DESARROLLO DE UN DETECTOR DE RUIDO DE ALTA FRECUENCIA DE BAJO COSTE BASADO EN EL MICROCONTROLADOR PI

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DESARROLLO DE UN DETECTOR DE RUIDO DE ALTA
FRECUENCIA DE BAJO COSTE BASADO EN EL
MICROCONTROLADOR PIC16F84
Para acceder al título de Ingeniero Técnico de
Telecomunicación

• Director D. Mario Mañana Canteli.
• Autor Antonio Martínez Valencia.

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ÍNDICE

• Introducción motivaciones y objetivo.
• Hardware.
• Software.
• Pruebas y resultados.
• Líneas futuras de actuación.
• Ejemplo práctico.

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INTRODUCCIÓNMOTIVACIONES Y OBJETIVO.
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RUIDO DE ALTA FRECUENCIA

• Señal no deseada presente en la onda de tensión
  del terminal de alimentación.

• Las frecuencias a las que afecta son superiores
  a la del armónico 50 de la señal fundamental
  (2500 o 3000 Hz).

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CAUSAS Y EFECTOS

• CAUSAS
• ASDs, PWMs, convertidores y conmutadores de señal
  .
• Otros.
• EFECTOS
• Errores de comunicación y control.
• Problemas con equipos sensibles ordenadores,
  sensores, etc.

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OBJETIVO

• Diseñar y construir un detector de ruido de alta
  frecuencia que permita

- Medir y detectar una presencia de ruido de al
menos el 40 de la señal fundamental.
- Seleccionar el nivel de ruido máximo para
realizar la detección.
- Seleccionar la banda de frecuencias en la que
se mide y detecta el ruido.
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DECISIONES

• Selección de las bandas de estudio
• Filtro de capacidades conmutadas.
• Selección del umbral de detección
• Tensión de referencia ajustable.
• Presentación de medida y modo de trabajo
• Pantalla de cristal líquido.

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PROCESO DE DETECCIÓN
SEÑAL A ESTUDIAR
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HARDWARE
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FILTRO MF10

• Filtro de capacidades conmutadas de frecuencia de
  corte proporcional a la frecuencia de reloj.
• Permite configuración paso alto.
• Máximo 4º orden.
• Frecuencia máxima de corte 20kHz para una
  frecuencia máxima de reloj de 1MHz.
• Banda de trabajo mínima hasta 200kHz.
• Bajo precio.

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SELECCIÓN Y GENERACIÓN DE FRECUENCIAS

• Selección mediante un interruptor binario triple.
• Desestimación del microcontrolador como
  generador.
• Circuito oscilador con cristal e inversor.
• Subfrecuencias con contador y multiplexor.
• Nota Buffer de aislamiento.

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CIRCUITO DE FRECUENCIA
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FILTRADO

• Eliminamos las componentes de baja frecuencia
  configuración paso alto.
• Su frecuencia de corte es proporcional a la
  frecuencia seleccionada.
• Se diseña con ganancia unidad para mantener el
  mayor ancho de banda posible.
• Máximo orden (4) mediante dos etapas en cascada,
  para mayor pendiente de caída.
• Butterworth para banda de paso máximamente plana.

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UMBRAL

• Generación mediante un divisor con un
  potenciómetro variable.
• Selección de precisión mediante un interruptor de
  dos posiciones
• Rango hasta 20.
• Rango hasta 50.

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RECTIFICACIÓN Y DETECCIÓN

• Convertimos a valor eficaz equivalente la señas
  de salida del filtro mediante un circuito
  rectificador diodo, resistencia y condensador.
• Comparamos con la señal de umbral mediante un
  amplificador como comparador.

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MEDIDA ADC08234

• Comunicación serie con 8 bits y voltajes de
  referencia de entrada y salida
• Resolución de 10mV.
• Utilizamos dos de los cuatro canales de entrada
• Voltaje de ruido.
• Voltaje umbral.

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EL PIC16F84
Características más interesantes
- 13 patillas de E/S. - Patilla de reset. - Perro
guardián. - Interrupción por -flanco
programable. -cambio de nivel. -timer
programable. - Frecuencia de 4MHz (10MHz
máximo).
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EL MICROCONTROLADOR

• Debe
• Leer selección de frecuencias.
• Leer voltajes del ADC.
• Presentar la situación de trabajo y los datos de
  medida por la pantalla LCD.
• Detectar un desbordamiento de ruido.
• Actuar cuando se produzca la detección.

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CONEXIONADO DELMICROCONTROLADOR
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PLACAS DEL CIRCUITO
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DETECTOR

• Partes del detector.

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SOFTWARE
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PROGRAMA

• Limitado a 1k de memoria.
• Tareas
• Controlar y leer el ADC.
• Leer la selección de frecuencia.
• Permitir y atender la interrupción.
• Tratar los datos.
• Controlar el LCD y mostrar los datos.

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FLUJO DEL PROGRAMA
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RUTINA DE ATENCIÓNA LA INTERRUPCIÓN
DESHABILITACIÓN DE LAS INTERRPCIONES
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EJEMPLO DE DETECCIÓN
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PRUEBAS Y RESULTADOS
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EQUIPO DE TRABAJO
- Entrenador.
- Generador de perturbaciones.
- Otros Medidor de armónicos, polímetros,
generadores, etc.
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RESULTADOS
Detector de bajo coste que permite

• Medida de ruido en bandas seleccionables entre
  156.25Hz y 20kHz hasta 200kHz (Armónicos).
• Medida de porcentajes de ruido superiores al 40.
• Detección de ruido con umbral ajustable.
• Alimentación del propio terminal de estudio.
• Medida con error menor de 2V para porcentajes de
  ruido superiores al 8.

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LÍNEAS FUTURAS DE ACTUACIÓN
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LÍNEAS FUTURAS DE ACTUACIÓN

• Bajar los límites de detección y eliminar el
  error para porcentajes de ruido menores del 8
• Amplificación antes de la conversión.
• Ganancia mayor de filtrado (menor ancho).
• Adaptar para terminales trifásicos.
• Comunicación con el PC.
• Mejorar prestaciones
• Filtro más potente (LTC1068, LMF100).
• Microcontrolador más avanzado (PIC16F87,...).

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EJEMPLO PRÁCTICO
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EJEMPLO PRÁCTICODE DETECCIÓN
DETECTOR
DETECTOR
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(No Transcript)