INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y

TECNOLOGÍAS AVANZADAS

INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

PROCESADOR DIGITAL DE SEÑALES

PRÁCTICA 17

FILTROS

GRUPO: 3MM5

DEL RÍO OROZCO LUIS ANTONIO

GARCÍA MARTÍNEZ LUIS IRVING

MORENO VILLARREAL JOSE BERNARDO

PROFESOR: PURIEL GIL GUILLERMO

INDICE FECHA: 13 DE JULIO DE 2015

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RESUMEN...........................................................................................................................................2

OBJETIVO............................................................................................................................................2

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................2

MATERIAL...........................................................................................................................................3

PROCEDIMIENTO................................................................................................................................4

RESULTADOS....................................................................................................................................10

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CONCLUSIONES................................................................................................................................14

BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................................14

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RESUMEN

Esta práctica consiste en la prueba de los filtros digitales más comunes que se pueden encontrar en la librería de Simulink, los cuales son pasa bajas, pasa altas, pasa banda y rechaza banda. En resumen se encontraron las frecuencias de corte al 80% y al 20% de la amplitud original en simulación y en tiempo real, con ayuda de un osciloscopio y un generador de funciones, y se realizaron comparaciones entre estas dos respuestas.

Para realizar esto vamos a diseñar un diagrama de bloques en simulink, con las opciones de ADC, DSP, Lowpass o Highpass o Bandstop o Bandpass, DAC y Scope. Lo simulamos y encontramos las frecuencias ya mencionadas (f c1=80% y f c2=20%)

OBJETIVO

Encontrar las frecuencias de corte f c1 y f c2 de los distintos filtros mediante simulación y comprobar esas frecuencias con señales eléctricas dadas por el generador de funciones y medirlas en el osciloscopio.

INTRODUCCIÓN

En algunas situaciones dentro de la ingeniería, es necesario obtener solamente ciertos datos de una señal dada, por lo que parte de la señal debemos o podemos omitirlo. Para ello utilizamos un filtro.

Un filtro electrónico es un sistema que tiene como función manipular y modificar el espectro de frecuencia de la señal de entrada para obtener en la salida la función que se requiera aplicar a los diferentes sistemas, entre sus diversas aplicaciones podemos mencionar:

- Demodular señales.- Ecualizar y así obtener una calidad de audio con mejor fidelidad.- Eliminar ruidos en los diferentes sistemas de comunicación.- Convertir señales muestreadas en señales continuas.- Detectar señales, como la de la T.V. o la radio.

Los filtros digitales se caracterizan, en términos generales, por ser sistemas predecibles, flexibles, simulables, consistentes y precisos. Por una parte, es posible cambiar sus especificaciones mediante la reprogramación, sin la adición de componentes discretos como capacitores, resistores o bobinas (normalmente con un tamaño considerable y con variaciones en el funcionamiento dependientes de la temperatura o la humedad). De otro lado, su carácter digital permite calcular y simular su repuesta usando procesadores de uso general, y también implementar topologías no realizables mediante el uso de componentes físicos convencionales. En síntesis, estos sistemas

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incorporan las ventajas propias de los procesadores digitales, al filtraje se señales, si se quiere en tiempo real.

MATERIAL Para esta práctica necesitamos de lo siguiente:

1. Software Code Composer Studio 2. Software Code Composer Studio v3.33. Software MATLAB v2010 y Simulink4. Software 6713 DSK Diagnostics Utilities v. 3.1 5. Tarjeta DSK – Procesador digital de señal TMS320C6136. Cable de alimentación. 7. Cable USB 8. Cable auxiliar 9. Puntas de Osciloscopio. 10. Osciloscopio 11. Generador de funciones.

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PROCEDIMIENTO1.- Se realiza el Diagnostico de la tarjeta. (Procedimiento de la practica 1).

Figura 1: Pruebas de diagnóstico de la tarjeta.

2.- Abrimos el programa Matlab v2010.

Figura 2: Selección ícono de Software MATLAB.

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Y abrimos Simulink.

Figura 3: Selección ícono de apertura para Simulink.

Ya dentro debemos configurar la tarjeta arrastrando los bloques de “DSK6713”, “ADC”, y “DAC” en la parte de “Target Support PackageSupported ProcessorsTexas Instruments C6000C6713 DSK”

Figura 4: Bloque ADC, DAC y C6713DSK.

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Ahora arrastramos el bloque del filtro que deseemos, ya sea “Lowpass”, “Highpass”, “Bandpass” o “Stopband” que se encuentra en “Signal Processing BlocksetFilteringFilter Designs”

Figura 5: Bloque de filtros.

Conectamos el ADC al Filtro y el Filtro al DAC, y hacemos click en el botón de Incremental build.

Figura 7: Diagrama.

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Una vez teniendo esto, procedemos a cargar el archivo .out a nuestro DSP.

Figura 8: Diagrama.

Lo anterior lo hemos hecho con el fin de visualizar en el osciloscopio la señal generada.

Para encontrar las frecuencias de corte mediante simulación, arrastramos una señal “Signal Wave” que está en “Signal Processing Blockset Signal Processing Sources”

Figura 9: Bloque Sine Wave.

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Ahora arrastramos un bloque Scope para poder ver nuestra señal de salida que se encuentra en “SimulinkCommonly used Blocks”

Figura 10: Bloque Scope.

También debemos arrastrar nuevamente el bloque del filtro que deseamos, ya sea “Lowpass”, “Highpass”, “Bandpass” o “Stopband” que se encuentra en “SimulinkSources”

Figura 11: Bloque filtro.

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Conectamos la señal al Filtro y el Filtro al Scope

Figura 12: Diagrama simulación.

En este diagrama solo debemos cambiar el bloque del filtro, según sea el caso. Debemos también configurar los parámetros de la señal, dando doble click en el bloque del mismo, modificando las constantes hasta que la amplitud de la señal de salida en el Scope baje a 0.8 y/o 0.2.

Figura 13: Parámetros bloque Sine Wave.

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Hacemos click en el botón de Run con un tiempo pequeño para que sea fácil de visualizar.

Figura 14: Diagrama final simulación.

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RESULTADOS

Figura 15: Conexiones de la tarjeta al generador y osciloscopio.

Se realizó una tabla de comparación, entre las frecuencias de corte Fc1 y Fc2 de la simulación y de la medición real en el osciloscopio, obteniendo los siguientes resultados:

PASA ALTASSimulada Medida

Fc1 Fc2 Fc1 Fc21975 2150 1978 2200

PASA BAJASSimulada Medida

Fc1 Fc2 Fc1 Fc22025 1859 2024 1848

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Figura 15: Respuesta filtro Pasabajas.

Figura 16: Respuesta filtro Pasaaltas.

PASA BANDASimulada Medida

Fc1 Fc2 Fc3 Fc4 Fc1 Fc2 Fc3 Fc42375 2545 1630 1460 2151 2429 1750 1569

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RECHAZA BANDASimulada Medida

1625 1900 2365 2500 1576 1800 2418 2595

Figura 17: Respuesta filtro pasabanda.

Figura 18:Respuesta filtro Rechaza Banda.

CONCLUSIONES

DEL RÍO OROZCO LUIS ANTONIO: Los filtros son muy importantes debido al número de aplicaciones en las cuáles puede ser incorporado, por ejemplo, en herramientas de control. En el desarrollo de esta práctica se obtuvo un primer acercamiento al diseño de

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éstos, los cuales presentan frecuencias de corte dependiendo de las frecuencias que se quieran eliminar. También podemos ver que en un dispositivo digital se pueden filtrar señales analógicas que, como en este caso, son entregadas por un generador de funciones, o en algún otro caso por alguna fuente externa.

GARCÍA MARTÍNEZ LUIS IRVING:

El uso de filtros dentro del diagrama de Simulink supone una gran ventaja cuando se trata de discrminar y saber procesar señales dentro de aplicaciones reales, ya que algunas partes de estas señales (las partes que serán rechazadas con los filtros) pueden incluso llegar a dañar nuestro sistema o proporcionarnos información errónea que nos lleve a una salida indeseada

MORENO VILLARREAL JOSE BERNARDO:

Los filtros digitales son, sin duda, una de las partes primordiales en el procesamiento de señales pues nos permiten seleccionar las frecuencias con las que queremos trabajar, el procesamiento digital de señales se apoya mucho en el manejo de estos. A partir de la librería de target support se puede generar un código que permita realizar los 4 filtros mas utilizados: pasa altas, pasa bajas, rechaza banda y pasa banda.

BIBLIOGRAFIA http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/rufino_a_j/resumen.pdfhttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/rufino_a_j/capitulo2.pdf