Desenvolvimento de Instrumentos Virtuais – Vídeo

Desenvolvimento de Instrumentos Virtuais – Vídeo

O instrumento virtual desenvolvido neste trabalho consiste de uma plataforma de aquisição de dados compacta e autoexecutável. A plataforma escolhida foi a NI myDAQ, da National Instruments que foi conectada a uma unidade de teste (UT), como explicado mais adiante.

O NI myDAQ é um dispositivo de aquisição de dados (DAQ), portátil e compacto de baixo custo alimentado por USB. Ele permite a análise, processamento e controle de sinais em tempo real ou em simulação e inclui dois canais diferenciais de entradas analógicas, com taxa de amostragem de 200 kS/s, resolução de 16 bits e amplitude de entrada variável de até ±10 V, e provê oito linhas de entrada/saída digital, fornecendo alimentação para circuitos simples com fontes de +5, +15 e -15 V. Para as aplicações de controle, o NI myDAQ possui 8 instrumentos plug-and-play, baseados em LabVIEW, incluindo um multímetro digital (DMM), osciloscópio e gerador de funções. É muito útil e ilustrativo para estudantes, já que estes podem acessar todos os instrumentos de software (virtuais) para executarem projetos e experimentos com várias ferramentas de análise e geração de sinais.

Um amplificador de áudio foi usado entre as duas visando o casamento de impedância do circuito, além da amplificação do sinal de entrada/saída. O software utilizado foi o LabVIEW, versão 12.0, que é uma ferramenta de desenvolvimento relativamente simples e com considerável robustez operacional. O software utilizado permite um ambiente de fácil desenvolvimento que pode ser personalizado, de acordo com a necessidade de cada aplicação, como será ilustrado ao longo da apresentação.

Em trabalhos de desenvolvimento de sensores magnéticos de alta resolução é fundamental um levantamento magnético completo do material que será utilizado como núcleo do sensor e naturalmente das curvas de histerese associadas. Os equipamentos comerciais para este tipo de medição, principalmente operando na faixa de quilo-hertz, são de custo elevado. Uma alternativa para conseguir estes resultados, com medições de boa qualidade e custo bem menor, é apresentada neste trabalho, que consiste no desenvolvimento de um histeresímetro virtual usando o software LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) e uma plataforma de aquisição de dados integrada ao mesmo. O sistema permite obter as curvas de histerese na preparação de fitas magnéticas macias: amorfas e nanocristalinas, que serão utilizadas como núcleos de futuros sensores magnéticos (chamados, nesta aplicação, fluxgates).

O magnetometro fluxgate é usado em medições de campos magnéticos de baixa intensidade, como o campo magnético da Terra (até a ordem de 40.000 nT). Este dispositivo permite a medição de campos geomagnéticos, ou de suas variações, com elevada precisão (ao redor de 1 nT), com pequeno consumo, baixo nível de ruído e ampla faixa dinâmica de operação. Dessa maneira o fluxgate é rotineiramente aplicado em prospecção mineral, pesquisas espaciais e no monitoramento contínuo das variações geomagnéticas através dos observatórios magnéticos.

O sistema descrito neste trabalho foi montado visando unicamente a obtenção das curvas de histerese das fitas magnéticas submetidas à excitação com corrente alternada e frequências da ordem de 15 kHz, que não é encontrada na literatura especializada.

Seguindo estas linhas, este artigo descreve a construção de um instrumento virtual usando um sistema de aquisição de dados que integra um conhecido software e um método físico particular. O dispositivo permite plotar as curvas dos dados adquiridos e fazer diferentes análises sobre os mesmos. Mesmo tendo sido desenvolvido para uma aplicação particular (obter curvas de histerese de fitas magnéticas macias), o sistema é suficientemente flexível como para ser utilizado, após pequenas mudanças, em outras aplicações magnéticas, ou após mudanças um pouco mais trabalhosas, em instrumentos para a medição de outras grandezas físicas. O artigo, por fim, dá os passos necessários para a abordagem de outros problemas que envolvam a aquisição de dados e o processamento dos mesmos.

Desenvolvimento de instrumentos virtuais

Desenvolvimento de instrumentos virtuais

Cada vez mais, o uso de computadores (utilizando programas de acesso livre) e aproveitado no ensino de ciências em particular, de física. Cada vez mais, o uso de computadores (especialmente utilizando programas de acesso livre) é aproveitado no ensino de ciências em geral e, em particular, de física.

Por outro lado, a instrumentação científica continua sendo cara e de difícil manutenção. Finalmente, é desejável que os estudantes consigam ir além da simples reprodução de resultados conhecidos e que, com as ferramentas ao seu alcance, consigam resolver problemas novos ou desenhar equipamentos que possam representar avanços originais. Por esta razão, sistemas versáteis de simulação (a custos relativamente baixos) são muito bem recebidos pela comunidade científica e acadêmica, seja para fins puramente didáticos, seja para fins de pesquisa científica ou desenvolvimento instrumental.

Seguindo estas linhas, este artigo descreve a construção de um instrumento virtual usando um sistema de aquisição de dados que integra um conhecido software e um método físico particular. O dispositivo permite plotar as curvas dos dados adquiridos e fazer diferentes análises sobre os mesmos. Mesmo tendo sido desenvolvido para uma aplicação particular (obter curvas de histerese de fitas magnéticas macias), o sistema é suficientemente flexível como para ser utilizado, após pequenas mudanças, em outras aplicações magnéticas, ou após mudanças um pouco mais trabalhosas, em instrumentos para a medição de outras grandezas físicas.

O artigo, por fim, dá os passos necessários para a abordagem de outros problemas que envolvam a aquisição de dados e o processamento dos mesmos.

Saiba mais – Artigo da autora – Revista Brasileira Física