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  • Prctica 1:

    Introduccin a la Instrumentacin Virtual. Elentorno de trabajo Labview 4.0

    1. - Introduccin a la Instrumentacin Virtual. Control deInstrumentos desde el ordenador. Automatizacin de medidas

    Muchas veces la realizaci n de una medida requiere la intervenci n de variosinstrumentos, unos generan est mulos sobre el dispositivo que se pretende medir, y otrosrecogen la respuesta a estos est mulos. Este conjunto de instrumentos que hace posiblela realizaci n de la medida, recibe el nombre de sistema de instrumentaci n. Todosistema de instrumentaci n consta de unos instrumentos, un sistema de interconexi n deestos instrumentos y un controlador inteligente que gestiona el funcionamiento de todoel sistema y da las rdenes para que una medida se realice correctamente.

    La utilizaci n manual de instrumentos para realizar medidas es pr cticamente unhecho aislado, s lo en los procesos de investigaci n y desarrollo de nuevos prototipos, oen entornos docentes es una pr ctica habitual. A nivel industrial las medidas para elcontrol de un determinado proceso, las pruebas funcionales sobre un equipo o el controlde calidad de la producci n se realizan de manera autom t ica. La automatizaci n de lasmedidas requiere que los instrumentos gocen de un cierto grado de inteligencia para quepuedan ser gobernados por un controlador que se comunica con los instrumentos atrav s de un BUS de instrumentaci n (GPIB, VXI, RS232...). La figura 1 muestra unsistema de instrumentaci n virtual

    Figura 1 Sistema de Instrumentacin virtual (National Instruments Inc.)

  • Los inicios de la instrumentaci n controlable desde el ordenador, y de hecho delos sistemas de instrumentaci n, se sit an a mediados de los a os 60 cuando HewlettPackard, desarroll su bus para instrumentaci n HP-IB (Hewlett Packard Interface Bus)que permit a conectar su gama de instrumentos programables a un ordenador. Estainterfase gan r pidamente gran popularidad y en 1975 fue aceptada como un standard:el IEEE-488. Desde aquellos d as hasta ahora el standard ha sufrido variasmodificaciones y el bus GPIB (acr nimo de General Purpose Interface Bus, por el quese le conoce habitualmente) se ha convertido en uno de los m s populares en el campode la instrumentaci n programable.

    Pero no es lo mismo hablar de instrumentaci n controlable por ordenador que deinstrumentaci n virtual. De la primera a la segunda existe un salto importante, salto queha sido posible gracias a los avances en el campo de la inform t ica. Hablar deinstrumentos virtuales es hablar de un software que se ejecuta sobre el controlador, quepermite independizarnos de los instrumentos reales y de la forma de interconectarlos.En muchas ocasiones el usuario final del sistema de instrumentaci n s lo ve losinstrumentos virtuales en la pantalla del ordenador.

    La forma habitual de construir un sistema de instrumentaci n virtual, a partir delos instrumentos controlables que tenemos disponibles y de tarjetas de adquisici nconectadas directamente al bus del controlador es utilizar un software comercial quefacilite esta tarea. Existen varias posibilidades pero se pueden resumir en dos grandesgrupos, los entornos de programaci n de tipo lingstico y los entornos deprogramaci n gr ficos. Adem s de este software necesitaremos una tarjeta controladora(GPIB en nuestro caso) dentro del ordenador para que act e de controlador, y losdrivers de control de los instrumentos que los suele facilitar el fabricante del entorno deprogramaci n.

    Para la realizaci n de estas pr cticas, utilizaremos la tarjeta controladora GPIB-PCIIA de National Instruments, junto con una tarjeta de adquisici n de datos del mismofabricante (PCLab+). El entorno de trabajo es un entorno gr fico de programaci n,LabView 4.0 .

    2.- Introduccin a LabView 4.1

    La palabra LabView esta formada por las iniciales de Laboratory VirtualInstrument Engineering Workbench. Es un entorno gr fico para el desarrollo deaplicaciones en el campo de la instrumentaci n, desde la adquisici n de datos hasta elcontrol remoto de instrumentos. El entorno dispone de librer as matem ticas, para elan lisis de datos y de los drivers de control de varios instrumentos.

    Los programas de Labview se denominan instrumentos virtuales, VI, por quesu apariencia es la de un instrumento de laboratorio. Estos VI son equivalentes a lasfunciones de C o a los procedimientos de Pascal.

    Un VI consta de dos partes bien diferenciadas, el Panel Frontal (Front Panel) yel Diagrama de Bloques (Block Diagram). El panel frontal es la interfase del

  • programa con el usuario, en l est n representadas todas las entradas y salidas delprograma. Por analog a a un instrumento real, las entradas del panel frontal se llamancontroles y las salidas indicadores. El diagrama de bloques es el c digo deprogramaci n escrito en lenguaje gr fico. Los distintos componentes del diagrama debloques son los nodos del programa. Los componentes est n interconectados unos conotros. Estas interconexiones definen el flujo de datos en el diagrama de bloques. Lafigura 2 contiene el panel frontal y el diagrama de bloques de un VI .

    Figura 2: Panel frontal y diagrama de bloques de un VI.

    3.- Programacin con LabView 4.1

    Para empezar un programa en Labview, en la ventana que aparece cuandoabrimos el programa debemos seleccionar la opci n New VI, aparecer n entonces dosventanas vac as, una correspondiente al panel frontal y una correspondiente al diagramade bloques.

  • El dise o del programa se suele empezar en el panel frontal. Se debe decidircomo ser la interfase de usuario, es decir que entradas y salidas tendr el programa.Veamos un ejemplo de c mo se realiza este dise o.

    se al sinusoidal del cual podemos variar laamplitud entre 0 y 10. La frecuencia de la se al ser fija. Como par metros de entradanecesitaremos un control para la amplitud y un control de puesta en marcha. Comosalida necesitaremos un indicador que nos permita visualizar la se al generada.

    Nos situamos sobre el panel de control. Deben aparecer dos paletas flotantes,una paleta de herramientas que sirve para editar, modificar y depurar VIs y la paleta decontroles que sirve para crear el panel frontal (figura 3 ). Si alguna de estas dos paletasno es visible se debe activar show Tools palette o show Controls palette de la opci nwindows de la barra de men superior.

    Figura 3 Paletas de herramientas, controles y funciones

    En la paleta de controles seleccionaremos los controles num ricos y de entreellos un control circular (Knob) y lo colocaremos sobre el panel frontal. A continuaci nescribiremos el nombre de este control (amplitud).

  • Figura 4. Controles numricosPodemos observar que al situar un elemento sobre el panelfrontal, aparece tambin en el diagrama de bloques una referencia a esteelemento que lleva el mismo nombre. En este caso es un cuadrado con lneadoble de color naranja que indica que es una entrada de un nmero entero(figura 5).

    Figura 5. Panel frontal y diagrama de bloques despus de insertar el control numrico

  • Si no se ha podido escribir el nombre del indicador, situarse sobre el mismo yapretar el bot n derecho del mouse. Aparecer un men desplegable con las opciones deedici n de este control (figura 6)

    Figura 6 Men desplegable de un control

    Seleccionar Show Label y escribir ahora el nombre del control. Observar queadem s del control circular existe un indicador digital con el valor de la amplitudseleccionado. Este indicador se puede ocultar si se desea.

    Una vez fijado el control de la amplitud de la se al de entrada colocaremos en elpanel frontal el control que nos permita la puesta en marcha del generador. En este casoseleccionaremos los controles booleanos de la paleta de controles y escogeremos unbot n que nos permita poner en marcha el generador (figura 7).

    Figura 7 Controles booleanos

    Ahora en el diagrama de bloques ha aparecido una referencia al bot n quehemos situado en al panel frontal un cuadrado con doble l nea de color verde con lainscripci n TF en su interior. La doble l nea nos indica que es un control (una entrada)el color verde indica que es un dato booleano (figura 8).

  • Figura 8 Panel frontal y diagrama de bloques tras insertar los dos controles de entrada

    Ahora que ya tenemos definidas todas las entradas al programa definiremos la salida. Ennuestro caso un indicador que nos permita visualizar la se al generada. En la paleta decontroles seleccionaremos el grupo indicadores gr ficos y de entre ellos el waveformgraph (permite dibujar una gr fica en funci n de su ndice) (figura 9).

    Figura 9 Panel frontal y diagrama de bloques despus de insertar los dos controles y elindicador.

  • Una vez m s en el diagrama de bloques ha aparecido una referencia al indicadordel panel frontal, en este caso un rect ngulo de color naranja con l nea simple indicandoque es una salida de n meros enteros. Al final de esta primera pr ctica aparece unareferencia con los c digos de colores y de grosor de l neas para los distintos tipos dedatos.

    Ahora que tenemos el panel frontal definido, pasaremos a la construcci n deldiagrama de bloques. Activaremos la paleta de funciones de la misma manera que lapaleta de controles del panel frontal y en ella seleccionaremos la subpaleta de an lisis,dentro de ella la generaci n de funciones y dentro de esta ltima un VI que nos generauna forma de onda sinusoidal (figura 10)

    Figura 10: Subpaleta de an lisis y subpaleta de generacin de funciones.

    En el diagrama de bloques, debemos realizar las conexiones de los distintoselementos que indiquen el flujo con que se van a realizar las distintas operaciones. Paraestablecer estas conexiones, seleccionaremos de la paleta de herramientas el carrete dehilo.

    Antes de empezar las conexiones veamos qu entradas y salidas tiene e