 0,5

Ampiezza Picco Picco Ampiezza Picco 1,25 0,25

2 1 1 0

Periodo secondi Periodo 20 volte piu grande 0,75 -0,25

0,001 20 0,5 -0,5

0,25 -0,75

NP npp 0 -1

20 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0 0,005 0,01 0,015 0,02

400 Ti me Ti me

OFFSET fase rad

1 2 Plot 0 Plot 0

ENTRAMBI I SEGNALI SEGNALE MODULATO

Fase rad 2 1

1 0,9

1,5 0,8

0,7

1 0,6

ON BIPOLARE

VFS 0,5 0,5

OFF UNIPOLARE

TIPO

1 0,4

0 0,3

BIT 0,2

-0,5

3 0,1

TIPO -1 0

PIU VICINO

SATURAZIONE 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0 0,005 0,01 0,015 0,02

1 Ti me Ti me

QUANTO

0 Plot 0

SEGNALE QUANTIZZATO

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

-1 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016 0,018 0,02

Ti me

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ESERCIZIO 4.vi

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Last modified on 13/03/2016 at 16:10

Printed on 11/09/2017 at 13:44 ENTRAMBI I SEGNALI

OFFSET SEGNALE TRIANGOLARE

Ampiezza Picco

Ampiezza Picco Picco 2 CAMPIONI TRIANGOLARE True

Periodo secondi frequenza Y

ta

NP 1

CAMPIONI SINUSOIDE

Y

Fase rad Fase deg dt

180

Ampiezza Picco SEGNALE SINUSOIDALE

Periodo 20 volte piu grande frequenza

periodo TIPO

npp fc TIPO

fase rad fase deg N campioni

180 CAMPIONI VFS-QUANTO

TIPO VIN

0 O -VFS

0

VFS QUANTO

BIT QUANTO

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ESERCIZIO 4.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\ESERCIZIO 4.vi

Last modified on 13/03/2016 at 16:10

Printed on 11/09/2017 at 13:44

SEGNALE MOD ULATO

Y

dt SEGNALE QUANTIZ Z ATO

SEGNALE CAMPIONATO

True SD EGNALE QUANTIZ Z ATO

"PER DIFETTO" False

CAMPIONI QUANTIZ Z ATI

L Y

SATURAZIONE False "PIU VICINO", Default True

0 "PER ECCESSO"

False

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SUB TRIGGER.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\SUB TRIGGER.vi

Last modified on 13/03/2016 at 12:42

Printed on 11/09/2017 at 13:44 OUTPUT

INPUT 0 0

0 0

T SALITA

F DISCESA LIVELLO DI TRIGGER

0

Evaluation Page 1

SUB TRIGGER.vi

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D'esame svolte\Prova 07-03-2014 completa\SUB TRIGGER.vi

Last modified on 13/03/2016 at 12:42

Printed on 11/09/2017 at 13:45

T SALITA

F DISCESA False False

INPUT 0

LIVELLO DI TRIGGER 1 OUTPUT

0 0 True True

P L

ROVA ABVIEW

M E E

ISURE LETTRONICHE

S E D M

TRUMENTAZIONE LETTRONICA I ISURE

Corso di Laurea di Ingegneria Elettronica

Prof. D. Gallo

Prova del 13/03/2013

1. Si implementino due generatori di forma di onda arbitraria controllabile (valore di default

per entrambi sinusoidali); il primo di valore di picco controllabile (valore default 1) a

frequenza controllabile (valore default 50 Hz) con il numero di punti a periodo (valore

default 30), ed il secondo di valore efficace controllabile (valore default 0.7) isofrequenziale

al precedente, durata e fase controllabili (valore default 60 ms e 30 gradi). I due segnali

devono avere parametri di generazione omogenei. Tracciare un grafico che contenga

entrambi i segnali con colori e stili di disegno differenti.

2. Utilizzando solo le forme d’onda e nessuno dei parametri di generazione si implementi un

misuratore di impedenza che determini valore della parte resistiva e induttiva o capacitiva

specificando la tipologia (un indicatore numerico per R, un indicatore numerico per L o C ed

un indicatore testuale induttiva/capacitiva).

3. Utilizzando solo la forma d’onda del primo e nessuno dei parametri di generazione si

implementi un misuratore di valore efficace.

4. Sul segnale ottenuto dal quadrato del secondo effettuare un’analisi spettrale completa fino

a

alla 31 armonica utilizzando la finestra di Hanning e con risoluzione spettrale di 0.1 Hz

Per ognuno degli esercizi realizzare un differente strumento virtuale inserendo i controlli e gli

indicatori che si ritengono necessari.

Salvare tutti i file iniziando col proprio cognome e nome seguito da un numero (es.

GalloDaniele1), raccoglierli in una cartella del desktop chiamandola col proprio cognome

nome alla fine del tempo copiare la cartella sulla penna usb.

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esercizio 1.vi

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D'esame svolte\Prova 13-03-2013 completa\esercizio 1.vi

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Printed on 11/09/2017 at 14:11

GENERAZIONE PRIMA ONDA GENERAZIONE SECONDA ONDA 1 FORMA D'ONDA

signal type signal type 2 2 FORMA D'ONDA

Sine Wave Sine Wave GENERAZIONE SEGNALI

1

Ampiezza rms

Ampiezza Picco 0,8

0,7

1 0,6

frequenza fase deg 0,4

50 30 0,2

0

npp ta ms -0,2

30 60 -0,4

-0,6

-0,8

-1 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06

0 Time

ISOFREQUENZIALI , stesso ta e fc

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esercizio 1.vi

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D'esame svolte\Prova 13-03-2013 completa\esercizio 1.vi

Last mo