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Laboratrio de Princpios de Comunicao 0002329EE 2S/2012

Prof. Fabricio Guimares Baptista

Experincia 1: Introduo Plataforma NI ELVIS II+ e ao Mdulo EMONA DATEx Telecoms-Trainer 202

1. Introduo ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite) uma plataforma de

prototipagem desenvolvida pela National Instruments (NI) que integra, de forma compacta, os principais instrumentos utilizados no laboratrio, tais como multmetro, osciloscpio, gerador de funes, fonte de alimentao e outros. Esses instrumentos utilizam a estrutura de Instrumentao Virtual, isto , o painel do instrumento contendo o display e todos os controles apresentado atravs do software LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). A conexo entre o ELVIS e o PC realizada atravs de uma porta USB.

Alm dos controles virtuais, o ELVIS permite o controle manual da fonte de alimentao e do gerador de funes, como indicado na Figura 1. Alm desses controles, h trs conectores do tipo BNC para os dois canais do osciloscpio (CH 0, CH 1) e do gerador de funes (FGEN, TRIG) e os conectores do multmetro digital (DMM).

Tambm h um conector que permite o uso de placas especficas para cada tipo de experimento. Utilizaremos a placa EMONA DATEx Telecoms-Trainer 202, que permite a realizao de experimentos envolvendo comunicao analgica e digital.

Figura 1. Elvis II+ da National Instruments.

A placa EMONA DATex possui diversos circuitos utilizados na comunicao analgica e digital. Esses circuitos so representados por blocos. Na Figura 2, por exemplo, temos as representaes para um gerador de onda senoidal, circuito somador, circuito multiplicador e deslocador de fase.

Controles das fontes de tenso positiva e negativa

Controles de amplitude e frequncia do gerador de funes

Conectores BNC do osciloscpio e

gerador de funes

Conectores do multmetro

Conector para placa de expanso

Laboratrio de Princpios de Comunicao 2S/2012

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Figura 2. Da esquerda para direita: gerador de onda senoidal, circuito somador, circuito

multiplicador e deslocador de fase.

A montagem de um circuito feita interligando-se esses blocos atravs de fios por meio dos conectores de 2 mm disponveis na placa. Esses conectores utilizam a seguinte conveno:

Sinais analgicos;

Sinais digitais.

Algumas conexes do ELVIS, tais como os terminais do gerador de funes e os termais da fonte DC, podem ser roteadas para a placa EMONA DATex. Essas conexes esto localizadas no lado esquerdo da placa, como ilustrado na Figura 3. A chave localizada no canto superior direito permite selecionar se os ajustes sero feitos diretamente na placa (Manual) ou atravs de software (PC-Control).

Figura 3. Conexes da placa EMONA DATEx.

Conexes do ELVIS

presentes na placa DATEx

Funes da placa que podem ser

controladas manualmente ou

atravs do PC

Chave para seleo de

controle Manual ou atravs do PC


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2. Conexo e Inicializao do ELVIS e da placa ENOMA DATEx

2.1. Verifique se o cabo de alimentao e o cabo USB esto devidamente conectados. Ligue a chave de alimentao do ELVIS localizada na sua parte traseira e, em seguida, a chave de alimentao da placa DATEx localizada no canto superior direito. Ligue o PC e espere a sua inicializao.

2.2. Se o ELVIS estiver corretamente instalado, o LED indicador Ready deve ficar continuamente aceso na cor laranja ou verde, dependendo do tipo de conexo USB (full speed ou high speed). O LED Prototyping Board Power tambm deve ficar continuamente aceso, indicando que a placa EMONA DATEx est sendo alimentada. No lado inferior esquerdo da placa DATEx h trs LEDs de status das tenses +15 V, -15 V e +5 V. O LED Active deve acender quando houver transferncia de dados entre o PC e o ELVIS.

2.3. Execute o software NI ELVISmx Instrument Launcher. Deve aparecer a tela apresentada na Figura 4.

Figura 4. Instrumentos virtuais do ELVIS.

De acordo com a Figura 4, h um conjunto de instrumentos virtuais, tambm conhecidos com SFP (Soft Front Panels), que podem ser utilizados durante os experimentos como se fossem instrumentos convencionais de laboratrio. Entre eles, os mais importantes so:

DMM Digital Multimeter Multmetro digital para medio de tenso, corrente, resistncia, capacitncia, indutncia, teste de diodo e continuidade;

Scope Osciloscpio de dois canais com taxa de amostragem ajustvel at 100 MS/s. Possui ajuste de sensibilidade, base de tempo, posio do trao e permite a seleo do tipo e da fonte de trigger;

FGEN Function Generator Gerador de funes (ou gerador de sinais). Permite gerar sinais com forma de onda senoidal, quadrada e triangular. Tambm possvel fazer uma varredura (sweep) automtica de frequncia, isto , a variao da frequncia desde uma frequncia inicial at uma frequncia final com um determinado passo (step);

VPS Variable Power Supplies Fontes de tenso positiva e negativa ajustveis de 0 a 12 V. Tambm permite programar uma varredura (sweep) automtica de tenso;

DAS Dynamic Signal Analyzer Permite a anlise de sinais no domnio da frequncia.

3. Teste Bsico do Multmetro e das Fontes de Alimentao 3.1. No ELVIS, coloque os botes de ajuste das tenses positiva e negativa na metade do

curso. 3.2. Faa as conexes necessrias para medir a tenso positiva, como ilustrado na Figura 5.


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Figura 5. Conexes necessrias para a medio da tenso varivel positiva.

3.3. No NI ELVISmx Instrument Launcher, clique no boto VPS para abrir o painel da fonte de alimentao. Dever aparecer a tela apresentada na Figura 6.

Figura 6. Painel da fonte de alimentao varivel.

3.4. No painel da fonte de alimentao, clique na caixa de seleo Manual da fonte de tenso positiva (Supply +, lado direito) para selecionar o modo de operao manual. O LED Manual Mode no ELVIS deve acender, indicando que a operao est no modo manual.

3.5. No NI ELVISmx Instrument Launcher, clique no boto DMM para abrir o painel do multmetro. Dever aparecer a tela apresentada na Figura 7.


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Figura 7. Painel do multmetro.

3.6. Por padro, a medio de tenso contnua e o modo de mudana automtica de faixa devem estar selecionados. Clique no boto Run (seta verde) e verifique a tenso indicada no display. Gire o boto de ajuste de tenso no ELVIS e observe a variao de tenso no multmetro. A tenso deve variar aproximadamente de 0 a +12 V.

3.7. possvel medir a tenso fornecida diretamente no painel da fonte. No painel da fonte clique e selecione a opo Measure Supply Outputs. Observe os valores de tenso exibidos no painel da fonte e no multmetro. Os valores devem ser os mesmos, exceto pela diferena de casas decimais.

3.8. No painel da fonte, desmarque a opo Manual. O LED Manual Mode no ELVIS deve apaga e o boto de ajuste manual ficar inativo.

3.9. Clique no boto Run (seta verde) no painel da fonte de alimentao e gire com o mouse o boto virtual de ajuste de tenso. Observe no voltmetro a variao da tenso. Tambm possvel digitar o valor de tenso desejado. Digite alguns valores e observe o valor no multmetro.

3.10. Repita todo o procedimento para a fonte de tenso negativa. Troque a conexo para a sada negativa indicada com o sinal .

3.11. Feche os painis do multmetro e da fonte de alimentao.

4. Teste Bsico do Osciloscpio e do Gerador de Funes 4.1. Faa as conexes indicadas na Figura 8 utilizando um cabo com conector BNC. O

terminal preto (BLK) deve ser ligado em algum conector de terra (GND) e o terminal vermelho deve ser conectado sada do gerador de funes disponvel na placa EMONA DATEx.

4.2. No NI ELVISmx Instrument Launcher, clique no boto FGEN para abrir o painel do gerador de funes. Dever aparecer a tela mostrada na Figura 9.


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Figura 8. Conexes para o teste do osciloscpio e do gerador de funes.

Figura 9. Painel do gerador de funes.

4.3. No painel de controle do gerador de funes, selecione a opo Manual Mode. O LED correspondente no ELVIS deve acender indicando que a operao est no modo manual. Coloque o boto de ajuste de amplitude na metade do curso.

4.4. No NI ELVISmx Instrument Launcher, clique no boto Scope para abrir o painel do osciloscpio. Dever aparecer a tela indicada na Figura 10.

4.5. No painel do osciloscpio, habilite o canal 0 (CH 0) selecionando a opo Enable. Selecione a opo Probe para 1x (sem atenuao). No tipo de Trigger selecione borda de subida (opes Edge e Slope) e como fonte (Source) o canal 0 (Chan 0 Source). Ajuste a base de tempo para 1 ms/Div, a sensibilidade para 1 V/Div e o acoplamento em DC.


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Figura 10. Painel do osciloscpio.

4.6. Clique em Run no painel do osciloscpio e observe a forma de onda. Note que na parte inferior do display so exibidos o valor eficaz (RMS), a frequncia e o valor pico a pico (Vp-p). Verifique que na opo Print possvel salvar a forma de onda.

4.7. Observando a tela do osciloscpio, gire o controle de frequncia no ELVIS no sentido horrio para aumentar a frequncia. Gire no sentido anti-horrio para diminuir. Gire tambm o controle de amplitude e observe a forma de onda.

4.8. No painel do gerador de funes, desmarque a opo de operao manual. O LED correspondente no ELVIS deve apagar. Clique em Run e com o mouse gire os controles virtuais de frequncia e amplitude. Altere tambm a forma de onda para triangular e quadrada. Observe a forma de onda no osciloscpio. Observao: O osciloscpio tambm deve estar em execuo, isto , com o boto Run pressionado.

4.9. Agora, voc deve ajustar o gerador de funes para fazer uma varredura automtica de frequncia. No painel do gerador, pare a execuo clicando em Stop. Selecione a forma de onda senoidal, frequncia inicial (Start Frequency) de 100 Hz, frequncia final (Stop Frequency) de 1 kHz, passo (Step) de 50 Hz e durao de cada passo (Step Interval) de 1 s (ou 1000 ms). Clique no boto Sweep e observe a forma de onda no osciloscpio. Observao: O osciloscpio tambm deve estar em execuo, isto , com o boto Run pressionado.

4.10. Se os ajustes estiverem corretos, a frequncia dever variar automaticamente de 100 Hz a 1 kHz com passo de 50 Hz. Quando a frequncia final for atingida, a gerao do sinal ser automaticamente interrompida.


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5. Visualizao de um Sinal de Voz O objetivo bsico dos sistemas de comunicao transmitir e receber informao. Uma

informao muito comum a voz. A placa EMONA DATEx possui um microfone (cpsula de eletreto) que permite realizar experimentos envolvendo sinais de voz.

5.1. Faa as conexes indicadas na Figura 11 utilizando um cabo com conector BNC. No se esquea de conectar o terminal negativo (fio preto) em algum conector de terra (GND).

Figura 11. Conexes para visualizao de um sinal de voz.

5.2. No painel do osciloscpio ajuste a base de tempo para 2 ms/Div e a sensibilidade para 500 mV/Div. No tipo de trigger, selecione Immediate. Clique em Run.

5.3. Fale na proximidade do microfone (cerca de 30 cm) e observe a forma de onda do sinal de voz. Se necessrio, ajuste a sensibilidade e base de tempo do osciloscpio.

6. Mdulo Amplificador 6.1. Monte o circuito representado pelo diagrama de blocos da Figura 12. As conexes

equivalentes so apresentadas na Figura 13. Ligue o terminal negativo de cada cabo coaxial a um terminal de terra (GND).

Figura 12. Circuito para teste do mdulo amplificador.


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Figura 13. Conexes para teste do mdulo amplificador.

6.2. Na placa EMONA DATEx selecione a chave Control Mode para a posio Manual. Deixe o controle de ganho (Gain) do amplificador na metade do curso.

6.3. Abra o painel do osciloscpio. Habilite os dois canais (Channel 0 e Channel 1) para visualizar os sinais de entrada e de sada do amplificador. Selecione Edge para o tipo de trigger. Clique em Run para executar e faa os ajustes necessrios para visualizar dois ou trs ciclos dos sinais.

6.4. Varie o ajuste de ganho do amplificador e observe a variao da amplitude do sinal de sada (no canal CH 1).

6.5. Mude a posio da chave Control Mode para PC-Control. 6.6. Execute o software EMONA DATEx Main. O software exibi uma representao da

placa EMONA DATEx com todos os controles virtuais, como apresentado na Figura 14.

6.7. Com o mouse, gire o controle virtual de ganho no sentido horrio e anti-horrio. Observe no osciloscpio a variao de amplitude do sinal de sada.

Visando conservar o equipamento, nos prximos experimentos o ELVIS e a placa

EMONA DATEx devero ser ajustados, sempre que possvel, apenas atravs dos botes

virtuais.


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Figura 14. Painel para controle da placa EMONA DATEx atravs do PC.

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