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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2014.tde-19032015-171810
Documento
Autor
Nome completo
Deivid Efrain Tellez Porras
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Rodriguez, Edgar Charry (Presidente)
Ferreira, Ademar
Muñoz, Rodrigo Reina
Título em português
Desenvolvimento de transmissores de pressão com sensor piezoresistivo e protocolo de comunicação HART.
Palavras-chave em português
Comunicação digital
Dispositivos eletrônicos
Microeletrônica
Sensor
Resumo em português
O presente trabalho é uma pesquisa tecnológica (P&D) de inovação tecnológica de produto para o mercado brasileiro, que visa desenvolver um transmissor de pressão inteligente de alta exatidão com protocolo HART e sensor piezoresistivo em parceria LSI-USP / MEMS Ltda. Fornecendo assim um protótipo de um produto competitivo no mercado brasileiro. Neste trabalho se apresenta uma arquitetura baseada nos transmissores 4-20 mA de alta exatidão da MEMS Ltda. Essa arquitetura mantém as características de desemprenho da medição analógica e adiciona os componentes necessários para suportar as funções do padrão HART com camada física Bell 202. Além da arquitetura, neste documento é apresentado: o desenvolvimento das interfaces entre o algoritmo de compensação e os algoritmos responsáveis da comunicação digital, as modificações no circuito de controle da corrente de laço para permitir a modulação do sinal de 1200 Hz e 2200 Hz usado pela comunicação digital, e o projeto de alimentação do transmissor, que foi projetado visando a eficiência para respeitar os limites de consumo de corrente. Os resultados obtidos com essa nova arquitetura, apresentam que são mantidas as características dos transmissores 4-20 mA usados como base, e que a medição digital tem um nível de erro 0,05 %FS (porcentagem de fundo de escala) menor do que a saída analógica do mesmo transmissor, valor considerável comparado com o 0,2 %FS que é o nível de erro total do sistema. Os protótipos usados para as medições foram caracterizados num processo que levou 35 dias de operação continua, validando assim o projeto elétrico e software desenvolvido.
Título em inglês
Development of a piezoresistive pressure transmitters with hart communication protocol.
Palavras-chave em inglês
Digital communication
Electronic devices
Microelectronics
Sensor
Resumo em inglês
This thesis consists of a technical research (P&D) on technological innovations of a highly accurate intelligent pressure transmitter using a HART protocol and piezoresistive sensors in collaboration with LSI-USP / MEMS Ltda. The outcome consists of a prototype of a competitive product in the Brazilian market. This project presents a product architecture based on highly accurate 4-20mA MEMS Ltda. transmitters. It maintains the features necessary for analogical measurements and adds components, which are compatible with the functions of HART with a Bell 202 physical layer. In addition to the architecture, this document presents the development of: interfaces between the compensation algorithm and digital communication algorithms, modifications of the current loop control circuit to allow signal modulation used by digital communications of 1200Hz and 2000Hz, a voltage source project, which envisioned efficiency and considered the limits of current consumption. Results of this architecture show that the 4-20mA transmitter´s characteristics, used as a starting point for the product, are maintained and that digital measurements present 0.05%FS (Full Scale) less error than analogical measurements taken by the same transmitter. This presents a significant error reduction when compared to the total error of the system, which is 0, 2 %FS. The prototypes used for measurements were tested during 35 continuous days, validating their electrical installation and software.
 
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Data de Publicação
2015-03-24
 
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