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Instituto Tecnológico de Huatabampo

Reporte de

Practicas

Maestra:

Ing. Carolina Ayala Lugo

Materia:

Instrumentación Virtual

Alumno y No Control:

Jorge Afredo Guerrero Aviti…12600169

Carrera:

Ingeniería Mecatrónica

Huatabampo Sonora a 09 de septiembre de 2015

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3

OBJETIVOS GENERALES DE LA UNIDAD ........................................................... 3

MARCO TEORICO .................................................................................................. 3

DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS ................................................................ 144

OBSERVACIONES: .............................................................................................. 35

CONCLUSIONES .................................................................................................. 35

DATOS CONSULTADOS ...................................................................................... 36

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INTRODUCCIÓN

Labview es un entorno grafico de programacio. El lenguaje utilizado para programar

en el se llama “Lenguaje G, donde la “G” simboliza que es un lenguaje de tipo

gráfico. Los programas desarrollados en Labview se llaman VI´s (Virtual

Instruments), su origen provenía del control de instrumento.

Labview tiene un entorno de programación gráfico, por lo que los programas no se

escriben, sino que se dibujan, una labor facilitada gracias a que Labview consta de

una gran cantidad de bloques prediseñados.

OBJETIVOS GENERALES DE LA UNIDAD

Manejar software de programación grafica para la construcción de diagramas

eléctricos utilizados en instrumentación virtual.

Analizar y aplicar los elementos que intervienen en un sistema de control

asistido por computadora.

Ver las ventajas de la instrumentación virtual sobre la convencional.

Realiza la integración de instrumentos virtuales para los sistemas de

medición y control, de variables de proceso y acceso remoto

MARCO TEORICO

LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)

es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje

de programación visual gráfico. Recomendado para sistemas hardware y software

de pruebas, control y diseño, simulado o real y embebido, pues acelera la

productividad. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que

es lenguaje Gráfico.

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Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre

máquinas MAC, salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible

para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. La penúltima versión es

la 2013, con la increíble demostración de poderse usar simultáneamente para el

diseño del firmware de un instrumento RF de última generación, a la programación

de alto nivel del mismo instrumento, todo ello con código abierto. Y posteriormente

la versión 2014 disponible en versión demo para estudiantes y profesional, la

versión demo se puede descargar directamente de la pagina National Instruments.

Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs,

y su origen provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha

expandido ampliamente no sólo al control de todo tipo de electrónica

(Instrumentación electrónica) sino también a su programación embebida,

comunicaciones, matemáticas, etc. Un lema tradicional de LabVIEW es: "La

potencia está en el Software", que con la aparición de los sistemas multinúcleo se

ha hecho aún más potente. Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de

desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no sólo en ámbitos de Pruebas, Control y

Diseño) y el permitir la entrada a la informática a profesionales de cualquier otro

campo. LabVIEW consigue combinarse con todo tipo de software y hardware, tanto

del propio fabricante -tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y

otro Hardware- como de otros fabricantes.

Como se ha dicho es una herramienta gráfica de programación, esto significa que

los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Al

tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la

creación del proyecto, con lo cual en vez de estar una gran cantidad de tiempo en

programar un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos tiempo y

dedicarse un poco más en la interfaz gráfica y la interacción con el usuario final.

Cada VI consta de dos partes diferenciadas:

Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos para

interactuar con el usuario cuando el programa se está ejecutando. Los

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usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo

real(como van fluyendo los datos, un ejemplo sería una calculadora, donde

tu le pones las entradas, y te pone el resultado en la salida). En esta interfaz

se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser botones,

marcadores etc..) e indicadores (los usamos como salidas, pueden ser

gráficas ....).

Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho, donde se define

su funcionalidad, aquí se colocan íconos que realizan una determinada

función y se interconectan (el código que controla el programa --. Suele haber

una tercera parte icono/conector que son los medios utilizados para conectar

un VI con otros VIs.--

En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores, donde cada

uno de estos elementos tiene asignado en el diagrama de bloques una terminal, es

decir el usuario podrá diseñar un proyecto en el panel frontal con controles e

indicadores, donde estos elementos serán las entradas y salidas que interectuaran

con la terminal del VI. Podemos observar en el diagrama de bloques, todos los

valores de los controles e indicadores, como van fluyendo entre ellos cuando se

está ejecutando un programa VI.

La Figura 1 muestra un Diagrama de Bloques de un programa en el que se genera

un array de 100 elementos aleatorios, a continuación se hace la FFT de este array

y se muestra en una gráfica:

Figura 1

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El PC es el instrumento:

Los sistemas tradicionales de automatización y medida consisten en instrumentos

específicos para tareas específicas. Normalmente se está obligado a diseñar el

sistema desde cero y ello conlleva poseer un buen conocimiento de

programación de ordenadores. Se puede decir que en los sistemas tradicionales

el hardware define el sistema.

Todo esto cambia usando el concepto de instrumentos basados en ordenador o

instrumentos virtuales. De este modo se pueden diseñar sistemas de

automatización y medida de bajo costo. La programación gráfica con Labview

permite a los no programadores un método fácil para implementar aplicaciones

complejas de test, medida y automatización. Con Labview el software define el

sistema.

Instrumentos virtuales

Los ficheros generados con Labview se llaman Instrumentos Virtuales, VIs. Cada VI

se compone de dos partes principales: el panel frontal (front panel) o interface

con el usuario y el diagrama de bloques (block diagram) o código fuente y una

tercera parte el icono y conector (icon and connector)

Figura 1. Panel frontal. Figura 2. Diagrama de bloques

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El panel de control es el interfaz de usuario con el VI, en él tendremos controles de

entrada, visualizadores de salida, cuadros de diálogo, etc... El diagrama de bloques

es el código gráfico del VI. En la figura se pasa un valor entre 0 y 100 mediante el

botón de control (se simula una temperatura entre 0 y 100º C) este valor se muestra

en un visualizador tipo termómetro y se convierte a grados Fahrenheit cuyo

resultado se muestra en otro visualizador tipo termómetro.

El icono y rejilla de conexión se localiza en la esquina superior derecha de las

ventanas del panel de control y diagrama de bloques.

El icono es lo que se ve en un diagrama de bloques cuando se utiliza un VI como

subVI.

La rejillla de conexión se utiliza para dotar al icono de entradas y salidas

relacionadas con las entradas y salidas del VI para utilizar el icono en otro VI.

SubVIs: Reutilización de código de bloques de programa y construcción de

jerarquías. Normalmente, al diseñar una aplicación Labview, se comienza desde el

VI más general definiendo las entradas y salidas de la aplicación. Después se crean

subVIs que realizan tereas más sencillas dentro del VI general. Este método de

diseño es una de las ventajas de Labview. Se pueden diseñar fácilmente

aplicaciones complejas utilizando una estructura jerárquica y usando elemetos

comunes varias veces dentro de la aplicación.

El uso de subVIs permite realizar aplicaciones fáciles de comprender, depurar y

mantener.

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Figura 3. VI y subVIs.

El entorno LabVIEW

Los elementos básicos en el entorno LabVIEW son los menús (en la parte superior

de las ventanas del panel frontal y diagrama de bloques) la barra de herramientas

y las paletas flotantes que se pueden colocar en cualquier parte de la pantalla.

Figura 4. Barra de menús y herramientas.

En la barra de menús tenemos las siguientes opciones:

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File: Las opciones de este menú son para realizar las operaciones estándar con

archivos como Abrir, Guardar, Imprimir, Salir...

Edit: Operaciones de edición en el VI, como Cortar, Copiar, Pegar, Búsqueda...

Operate: Control de la ejecución del archivo activo, como Ejecutar, Parar, Cambiar

a Modo de Ejecución...

Tools: Varias utilidades como Guía de Soluciones DAQ, Historial del VI...

Browse: Menú para ver diversos aspectos del VI actual, como archivos que

llaman al VI, los subVIs que utiliza este VI, Puntos de Ruptura...

Window: Acceso y personalización de diferentes vistas del VI, como Ver Diagrama,

Ver Lista de Errores, y opciones para las paletas y ventanas

Help: Acceso a varios tipos de ayuda como Ayuda LV, ejemplos de VIs y

enlaces a los recursos de ayuda de National Intruments en internet.

La barra de herramientas consta de los siguientes botones (ver la figura 4):

Run: Ejecución del VI.

Continuous run: Ejecución continuada del VI.

Abort Button: Parada en mitad de la ejecución del VI.

Pause: Parada momentánea en la ejecución del VI.

Execution Highlighting: Esta opción se utiliza durante la depuración del VI para

ver cómo fluyen los datos de nodo a nodo.

Step Into: Ejecución paso a paso en la depuración que entra dentro de un diagrama

de bloques de cualquier nodo (subVI, estructuras...) para ejecutarlo también paso

a paso.

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Step Over: Ejecución paso a paso que ejecuta completamente un nodo sin entrar

en él.

Step Out: Salir de la ejecución paso a paso en el modo de depuración.

Font Control: Menú desplegable para controlar las fuentes del VI.

Align Objects: Menú desplegable para alinear componentes seleccionados en el

panel frontal o diagrama de bloques.

Distribute Ojects: Menú desplegable para distribuir componentes seleccionados en

el panel frontal o diagrama de bloques.

Reorder Objects: Menú desplegable para reordenar componentes seleccionados

en el panel frontal o diagrama de bloques.

Paleta de Herramientas (Tools Palette):

La paleta de herramientas está disponible tanto en el panel de control como en

el diagrama de bloques para modificar sus contenidos. Se llama herramienta a un

modo especial de operación del puntero del ratón. El cursor toma el aspecto del

icono de la herramienta seleccionada en la paleta. Se utilizan las herramientas

para operar y modificar los contenidos del panel de control y del diagrama de

bloques.

Al habilitarse la selección automática de herramienta, cuando se mueve el

cursor sobre los diferentes objetos en el panel frontal o diagrama de bloques,

LabVIEW selecciona automáticamente la herramienta correspondiente de la

paleta.

Cada icono de la paleta cambia el comportamiento del cursor en LabVIEW,

con lo que se puede posicionar, operar y editar las diferentes tareas de los

VIs.

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Paleta de Controles (Controls Palette):

Para generar el panel frontal se colocan controles e indicadores de la paleta de

controles. Cada icono representa una subpaleta, la cual contiene controles para

colocar en el panel frontal.

Un control es un objeto que utiliza el usuario para interactuar con el

VI, introduciendo datos o controlando el proceso. Unos ejemplos

sencillos de controles son los botones, controles deslizantes, diales,

cuadros de texto...

Un indicador es un objeto del panel frontal que muestra datos al

usuario. Se pueden citar como ejemplos: gráficas, termómetros,

medidores analógicos y digitales...

Cuando se coloca un control o indicador en el panel frontal,

automáticamente aparece un terminal en el diagrama de bloques.

Paleta de Funciones (Functions Palette):

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Para construir el diagrama de bloques se usan los terminales

generados en el panel de control por los controles e

indicadores, y los VIs, funciones y estructuras de la paleta de

funciones. Cada icono de la paleta representa una subpaleta,

la cual contiene VIs y funciones para colocar en el diagrama

de bloques.

Las estructuras, VIs y funciones (llamados en conjunto nodos)

de la paleta de funciones proporcionan la funcionalidad al VI.

Cuando se añaden nodos a un diagrama de bloques, se

pueden conectar entre si y a los terminales generados por los

controles e indicadores del panel de control mediante la

herramienta de conexión (Wiring Tool) de la paleta de

herramientas. Al final, un diagrama de bloques completo se

asemeja a un diagrama de flujo.

Navegación por las paletas.

Las paletas de funciones y controles contienen los elementos básicos para la

construcción de VIs. Se pueden buscar en las paletas los controles, indicadores,

VIs y funciones que se necesiten.

Las paletas están organizadas en forma jerárquica, cada una de ellas contiene

subpaletas, cada una de las cuales contiene controles e indicadores o VIs y

funciones. Pulsando el botón Up en la parte superior de cada paleta, se sube un

nivel en la jerarquía de paletas.

En la parte superior de cada paleta se dispone de otros dos botones: Búsqueda de

funciones y aspecto de la paleta (iconos o listado).

Cuando se pulsa el botón de búsqueda, se puede buscar en las paletas de funciones

y controles cualquier control, indicador, VI o función que se encuentre en cualquier

parte de la jerarquía de paletas. Haciendo doble click sobre el nombre del ítem,

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se va a la localización del mismo en la jerarquía de paletas o bien se puede

arrastrar el mismo al panel de control o diagrama de bloques para añadirlo al VI.

Flujo de datos.

En la programación tradicional basada en texto, la ejecución o flujo de programa

se realiza de arriba abajo, es decir se ejecuta línea a línea.

LabVIEW se basa en la programación gráfica, no es necesario tener un gran

conocimiento de técnicas o lenguajes de programación para crear un instrumento

virtual. En lugar de la ejecución de arriba abajo, LabVIEW opera bajo el concepto

de flujo de datos. Al ser una programación gráfica, el aspecto del diagrama de

bloques es como el de un diagrama de flujo. Cada nodo del programa que ejecuta

un subVI o una función determinada, no se ejecuta hasta que en sus entradas

estén presentes los datos necesarios, de esta manera, a la salida no aparecerá

el resultado hasta que se haya ejecutado el nodo. Los nodos están conectados

entre sí mediante “cables”, así que el flujo de ejecución sigue el flujo de los datos

de un nodo a otro.

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DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS

PRACTICA #1: Área Del Triangulo

Objetivo:

Sacar el área de diferentes figuras

Desarrollo:

En el Diagrama de Bloques daremos clic derecho después nos vamos a structures

y seleccionamos While Loop y lo dibujamos.

Dentro del While Loop hacemos clic derecho >structures>case structure y lo

colocamos dentro del While Loop.

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Clic derecho en el panel frontal>containers>tab control, se coloca en el panel

frontal y damos clic derecho en tab control e seleccionamos add page after hasta

tener 5 y le cambiamos el nombre a cada uno por el que le corresponde.

En el diagrama de bloques se crea un control del tab control el cual se conecta al

signo de interrogacion de case structure.

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Damos clic derecho en case Structure (exactamente donde nos aparecen los

nombres) y escojemos la opcion de add case after lo escojemos hasta que nos

aparescan todos los nombre que colocamos en el tab control.

El primer caso sera el del triangulo para realizar este caso utilizaremos la

seguiente formula B*h/2, damos clic derecho en el siagrama de bloques y

selecionamos numeric y escojemo todas las funciones matematicas que se

ocupan en la formula ( en este caso es una multiplicacion y una divicion).

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Damos clic derecho en las entradas de la multiplicacion y nos vamos a

crear>indicador esto se hace en las dos entradas ( estos indicadores seran la

base y la altura de nuestro triangulo), y la salida de nuestra multiplicacion la

conectamos en una de las entradas de la divicion y en la otra creamos una

constante de 2, creamos un indicador en la salida de la division. Tal indicador nos

mostrara el area del triangu.

Los controles e indicador que nos aparecen en el panel frontal los arastramos

adentro del tab control en la pestaña de triangulo (ojo esto se hace con todos los

casos, los indicadores e controles de cada caso va con su pestaña

corespondoiente del tab control del panel frontal).

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Cambiamos al caso del “cuadrado” en el diagrama de bloques e en el panel frontal

damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una

multiplicacion ( esta ,funcion es para realizar la formula del area del cuadrado que

es la seguiente L*L) y la colocamos dentro del caso del cuadrado.

Clic derecho en la entrada de la multiplicacion y seleccionamos la opcion de

crear>control (esto se hace en las dos entradas). Clic derecho en la salida de la

multiplicacion en crear>indicador.

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Cambiamos al caso del “paralelogramo” en el diagrama de bloques e en el panel

frontal damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos

una multiplicacion ( esta ,funcion es para realizar la formula del area del

paralelogramo que es la seguiente b*h) y la colocamos dentro del caso del

paralelogramo.

Clic derecho en la entrada de la multiplicacion y seleccionamos la opcion de

crear>control (esto se hace en las dos entradas estos dos controles son los

encargados de la base y altura del paralelogramo). Clic derecho en la salida de la

multiplicacion en crear>indicador.

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Cambiamos al caso del “trapecio” en el diagrama de bloques e en el panel frontal

damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una

suma,divicion y multiplicacion ( estas funciones es para realizar la formula del area

del trapecio que es la seguiente Bmayor+bmenos/2*h) y la colocamos dentro del

caso del trapecio.

Clic derecho en las entadas de la suma y seleccionamos la opcion de

crear>control (esto se hace en las dos entradas de la suma son los indicadores de

Bmayor y bmenor). La salida de la suma la conectamos a una de las entradas de

la divicion e en la otra creamos una contande de “2” y la salida de ladivicion la

conectamos a una de las entradas de la multiplicacion y en la otra cramos un

control ( este control es el encargado de la h “altura” del trapecio). Clic derecho en

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la salida de la multiplicacion e seleccionar crear>indicador(este es el que indica el

area de trapecio).

Cambiamos al caso del “circulo” en el diagrama de bloques e en el panel frontal

damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una π, 𝑥2

y una multiplicacion ( estas funciones es para realizar la formula del area del

circulo que es la seguiente π × 𝑥2) y la colocamos dentro del caso del circulo.

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Clic derecho en la entrada de 𝑥2 y seleccionamos la opción de crear>control, la

salida la conectamos a una de las patas de la multiplicación y de igual manera

conectamos el π a la entrada de la multiplicación. Se crea un indicador en la salida

de la multiplicación la cual nos indicara el área del círculo.

Clic derecho en el diagrama de bloques seleccionamos structures>While Loop y lo

colocamos dentro de nuestro While Loop y volvemos a funciones y escogemos

booleanos y seleccionamos una or y la colocamos dentro de nuestro segundo While

Loop.

Clic derecho en el panel frontal, seleccionamos Boolean>ok button y stop button e

los colocamos en nuestro segundo While Loop.

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Conectamos el boton de ok en la primera pata de la or y el stop en la segunda, la

salida de la or se conectara con el icono de paro de la segunda estructura y el icono

de paro de la primera se conectara al stop que esta deltro del segundo While Loop.

Y listo, ya tenemos nuestro calculador de areas.

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PRACTICA #2: Clúster

Objetivo:

Sacar el promedio

Desarrollo:

En el Diagrama de Bloques daremos clic derecho después nos vamos a structures

y seleccionamos While Loop y lo dibujamos.

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Clic derecho en el diagrama de bloques y seleccionamos la opción structures>Flat

sequence y lo colocamos dentro del While Loop.

Clic derecho en Flat Sequence y seleccionamos la opción de Add Frame After (

ahí creamos otra secuencia).

Clic derecho en el diagrama de bloques e seleccionamos structures>for loop y lo

colocamos dentro de la segunda secuencia.

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Clic derecho en la orilla del for loop y seleccionamos add shift register

Clic derecho en la letra N de for loop y seleccionamos la opción de control.

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Damos clic derecho en el panel frontal y entramos a numeric e seleccionamos un

control y un indicador y los dibujamos en el panel frontal.

Clic derecho en el diagrama de bloques, seleccionamos numeric y escojemos las

funciones matematicas para lograr sacar el promedio con esta formula

Promedio[i]=(i/(i+1)) x ( (i x Promedio[i-1]) + ValorActual) para lograr

estafuncion matematica usaremos 3 multiplicaciones 1 suma 1 +1,1 reciprocal y 1

ramdom numeric,se colocaran dentro del for loop.

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Se conectaran el control del rango a una de las patas de entrada de 1

multiplicacion y los dados a otra pata de la misma multiplicacion del control del

rango.

Se conectara la i del for loop a una pata de la 2 multiplicacion,se le creara una

constante de 0 al shift register que asu vez estara conectada a una pata de

entrada de la 2 multiplicacion.

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La entrada del +1 se conectara de igual forma a la i y la salida se conectara al

reciprocal.

La primera multiplicacion y la segunda se conectan cada una de ellas a las

entradas de la suma.

La suma y el reciprocal se conectan a las entradas de la 3 multiplicacion y la salida

de la 3 multiplicacion se conecta a la salida del shift register. Y se conecta el

indicador a la salida del shift register.

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Clic

derecho en el diagrama de bloques y seleccionamos la opcion cluster>bundle y lo

colocamos dentro del for loop. Conectamos las salidas de la primera y tercera

multiplicacion a las entradas del bundle.

Clic derecho en el panel frontal y selecciona graph>waveform chart y lo colocamos

en el panel frontal

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La waveform chart que se coloco en el panel frontal nos creo un icono en el

digrama de bloques ese icono se conectara a la salida del bundle (sirve Para los

gráficos de forma de onda para dar cabida a más de una trama de datos

escalares)

Selecciona el icono de Waveform Chart, clic derecho sobre el y selecciona la opción créate>property node>history data. Y se coloca en la primera secuencia.

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Clic derecho sobre el icono de history data y seleccionamos la opcion de change

all to write (esta opcion sirve para cambiar el sentido del icono). Una vez cambiado

el sentico del history data, clic derecho en la entrada de history y seleccionamos la

opcion create>constans ( el history data y su constante sirve para borrar lo que

este escrito en el Waveform Chart al volver aplastar el botón de calcular o volver a

correr el programa).

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Clic derecho en el diagrama de bloques seleccionamos structures>While Loop y lo

colocamos dentro de nuestro While Loop y volvemos a funciones y escogemos

booleanos y seleccionamos una or y la colocamos dentro de nuestro segundo While

Loop.

Clic derecho en el panel frontal, seleccionamos Boolean>ok button y stop button e

los colocamos en nuestro segundo While Loop.

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Conectamos el boton de ok en la primera pata de la or y el stop en la segunda, la

salida de la or se conectara con el icono de paro de la segunda estructura y el icono

de paro de la primera se conectara al stop que esta deltro del segundo While Loop.

Y listo

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OBSERVACIONES:

Practica #2: Área De Un Triangulo

En esta práctica el objetivo era sacar el área de algunas figuras geométricas, se

observo que labview te ofrece muchas funciones matemáticas y que con ellas es

sencilli hacer este programa.

Practica #13: Clúster

Se observó que en esta práctica la mayoría de su programación es matemática para

llegar al resultado final.

CONCLUSIONES

LabVIEW es un lenguaje de programación gráfico diseñado para ingenieros y

científicos para desarrollar aplicaciones de pruebas, control y medidas. La

naturaleza intuitiva de la programación gráfica de LabVIEW lo hace fácil de usar.

LabVIEW usa un enfoque de diseño de sistemas gráficos para diseñar, generar

prototipos y desplegar sistemas embebidos. Por todo lo anterior podemos ver la

importancia del programa lo cual lo hace una herramienta indispensable para los

ingenieros mecatronicos principalmente. Debido a la versatilidad del programa y a

su facilidad de ejecución.

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DATOS CONSULTADOS

http://www.electroaula.cat/elec/pluginfile.php/5224/mod_resource/content/0/T_Adquisicio/C

ursLabVIEW.pdf

ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Instrumentacion/BK-

ANGEL/10_LabVIEW/Introducci%F3n.PDF

https://estuelectronic.wordpress.com/2012/08/06/que-es-y-para-que-sirve-labview/

https://es.wikipedia.org/wiki/LabVIEW