Saber Eletrônica 464, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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4 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012

índice

14 65 28

Editorial

Acontece

03 06 National ...................................................................................... 05 Honeywell ................................................................................... 07 SPS IPC Drives 2012 ................................................................... 09 Metaltex ....................................................................................... 11 Globtek ........................................................................................ 13 Farnell .......................................................................................... 17 Electronica 2012 .......................................................................... 19 Cika ............................................................................................... 27 Tato ............................................................................................... 33 Patola ............................................................................................ 33 Nova Saber ................................................................................... 55 Assinaturas .................................................................................. 61 Mouser ................................................................................. 2ª Capa Nova Saber ......................................................................... 3ª Capa ARM ..................................................................................... 4ª Capa Índice de anunciantes 06 Light apresenta carro elétrico i-MiEV e lança o primeiro sistema de recarga inteligente do mundo 08 A “electronica 2012” apresentará produtos e soluções para a eletromobilidade do futuro 08 Fonte de Alimentação alimenta Aplicações de Dispositivos Médicos Portáteis 10 Novo testador da Fluke Networks soluciona os problemas mais comuns de rede em cerca de um minuto 11 B&K Precision apresenta um novo modelo de Fonte de Alimentação Dupla 12 Série de sensores de reflexão LR-Z, da Keyence 13 Novo Sistema de Controle de Estabilidade Automotiva, da TRW

Instrumentação

14 Conecte o LabVIEW a qualquer rede industrial ou CLP 20 Por dentro do Analisador de Espectro

Eletrônica Aplicada

28 Como Funciona o Telefone Celular - Parte 1 34 Diagnóstico de redes PROFINET IO utilizando software Wireshark 41 Correção do Fator de Potência

Desenvolvimento

46 Realimentação: Teoria Geral - Parte 1

Componentes

50 Conversores de Dados: Conheça as principais arquiteturas, e saiba como obter um melhor desempenho do seu projeto - Parte 2 56 Bateria de Lítio-Íon: Conceitos Básicos e Suas Potencialidades

Setembro/Outubro 2012 I SABER ELETRÔNICA 464 I 7

acontece

Carro elétrico i-MiEV e carregador de veículo elétrico do Programa Smart Grid Light-Cemig.

8 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012

acontece

Na feira “electronica” prevista para o mês de novembro próximo (dias 13 a 16) em Munique (Alemanha), as empresas internacionais líderes irão apresentar os seus produtos, as soluções mais recentes, e as mais importantes ten- dências pertinentes ao tema da “ele- tromobilidade”. No fórum automotivo, os especialistas da indústria fornecerão ideias a respeito da tecnologia e dos mercados que são relevantes na prática. Os “experts” da indústria examinarão diversas estratégias para a mobilidade do futuro no congresso automotivo da feira ( ICM – International Congress Center München ) entre os dias 12 e 13 de novembro de 2012. Neste ano, mais de 1.000 exibidores apresentarão tecnologias e produtos para o segmento automotivo. Um dos focos desse setor e tema principal da feira é a eletromobilidade. Além do setor de exposição, esse tópico está refletido na programação de eventos dos fóruns automotivos e no congres- so de eletrônica automotiva, os quais, juntos completam o conceito dos “ pilares” da feira. Range de Produtos de PCIs para Veículos-conceito Pela primeira vez, a Visiteon irá apresen- tar o seu “conceito e-Bee” na “elec- tronica”. Esse conceito automotivo explora novas proposições para o uso do veículo e da eletrônica do consumi- dor, com a utilização de interface gráfi- ca do usuário para mostrar informação para perfis Cloud, o que torna possível personalizar um carro para uma grande parte dos motoristas e suas exigên- cias. Um dos novos desenvolvimentos mais importantes é que o conceito é completamente compatível com todas as plataformas comuns de veículos para “electro-mobiles”. A Mektec Europe também está ocupan- do-se com os desafios mais recentes da indústria automotiva, desde as fontes de alimentação e a iluminação do veículo até as tecnologias de controle alternati- vas e os sensores. Em quase todas essas áreas, os carros modernos contam com circuitos impressos flexíveis que com- binam funções eletrônicas e mecânicas. Neste evento, a Mektec mostrará o seu patenteado Flex - Circuito Impresso Flexível, com selagem integrada, que permite a transmissão simultânea dos sinais e das correntes de alimentação conforme são encontrados nos sistemas de controle híbridos. O fórum automotivo no Hall A6 propi- ciará aos visitantes uma visão interna desse setor. Entre outras coisas, a pro- gramação de eventos inclui palestras sobre eletromobilidade, eletrônica de potência, baterias e tecnologias de con- trole. Por exemplo, em um painel de discussões na quarta-feira, veteranos profissionais das indústrias AEL, NXP, Osram Opto e outras irão discutir “Lighting concepts and LEDs”. Uma folha atualizada do fórum automotivo é disponibilizada “online”. Desenvolvimentos, estratégias e konow-how inteligente no congresso automotivo da “electronica” Um dos eventos previstos na feira é o congresso automotivo da “electronica”, nos dias 12 e 13 de novembro. Em algumas das 30 palestras, especialis- tas internacionais explicarão as mais recentes tecnologias e desenvolvimen- A “electronica 2012” apresentará produtos e soluções para a eletromobilidade do futuro Fonte de Alimentação alimenta Aplicações de Dispositivos Médicos Portáteis Fornecendo uma saída regulada de até 50 W com baixíssimo ripple, a família GTM21097 de fontes de alimentação chaveadas da GlobTek foi projetada para alimentar dispositivos médicos portáteis e carregar seus sistemas de bateria. Fornecidas em um gabinete de policarbonato resistente a impactos e sem furos de ventilação, as fontes de alimentação resfriadas por condução produzem uma tensão de saída desde 3,3 V até 48 V (em incrementos de 0,1V) em potências de 36 W até 50 W, com uma entrada de 100 VCA até 250 VCA. “Muitos projetistas se esquecem de assegurar-se que a fonte de alimen- tação externa que estão usando para alimentar seus sistemas médicos também deve ser aprovada para aplicações médicas,” diz Ed Seaman,VP de Vendas da GlobTek. “Usando o par- ceiro de fontes de alimentação certo, você pode obter a solução correta que não é apenas medicamente apro- vada, mas é também a melhor solução para os requisitos do seu dispositivo.” A fonte inclui proteção contra sobre- corrente, curto-circuito, sobretensão, e falha térmica. Atendem a exigências de agências de segurança, inclusive UL2601, CSA 22.2#601, e TUV EN60601, além de normas de EMI/RFI, diretrizes de EMC/ CE, e FCC Class B para aplicações mé- dicas aterradas, certificação CB, SIQ Mark e IEC 60601-1, 3ª edição. Todos os modelos também carregam um selo UL, TUV e relatório da marca CE gerado por um laboratório certi- ficador independente.Versões estão disponíveis com operação em corren- te constante e outras características para carga de bateria, e projetos modificados ou sob medida também estão disponíveis. Uma opção “Made in USA” está disponível sob consulta. Para mais informações, incluindo o datasheet do produto, visite: www. globtek.com/product.php/porta- ble-medical-power-supply.

10 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012

acontece

Novo testador da Fluke Networks soluciona os problemas mais comuns de rede em cerca de um minuto

O assistente de Rede OneTouch AT, otimizado para que os técnicos consigam

ajudar a resolver os problemas de rede dos usuários finais mais rapidamente,

testa redes com e sem fio, do cliente até a nuvem

De acordo com o vice-presidente da di- visão de análise de redes corporativas da Fluke Networks, Gary Ger, “este é exatamente o tipo de resposta que a equipe de inovação da companhia tinha em mente quando desenhou o testador OneTouch AT. Problemas de conectividade e desempenho podem se esconder em uma variedade de lugares em toda a rede e o técnico de primeira linha de hoje não pode ser um especialista em todos eles. Quan- do uma comunicação de problema é enviada, a maioria das organizações aciona um técnico. Porém, muitos destes profissionais podem não ter processos de teste padronizados e as ferramentas que possuem podem ser muito complexas e demoradas,” reforça Ger. “O OneTouch AT automa- tizado foi especificamente projetado para atender esses desafios, economi- zando em uma organização, em média, aproximadamente um homem-semana de resolução de problemas por mês.” A Fluke Networks anuncia hoje o lança- mento do assistente de rede OneTou- ch™ AT, nova ferramenta especialmen- te concebida para que os técnicos de rede automatizem e realizem em cerca de um minuto o troubleshooting dos problemas mais comuns verificados pelos usuários finais, reduzindo em muito o tempo consumido na resolu- ção de problemas de rede e garantin- do a satisfação do usuário. Tradicionalmente, os técnicos de rede consomem mais de uma hora e uti- lizam uma variedade de ferramentas como analisadores de protocolo, utili- tários de PCs, testadores de cabo e re- des, etc.,para resolver questões relacio- nadas a conectividade e performance. Solução e ferramentas que fornecem informação limitada e pouco consolida- da. O testador OneTouch AT combina as suas inovadoras funcionalidades em uma ferramenta customizada, portátil, com um único botão de autoteste, que disponibiliza para o usuário final o modo mais veloz de troubleshooting do mercado, tarefa que normalmente consome até 25 % do trabalho diário de um técnico de rede. “Com uma equipe pequena e sempre em movimento, nós não podemos ter tudo à mão para a resolução de problemas da rede,” diz Tony Peffley, administrador de rede e sistemas da Elkhart County, empresa sediada em Indiana, EUA. “Pelo menos era isso o que eu pensava até testar o OneTouch AT. Tudo o que posso dizer é que é ‘fantástico’, ele realmente contempla tudo, desde o teste de cabos mais básico até o desempenho de rede em geral, com fio, sem fio e com fibra. As- sim, estamos preparados para enfren- tar qualquer situação.” Principais recursos do OneTouch AT:

• Um botão de autoteste para identifi- cação mais rápida do problema;
• Habilidade para teste em redes WiFi 802,11 a/b/g/n Wi-Fi, gigabit Ethernet de cobre e fibra;
• Captura de pacote de fibra e cobre, in-line ;
• Cabo de mapeamento de fio, Power- -Over-Ethernet (PoE) e testes de link ;
• Acesso remoto para colaboração me- lhorada com colegas para resolução de problemas de velocidade;
• Análise de desempenho de serviço e rede; - Scripts de teste automatizados e padronizados para garantir que até o usuário mais novato possa resolver problemas;
• Novo formato com smartphone touchscreen e robustez reforçada para durabilidade em campo. Para mais informações sobre o One Touch AT, acesse: www.fluke networks.com.br. Assistente de rede OneTouch AT, da Fluke Networks

Setembro/Outubro 2012 I SABER ELETRÔNICA 464 I 11

acontece

B&K Precision apresenta um novo modelo de Fonte de Alimentação Dupla, oferecendo: Complementação do modelo atual (1737) com faixas de Corrente mais altas e Potência até 350 W A B&K Precision acaba de anunciar o acréscimo do Modelo 1747 – sua última fonte de alimentação CC dupla. Entregando até 350 W de potência com modos de tensão constante (CV) e corrente constante (CC), o novo modelo pode fornecer tensões mais altas para uma faixa de corrente mais baixa (0 – 60 V, 5 A), ou correntes mais altas para uma faixa de tensão mais baixa (0 – 35 V, 10 A) do que o modelo 1737. Essa nova fonte CC é apropriada para uma ampla variedade de aplicações: em fabricação eletrôni- ca, em service e reparação, e também em laboratório de eletrônica. O projeto de fontes duplas propicia aos usuários mais flexibilidade operacional, com ranges de tensão e corrente de acordo com as suas necessidades para a aplicação específica. Ele ajuda tanto na economia de espaço em bancada quanto no custo, eliminando a necessi- dade de dispor de múltiplas fontes de alimentação na bancada ou de adquirir mais potência que o necessário. Fornecendo aproximadamente 3 vezes mais potência que o modelo anterior (1737), esta fonte dupla (1747) ofe- rece um aumento suficiente na faixa de correntes, mantendo ao mesmo tempo as características de excelente regulação e baixo ripple disponíveis naquele. Ambas, tensão e corrente, são ajustáveis com botões de controle “grosso” e “fino”, enquanto dois bri- lhantes displays de LEDs de 4 dígitos mostram os seus valores. Outras características incluem “re- call” automático dos últimos settings de alimentação ativa, sobrecarga, e proteção contra inversão de polarida- de, acrescentando ainda um botão de On/Off de saída. Uma interface RS – 232 no painel traseiro habilita unida- de remota controlada do instrumento via PC, usando software ou comandos remotos. O software de aplicação pode ser baixado do website da B&K Precision. O modelo 1747 – dual range DC power supply – encontra-se disponível por US$ 879. Para maiores informações sobre especi- ficações técnicas, acessórios, fotografias, e documentos de suporte, visite: www. bkprecision.com/search/.

Setembro/Outubro 2012 I SABER ELETRÔNICA 464 I 13

acontece

Novo Sistema de Controle de Estabilidade Automotiva, da TRW A plataforma EBC 460 especifica também a integração de sensores de giro e aceleração com a sua unidade de controle EHCU, a qual é capaz de funcionar como controlador para o sistema elétrico de freio para estacio- nar, da TRW – um sistema integrado conhecido como EPBi. “ESC é uma tecnologia-chave que tem sido mandatória nos principais merca- dos europeus e dos Estados Unidos e fornece um bloco construtivo sobre o qual se baseia uma variedade de siste- mas integrados de segurança”, afirma Josef Pickenhahn, vice-presidente de Engenharia para os sistemas de freios. “A EBC460 consiste na mais avançada ESC que nós já produzimos até agora, e ela proporcionará todos os bene- fícios das gerações anteriores e, ao mesmo tempo, incluirá características como gerenciamento do rollover ativo para ajudar a evitar a probabilidade de balanço e controlar a estabilidade do reboque ( trailer ), o que auxilia na manutenção da estabilidade de ambos (veículo e trailer ). Funções adicionais serão possíveis para prover um contro- le de viagem adaptativo através de freio emergencial automático, altamente sofisticado, e sistemas de alívio de choque de modo a criar oportunida- des estimulantes para a segurança dos futuros veículos.” A família EBC460 da TRW disponibiliza um projeto de produto padronizado unido à capacidade de fabricação na Europa, América do Norte, América do Sul e Ásia, onde foram feitos investi- mentos significativos em equipamentos e engenharia de suporte. A família de produtos global possui sistemas “ stan- dard ”, “ high ” e “ premium ” - os quais podem oferecer freios anti-lock , con- trole de tração, e funcionalidade ESC com variantes que dão suporte tanto a veículos híbridos como totalmente elétricos. “A tecnologia ESC é um exemplo exce- lente de um sistema de segurança inte- ligente. Desde a época em que a TRW lançou seu primeiro ESC (dez anos atrás), a companhia vem acrescentando continuamente mais especificações e funções e, ao mesmo tempo, tornando o sistema menor, mais leve e mais ba- rato”, diz Peter Lake – vice-presidente executivo de Vendas e Desenvolvimen- to de Negócios. “A família EBC460 incorpora os três temas de Segurança Cognitiva - “ad- vanced thinking”, por sua capacidade de corrigir derrapagens e patinação; “smart thinking”, por suas muitas muitas formas de barateamento do produto; e “green thinking”, por sua compatibilidade com veículos híbridos e outros powertrains alternativos.” A EBC460 inclui numerosas atualiza- ções ( upgrades ) para melhorar valor e desempenho, comparado aos sistemas anteriores. Ela utiliza bomba com motor de longa vida com um projeto de meia-junta opcional, dois sensores de pressão integrados para aumentar a capacidade de produzir e manter a pressão no freio; redução da aspereza e vibração ruidosa e aumento da vida do motor através do controle de sua velocidade em alta frequência. A TRW Automotive Holdings Corp. lançou sua nova família de produtos EBC460, referente a sistemas eletrônicos de Controle de Estabilidade Automotiva nas quatro principais regiões produtoras de carros do planeta. A EBC460 oferece mais qualidade, desempenho e compatibilidade através de uma ampla faixa de configurações. Produto EBC460, da TRW Automotive Holding Cortp

14 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012 Instrumentação Conecte o LabVIEW a qualquer rede industrial ou CLP

Os Controladores Programáveis para Automação (PACs) da National

Instruments e o LabVIEW podem acrescentar uma ampla variedade

de funcionalidades para os CLPs e os sistemas industriais existentes.

Monitoramento de condição de máquina, medições analógicas de alta

velocidade e aplicações personalizadas de visão de máquina são alguns

dos exemplos de aplicações típicas de PAC. A comunicação entre os dois

sistemas é extremamente importante e deve ser simples, eficaz e muitas

vezes determinística.

Este artigo vai mostrar os diferentes métodos para conectar o Lab-

VIEW e os PACs da National Instruments a qualquer rede industrial,

dispositivo ou CLP.

E/S Digitais e Analógicas

Talvez a maneira mais simples de in- tegrar PACs da National Instruments com CLPs existentes seja através de E/S Digitais e Analógicas. Todas essas plataformas PAC têm E/S digitais disponíveis. A quantidade mínima de E/S digitais em uma plataforma está no Sistema NI Compact Vision, que oferece 15 entradas digitais e 14 saídas digitais. Com E/S digitais, você pode co- municar dados através de uma variedade de métodos. O método mais simples seria mudar uma única linha digital, permitindo-lhe enviar um bit de dados com algum status, ou aprovação/reprovação. Se precisar enviar mais informações, como códigos de erro, um valor, ou implementar handshaking, várias linhas de E/S digitais ou portas poderão ser usadas. Com linhas de E/S digitais, você pode ler e escrever até 256 valores distintos. Finalmente, você pode gerar pulsos em uma linha digital. A geração de pulsos pode ser usada para temporização precisa no acionamento de dispositivos de automação, tais como atuadores e CLPs. E/S analógicas também constituem uma boa opção para a comunicação entre um PAC da NI e um CLP. Com E/S analógicas, você pode enviar uma quantidade muito maior de dados através de uma única linha. Com um DAC de 16 bits, por exemplo, você pode enviar milhares de valores distintos em uma única linha. E/S analógicas são boas para o envio de mudanças incrementais com um valor específico e utilizando o mínimo de fios. Uma das desvantagens do uso de E/S analógicas para a comunicação é a possi- bilidade de ruído e falta de integridade do sinal. Se o seu sistema PAC ou CLP estiver sobre o chão de fábrica, poderá haver muitos ruídos que alterem o valor do sinal que você está tentando ler ou escrever. Usar produtos de aquisição de dados isolados pode ajudar a proteger seus dados de malhas de terra, picos de tensão e ambientes ruidosos. Veja a figura 1.

16 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012 Instrumentação tão passar as informações pertinentes ao DeviceNet mestre (geralmente um CLP) com uma placa DeviceNet da NI no modo escravo, integrando os dois sistemas em uma única rede. NI DeviceNet Configurador O Configurator é uma poderosa ferra- menta de configuração com suporte a Elec- tronic Data Sheet (EDS). Cada dispositivo DeviceNet tem seu próprio arquivo EDS, que é disponibilizado pelo fabricante do dispositivo. O configurator pode procurar uma rede DeviceNet para determinar in- formações sobre os dispositivos conectados, carregar os arquivos EDS relacionados au- tomaticamente, escrever e ler os parâmetros do dispositivo e alterar o MAC ID de um dispositivo. NI DeviceNet Analisador O Analyzer monitora a rede DeviceNet e interpreta as mensagens CAN capturadas de acordo com o protocolo DeviceNet. Ele exibe as mensagens juntamente com seus parâmetros. Você pode exibir certos tipos de mensagens usando filtros poderosos e opções de busca. Você também pode obter as estatísticas de mensagem no Analyzer, que é útil para solução de problemas e análises em redes e sistemas DeviceNet. Se você estiver usando um PAC da NI que não tenha disponível uma placa Devi- ceNet, poderá usar um gateway de outro fabricante para conectar o LabVIEW a uma rede ou dispositivo DeviceNet. Consulte a seção Gateway de Outros Fabricantes, abaixo, para mais informações.

Interfaces CANopen

CANopen é um protocolo de nível superior com base na camada física CAN e foi desenvolvido como uma rede embarcada padronizada, com capacidade de configura- ções extremamente flexíveis. Originalmente concebido para aplicações de controle de mo- vimento, o protocolo CANopen é comum em muitos segmentos da indústria, incluindo equipamentos médicos, veículos off-road, transportes públicos e automação predial. Para funcionalidades CANopen mestre, a National Instruments oferece a CANopen LabVIEW Library, que fornece funções no NI LabVIEW de alto nível para criar aplicações CANopen mestre. Como as funções CANopen trabalham em cima do F2. Interfaces PROFIBUS PXI e PCI da NI. F3. Interfaces DeviceNet da National Instruments. fornece funções de alto nível fáceis de usar para o desenvolvimento rápido de aplica- tivos. Além disso, o NI-DNET oferece dois utilitários para instalação e configuração de rede: Configurator e Analyzer. Atente para a figura 3. As interfaces DeviceNet da National Instruments são uma ótima solução para adicionar funcionalidade a uma rede Devi- ceNet existente. Por exemplo, se você quiser adicionar monitoramento de condição de máquina para proteger seu equipamento, poderá usar um PC ou chassi PXI com o NI LabVIEW e placas de Aquisição de Sinais Dinâmicos para realizar o monitoramento de máquinas e análises. Você poderia en- (IHM) a uma rede. A conectividade direta proporciona uma melhor comunicação entre dispositivos, bem como diagnósticos de dispositivos através de interfaces de E/S. As interfaces DeviceNet da National Ins- truments podem funcionar tanto como um mestre ( scanner ) quanto como um escravo. Estas são oferecidas nas formas PCI, PXI, e PCMCIA e usam o conector industrial padrão combicon de 5 pinos para acessar dispositivos de redes DeviceNet. A placa PXI DeviceNet é compatível com o LabVIEW Real-Time para controle e comunicação determinística nas redes e dispositivos DeviceNet. Todas as placas DeviceNet acompanham o driver NI-DNET, o qual

Setembro/Outubro 2 012 I SABER ELETRÔNICA 464 I 17 driver NI-CAN, todos os dispositivos de alta velocidade CAN Série 2 da National Instruments para PCI, PXI e PCMCIA po- dem funcionar como interfaces CANopen mestre. Repare na figura 4. A NI CANopen LabVIEW Library fornece a funcionalidade que cobre todo o espectro de aplicações CANopen mestre, incluindo transmissão e recepção de objetos de serviço de dados (service data objects

• SDOs) e objetos de processo de dados (process data objects – PDOs), gerencia- mento de rede, pulsação e nó de proteção, emergências e objetos de sincronização. Com estas funções, você pode criar aplicativos que aderem plenamente à norma CAN in Automation (CIA) DS310. A LabVIEW CANopen Library também trabalha com as unidades de movimento NI SoftMotion Controller for CANopen, ajudando os engenheiros a facilmente adicionarem qualquer E/S CANopen em suas redes CANopen de movimento. O NI SoftMotion Controller é uma engine soft-motion que auxilia os engenheiros a fazer a interface entre o driver NI-Motion e unidades inteligentes distribuídas. Os enge- nheiros agora podem programar unidades Accelnet e Xenus da Copley baseadas em CANopen com a API NI-Motion de fácil utilização no LabVIEW. Se você estiver usando um PAC da NI que não tenha disponível uma placa CA- Nopen, podrá usar um gateway de outro fabricante para conectar o LabVIEW a redes F4. Interfaces CANopen da National Instruments. e dispositivos CANopen. Consulte a seção Gateway de outros fabricantes, abaixo, para mais informações.

Interface Serial (RS232,

RS422, e RS485)

Serial é um protocolo de comunicação padrão em quase todo PC. A maioria dos computadores desktop e laptop incluem uma ou mais portas seriais RS232. Serial é também um protocolo comum de comunica- ção para instrumentação em muitos disposi- tivos e numerosos dispositivos compatíveis com GPIB que vêm com uma porta RS232. Além disso, você pode usar comunicação serial para adquirir os dados em conjunto com um dispositivo de amostragem remo- ta. Enquanto o RS232 é o protocolo serial mais comum, os RS422, RS485 também são protocolos seriais comumente encontrados. Visão Geral sobre produtos Seriais da National Instruments A empresa é líder de mercado para controle de instrumentos e oferece uma linha completa de produtos de interfaces Seriais para protocolos RS232, RS422 e RS485. A NI oferece interfaces Seriais com uma grande variedade de barramentos de computador, fornecendo interfaces para PCI, PXI, PCMCIA, ExpressCard/34, USB e Ethernet. Todas as suas interfaces Seriais são totalmente configuráveis por software. Além disso, os hardware Seriais da NI ofere- cem recursos tais como taxas de transmissão

20 I SABER ELETRÔNICA 464 I Setembro/Outubro 2012 Instrumentação

A

análise de sinais é utilizada na caracterização de sistemas e no diagnóstico de falhas. Há três maneiras de se analisar um sinal conforme mostra a figura 1 , onde tem-se três eixos: amplitude, frequência e tempo. A primeira delas, e a mais conhecida, é a da perspectiva P 1 , onde observa-se a tensão do sinal em função do tempo e uti- lizando como ferramenta um osciloscópio. A segunda maneira, perspectiva P 2 , é pela observação de suas componentes espectrais, medindo a amplitude e a frequência, utilizando um analisador de espectro. Finalmente, pode-se examinar um sinal sob uma terceira perspectiva (P 3 ), que seria a frequência em função do tem- po utilizando um analisador de intervalo de tempo. Veremos agora detalhes sobre o fun- cionamento e aplicações de um analisador de espectro, instrumento empregado para análise de sinais segundo a perspectiva P 2. O analisador de espectro surgiu nos anos 60, e era uma das poucas ferramen- tas para análise de sinais de RF, ao lado do medidor de potência e do contador de frequências, sendo porém muito mais poderosa e versátil. Pode-se usá-lo em diversas aplicações no laboratório: na caracterização de osciladores, medidas de espúrios e distorção em amplificadores, análise de sinais modulados, análise de conversores de frequência. Quando em campo, na medida de espectro irradiado, identificação de interferências, detecção de “rádios piratas”, entre outras.

Como Funciona

A primeira ideia que se pode ter para implementar um analisador de espectro seria através de um filtro variável ( figura 2 ) que varresse cada frequência do sinal de entrada e indicasse a sua amplitude na tela. O problema deste tipo de im- plementação é que filtros variáveis não apresentam a seletividade necessária, além do que seu range de frequência é limitado. Na prática, a melhora de um fator implica na piora do outro.

O Estágio de Entrada (RF)

Para solucionar esses problemas os analisadores de espectro são imple- mentados como receptores heteródinos, conforme diagrama de blocos da figura 3. Um analisador de espectro de RF básico costuma ter um range de frequência de 9 kHz a 3 GHz, e amplitude de - 140 dBm a + 30 dBm. Neste tipo de implementação, o filtro de FI é fixo e o “espectro do sinal passa por ele” conforme a frequência do osci- lador local. A frequência do 1º filtro de FI está acima da frequência máxima do sinal de entrada, e é escolhida de acordo com as características do filtro passabaixas de entrada para adequada rejeição da frequ- ência imagem. Como exemplo numérico escolhemos a frequência de 3,6 GHz. Assim, pela figura 4 , quando o instru- mento está medindo um sinal de entrada em 2,0 GHz, seu oscilador local encontra- -se na frequência de 5,6 GHz. Para cobrir todo range de frequência de entrada o oscilador local varre a faixa de 3,069 GHz a 6,6 GHz. O filtro de entrada possui duas fun- ções: a primeira, como já foi dito, é elimi- nar os sinais de entrada na frequência- -imagem; a segunda função é atenuar o “vazamento” do sinal do oscilador local para a entrada do analisador de espectro ( figura 5 ).

Por dentro do

Analisador de Espectro

Roberto Remaili