Qué Es La Instrumentación Virtual

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<p>Qu es la Instrumentacin Virtual?Mucho hemos odo hablar sobre la "instrumentacin virtual" y sus beneficios. El concepto de instrumentacin virtual nace a partir del uso del computador personal (PC) como "instrumento" de medicin de tales seales como temperatura, presin, caudal, etc. Es decir, el PC comienza a ser utilizado para realizar mediciones de fenmenos fsicos representados en seales de corriente (Ej. 4-20mA) y/o voltaje (Ej. (05Vdc). Sin embargo, el concepto de "instrumentacin virtual" va ms all de la simple medicin de corriente o voltaje, sino que tambin involucra el procesamiento, anlisis, almacenamiento, distribucin y despliegue de los datos e informacin relacionados con la medicin de una o varias seales especficas. Es decir, el instrumento virtual no se conforma con la adquisicin de la seal, sino que tambin involucra la interfaz hombre-mquina, las funciones de anlisis y procesamiento de seales, las rutinas de almacenamiento de datos y la comunicacin con otros equipos. Veamos un ejemplo; el osciloscopio tradicional tiene una funcionalidad ya predefinida desde la fbrica donde lo disean, producen y ensamblan. Es decir, la funcionalidad de este tipo de instrumento es definida por el fabricante del equipo, y no por el usuario mismo. El trmino "virtual" nace precisamente a partir del hecho de que cuando se utiliza el PC como "instrumento" es el usuario mismo quin, a travs del software, define su funcionalidad y "apariencia" y por ello decimos que "virtualizamos" el instrumento, ya que su funcionalidad puede ser definida una y otra vez por el usuario y no por el fabricante. El instrumento virtual es definido entonces como una capa de software y hardware que se le agrega a un PC en tal forma que permite a los usuarios interactuar con la computadora como si estuviesen utilizando su propio instrumento electrnico "hecho a la medida". Cmo construir un instrumento virtual? Para construir un instrumento virtual, slo requerimos de un PC, una tarjeta de adquisicin de datos con acondicionamiento de seales (PCMCIA, ISA, XT, PCI, etc.) y el software apropiado, los tres (3) elementos clave en la conformacin de un instrumento virtual, teniendo un chasis de acondicionamiento de seales como elemento opcional. Decimos que el "acondicionamiento de seales" es opcional, porque dependiendo de cada seal y/o aplicacin, se puede o no requerir amplificacin, atenuacin, filtraje, aislamiento, etc. de cada seal. Si la seal est en el rango de los +/5Vdc y no se requiere de aislamiento o filtraje, la misma puede ser conectada directamente la tarjeta de adquisicin de datos. En el instrumento virtual, el software es la clave del sistema, a diferencia del instrumento tradicional, donde la clave es el hardware. Con el sistema indicado anteriormente, podramos construir un osciloscopio "personalizado", con la</p> <p>interfaz grfica que uno desee, agregndole inclusive ms funcionalidad. Sin embargo, este mismo sistema puede tambin ser utilizado en la medicin de temperatura, o en el control de arranque/parada de una bomba centrfuga. Es all donde radica uno de los principales beneficios del instrumento virtual, su flexibilidad. Este instrumento virtual no slo me permite visualizar la onda, sino que a la vez me permite graficar su espectro de potencia en forma simultnea. Podra hacer algo as con un instrumento convencional? Para finalizar, la siguiente tabla (Tabla 1) nos indica algunas de las principales diferencias entre el instrumento convencional o tradicional, y el instrumento virtual: Instrumento Tradicional Instrumento Virtual</p> <p>Definido por el fabricante Definido por el usuario Funcionalidad especfica, Funcionalidad ilimitada, con conectividad orientado a aplicaciones, limitada. conectividad amplia. Hardware es la clave. Alto costo/funcin Software es la clave Bajo variedad reusable. costo/funcin, de funciones,</p> <p>Arquitectura "cerrada" Lenta incorporacin nuevas tecnologa.</p> <p>Arquitectura "abierta". de Rpida incorporacin de nuevas tecnologas, gracias a la plataforma PC. de Altas economas de de escala, bajos costos de mantenimiento.</p> <p>Bajas economas escala, alto costo mantenimiento.</p> <p>Tabla 1: Instrumentos Tradicionales vs. Virtuales La flexibilidad, el bajo costo de mantenimiento, la reusabilidad, la personalizacin de cada instrumento, la rpida incorporacin de nuevas tecnologas, el bajo costo por funcin, el bajo costo por canal, etc. son algunos de los beneficios que ofrece la instrumentacin virtual. La instrumentacin virtual puede tambin ser implementada en equipos mviles (laptops), equipos distribuidos en campo (RS-485), equipos a distancia (conectados va radio, Internet, etc.), o equipos industriales (NEMA 4X, etc.). Existe una tarjeta de adquisicin de datos para casi cualquier bus o canal de comunicacin en PC (ISA, PCI, USB, serial RS-232/485, paralelo EPP, PCMCIA, CompactPCI, PCI, etc.), y existe un driver para casi cualquier sistema operativo (WIN 3.1/95/NT, DOS, Unix, MAC OS, etc.).</p> <p>Comparacin del instrumento virtual versus el tradicional Las tcnicas utilizadas normalmente para evaluar las caractersticas de medicin de un multmetro digital (DMM) pueden ser utilizadas para evaluar las caractersticas de medicin de un instrumento virtual (VMM). Entre dichas caractersticas se encuentran las siguientes:</p> <p>DMM</p> <p>VMM con VMM tarjeta tarjeta especializad propsito a general</p> <p>con de</p> <p>Hardware utilizado No. Canales</p> <p>HP 34401 A DAQCard DMM 4050 de 1 True RMS 1 True RMS</p> <p>PCI-MIO-16XE-10 16 (Diferencial) True RMS software) 41/2 dgitos (por</p> <p>Conversin AC</p> <p>Resolucin 61/2 - 41/2 51/2 dgitos (convertidor dgitos de 16-bits) Rango entrada (ACV) de 100 mV 750 V</p> <p>- 20 mV - 250 100mV - 250 V V (con acondicionamien to SCXI) 0.1 uV 1.5 uV</p> <p>Sensibilidad 0.1 uV (ACV) Rango Entrada (DCV) de 100 mV 1000 V</p> <p>- 20 mV - 250 100 mV - 250 V V 0.1 uV 80 dB 1.5 uV variable (80-120 dB)</p> <p>Sensibilidad 0.1 uV (DCV) NMRR CMRR 60 dB</p> <p>70 dB (AC), 90 dB (AC), variable (80-120 140 dB (DC) 30 dB (DC) dB) K</p> <p>Velocidad de 5-1 K 10, 50 , 60 K 100 medicin lecturas/seg lecturas/seg lecturas/seg (lecturas/seg .) Fuente: National Instruments Corp.</p> <p>Conclusiones Un instrumento virtual puede realizar las tres (3) funciones bsicas de un instrumento convencional: adquisicin, anlisis y presentacin de datos. Sin embargo, el instrumento virtual me permite personalizar el instrumento, y agregarle mucha ms funcionalidad sin incurrir en costos adicionales. Quiere conectividad de su instrumento con Ethernet? Quiere almacenar sus datos en una tabla o archivo compatible con MS Excel? Quiere agregarle a su instrumento un nuevo algoritmo o funcin que necesita en su experimento? La respuesta a</p> <p>todas estas preguntas est en sus manos, ya que todo ello puede hacerse y, mejor an, puede hacerlo usted mismo. El instrumento virtual le apalanca en la flexibilidad y poder del PC, y mediante el software que lo acompaa, el nivel de adaptabilidad y personalizacin del instrumento virtual es casi ilimitado. Por qu limitarse entonces?</p>