Análisis tratamiento de señales Básico
Dr. Miguel Angel Basurto Pensado
Antecedentes •
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Como nace Labview? National Instruments Instruments desarrollaba tarjetas tarjetas GPIB, pero para probar probar estas tarjetas creó su propio programa. Que es ahora LabVIEW? Es un software orientado a la programación de Instrumentos Virtuales en un entorno Visual Gráfico.
LabVIEW (acró (acrónim nimo o de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
Antecedentes •
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Como nace Labview? National Instruments Instruments desarrollaba tarjetas tarjetas GPIB, pero para probar probar estas tarjetas creó su propio programa. Que es ahora LabVIEW? Es un software orientado a la programación de Instrumentos Virtuales en un entorno Visual Gráfico.
LabVIEW (acró (acrónim nimo o de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
Cronología de LabVIEW LabVIEW como software aparece en 1983 Año
Versión
1986
LabVIEW 1.0 para Mac
1990
LabVIEW 2.0
1992
LabVIEW para Windows y Sun
1993
LabVIEW 3.0 Multiplataforma
1994
LabVIEW pa para Windows NT y Power Macintosh
1995
LabVIEW para Windows 95
1997
LabVIEW 4.0
1998
LabVIEW 5.0
1999
LabVIEW 5.1 para Linux
2000
LabVIEW 6i
2002
LabVIEW 6.1
Evoluciones mas recientes
La versión 7 incorporó los VI Express, PDA y FPGA (2003) La versión 7.1 incorporan DSP y Embedded , traducción en francés, alemán y japonés (2004)
La versión 8.0 sale en 2005 La versión 8.2 es la edición especial de 20 aniversario (2006) La versión 8.5 (2007)
Pantalla Inicial de la versión 2009
•
En 2014 se mantiene la pantalla del 2013 pero agregan un toolbox mas de desarrollo para la plataforma de myRIO ( my Reconfigure Input Output), basado en un SO en tiempo real y un FPGA personalizado, para aplicaciones estudiantiles en Ingeniería.
Este es una pantalla del link a la página Comunidad En donde se puede buscar información general. También esta la sección Academia en donde se suben preguntas y respuestas a diferentes temas de programación, tarjetas o sensores.
Crear proyecto nos lleva a otra página en donde nos dará diferentes opciones de proyectos
Las flechas marcan las opciones básicas que se encuentran en la página anterior mas otras especializa das, como lo son Queued o FPGA
Esta opción se utiliza realizar todo un proyecto Así, cuando se vaya a compilar en un archivo ejecutable LabVIEW sabrá cuales y en donde están todos los programas requeridos para el proyecto.
Para crear un programa(s). Tenemos que abrir nuevas hojas de trabajo, según lo grande del proyecto.
File > Save
La extensión para proyectos es .lvproj
Blank VI
File > Save
La extensión programas es
.vi
My RIO Proyect
Nombre del programa Nombre o clave del proyecto sobre el icono
PANEL FRONTAL
File > Save
DIAGRAMA DE BLOQUES
La extensión para archivos es .vi
Ventanas del Panel Frontal y el Diagrama de Bloques Panel frontal • •
Controles = entradas Indicadores = salidas
Diagrama de bloque •
•
Programa de acompañamiento para el panel frontal Componentes “ cableados” entre si
Panel frontal del VI Barra de herramientas del panel frontal
Control Booleano
Icono
Leyenda del gráfico
Gráfico d e Forma de ond a Leyenda de la gráfica
Leyenda de la escala
Diagrama de bloque del VI Barra de Herramientas del diagrama de Bloque
Función de dividir
Terminal gráfica
SubVI
Cableado de datos
Estructura While loop
Constante numérica
Función de tiempo
Terminal de co ntrol booleano
Barra de Herramientas del Panel Frontal
Bot ón para Ejecutar, en Ejecución y Error (Run) Botón de ejecución continua (Conti nuou s Run) Cancelación de ejecución (Abort Execution) Botón de pausa/continuación Configu ración de textos (Text Settings) Alineami ent o de objeto s (Al ign Obj ects) Alinea objet os a tr avés de su s ejes, i ncl uyend o el vert ical , bo rdes Distribu ción de objetos (Distr ibut e Objects) Para espaciar objetos igualm ente, incluyendo espacio, com presión Redim ensionamiento de o bjetos de panel fro ntal (Resize Objects) Redim ensiona objetos al mism o tamaño Reordenamiento ordena cuando 2 elementos están sobre puestos
Barra de herramientas del Diagrama de Bloques Bot ones adicion ales en el di agrama de la barra de herramientas Botón de ejecución resaltada (Highli ght Execution) da un seguim iento vi sual paso a paso de la señal dentro del VI Botó n de entrada al ci clo (Step Into), genera una pausa cada vez que llegue a un SubVI o estructura Ctrl +↓ Botó n sob re (Step Over), salta al si gui ente SubVI, Estructur a o Nodo Ctrl +→ Botó n de salid a del cicl o (Step Out), sale de la pausa u busc a al sigu iente SubVI, Estructura o Nodo Ctrl +↑ Este botón tr ata de ordenar y d ejar l o m as comp acto posibl e el arreglo Mantiene el valor para ser revisado
Paleta de Herramientas •
•
•
•
(Tools)
Sirve para crear, modificar y depurar VI´s Esta disponible tanto en el panel frontal como en el diagrama de bloques El cursor tomará la formar del icono seleccionado Se puede desplegar con
Windows>>Show Tools Palette •
Se puede activar temporalmente con
Shift+botón derecho del ratón
Herramienta de selección automática; al activar esta función, cuando el puntero pasa por un subVI o elemento automáticamente se activa la posible f un ci ón d e i co no Es ta herramien ta se u ti liza para c ambi ar valores o seleccionar texto dentro de un control Esta herramienta se utiliza para seleccionar, mover y redimensionar Se uti liza para edit ar textos y c rear textos libres L a h er ram ien ta d e Cab lead o, s e u ti li za para c ab lear o bjet os en tre s i en el diagrama de bloques La herramienta de Menú Rápido de Objeto, pone en forma au to mát ic a el ac ces o co n el b ot ón izq ui er do d el r at ón l os p an el es d e Controles (panel de frontal) y Funciones (diagrama de bloques)
La herramienta de Desplazamiento se ut ili za para despl azarse dentro de la ventana sin empl ear las barras de despl azamiento L a her ram ien ta d e p un to d e Qu ieb ra, s e u ti li za par a fijar puntos en VIs, funciones, nodos, cables, estructuras y hacer una pausa en la ejecución en esa localización L a herram ient a de Prueba, s e emplea p ara c rear puntos de p rueb a en cables del diagrama de bloques. Otra función es la verificar v al ores i nterm edi os en u n VI q ue p ro duc e v al or es c ues ti on ab les o inesperados Copia Color, se utiliza para copiar colores y pegarlos con la herramienta de colorear Herramienta de Coloreado, esta se emplea para colorear un objeto, también muestra los colores actuales del plano principal y posterior
Paleta de controles y funciones Paletas de control
Paleta de funciones
(Ventana del panel frontal)
(Ventana de diagrama de blo que)
botón derecho sobre cualquiera de las pantallas
Paleta de control (Ventana del panel frontal) Aquí encontraremos controles e indicadores de diferentes tipos
Aquí encontraremos controles e indicadores de encendido o Apagado (Si o No) con o sin indicador luminoso de diferentes tipos.
Aquí tenemos la zona de graficación en donde se puede trabajar con señales independientes o una contra otra (XY).
Esta es la zona en donde podemos mejorar la apariencia del Panel Frontal, modificando la forma del fondo.
Paleta de funciones (Ventana de diagr ama de blo que)
Esta zona contiene los ciclos básicos de trabajo, como son los ciclos While, For, Case o Sequence.
Aquí se presentan las operaciones básicas, redondeos, constantes y constantes matemáticas.
Los Booleanos son sistemas basados en Verdadero (T) o Falso (F) Aquí se presentan las compuertas booleanas básicas y constantes.
Carpeta Express En el Panel Frontal y el Diagrama de Bloques
Un proceso normal llevaría esta 3 etapas
Adquisición de Datos
Sensor Archivo etc
Analizar los Datos
Guardar, Enviar los Datos
Actuador Archivo etc
El apartado Express se tienen los iconos mas usados para ADQUIRIR, ANALIZAR Y GUARDAR
Búsqueda de informació información n
Búsqueda de ejemplos
Requieren tarjeta
Falta algún toolkit
Si se requiere alguna tarjeta específica
Menús Rápidos
Casi lo s obj etos de LabView y el espacio li bre en el panel frontal y diagrama de bloques tienen asociados menús rápidos . Estos menús s e utili zan para cambiar desde apariencias hasta su operación. Clic botón derecho del ratón
Cajas de Diálogos de Propiedades
Se activa con el botón derecho y seleccionando propiedades.
Aquí podemos modificar el tipo de representación, incrementos, los valores de inicio y fin.
Aquí se puede modificar el rango de operación, colores y tipo de escala.
Aquí se puede determinar la cantidad de dígitos significativos o el tipo de representación.
Aquí podemos cambiar los valores numéricos por textuales.
Aquí se utiliza para documentar los cambios que se realizaron, este texto se podrá leer cuando se use el Context Help
Aquí podemos asignar teclas especiales para aplicaciones específicas
Definir que son Controles y cuales son Indicadores
Cuando se cons truye un panel fr ontal este tiene Controles e indi cadores Los controles son Perillas, Botones de presionar y otros dispo sitivos de entrada. Los Indicadores Gráficos, son lo s Leds y pantallas de despliegue. Los con troles simul an a los dis posi tivos de entrada y sumi nist ran datos al diagrama de blo ques del VI.
Los indicadores simulan dispositivos de salida de instrum entos y d espliegan datos del diagrama de blo ques
Pantalla Frontal
Analizar la pantalla e identificar los componentes en el Diagrama de
Diagrama de bloques
VIs Express, VIs y Funciones • VIs Express: VIs interactivos con página de dialogo configurable
•Se emplea para las tareas mas comunes de medición. •Los VI express son nodos que requieren cableado mínimo ya que se configuran mediante cajas de diálogos
•
VIs estándar: VIs modulares y personalizables mediante cableado
•Cuando se coloca un VI en el diagrama de bloques, LabVIEW considera a este VI como un subVI •Cuando se hace un doble clic en este dispositivo se abre su panel frontal y su diagrama de bloques, en ves de una caja de dialogo como el Viexpress.
•
Funciones: Elementos fundamentales de operación de LabVIEW; no hay panel frontal o diagrama de bloque
•Las funciones son los elementos fundamentales de las operaciones de labVIEW •Las funciones no poseen panel frontal ni diagrama de bloques, pero tienen panel conector •Haciendo doble clic en esta solo se selecciona esta
Nodos •
•
•
•
Los nodos son objetos en el diagrama de bloques que poseen entradas y/o salidas y realizan operaciones cuando un VI se ejecuta. Los nodos pueden ser funciones subVi, o estructuras Las estructuras son elementos de control de procesos, tal como las estructuras Case, Ciclos For o While Las funciones Suma o Resta son nodos de funciones
Nodos del Diagrama de Bloques Icono
Nodo Expandible
• VI de Generador de Funciones • El mismo VI, visto en tres maneras diferentes. • El campo amarillo designa un VI Estándar. • El campo azul designa un VI Expreso
Nodo Expandido
Líneas de comunicación Tipo de cable
Numérico
Escalar
Arreglo 1D
Arreglo 2D
Color
Naranja (0.0)
Azul
(Entero)
Boleano
Verde (V o F)
Cadena
Rosado (datos, textos, cadenas)
Dinámico
Datos generados por los VI express
Tipos de datos •
Numéricos
Extendido (Naranja): Formato de precisión extendida MAC es de 96 bits Windows 80 bits SUN 128 bits
79 78 s
15
64 63 Exp
0
63
0 mantisa
0
•
•
Numéricos DOUBLE (Naranja): Números con coma flotante de doble precisión bajo el formato de la IEEE de 64 bits. 63 62 s
10
52 51 Exp
0
51
0 mantisa
0
SINGLE (Naranja): Números con coma flotante de precisión simple bajo el formato de la IEEE de 32bits. 31 30 s
7
23 22 Exp
0
22
0 mantisa
0
•
•
Numéricos
LONG INTEGER (Azul): Números enteros largos de 32 bits con o sin signo. 31
•
0
WORD INTEGER (Azul): Números de un formato entero de 16 bits con o sin signo. 15
•
0
BYTE INTEGER (Azul): Números de un formato enteros de 8 bits con o sin signo. 7
0
•
UNSIGNED LONG (Azul): Entero largo sin signo.
•
UNSIGNE WORD (Azul): Palabra sin signo
•
UNSIGNE BYTE (Azul): Byte sin signo
•
•
•
COMPLEX EXTENDED (Naranja): Número complejo con precisión extendida. COMPLEX DOUBLE (Naranja): Complejo con doble precisión. COMPLEX SINGLE (Naranja): Complejo con precisión simple.
•
BOOLEAN (Verde): Dato entero de 16 bits, en donde si el bit 15 es 1, entonces el valor de control será verdadero (True). 15 14
0
T/F
•
STRINGS (ROSA): Almacena los strings como si fueran un arreglo de bytes enteros (caracteres de 8 bits). Caracter 1
7
0
Caracter 2
7
0
Caracter N
7
0
Tipos de datos •
•
Los tipos de datos indican que objeto, entradas y salidas se pueden cablear entre sí. Cada interruptor, botón o nodo presenta un color y este color indica a que otro elemento se puede comentar
•
•
•
Es un Registro Dinámico la información que se almacena o se adquiere por un VI Express. Este tipo de dato aparece con una terminal azul Ese tipo de dato dinámico se puede cablear a cualquier indicador o entrada que acepte datos numéricos, formas de onda o booleanos
•
•
•
•
Un dato Dinámico se puede cablear a un indicador que pueda presentar de mejor forma el dato. Los indicadores se componen de gráficos, mapas o indicadores numéricos. Cuando las líneas no son compatible se utiliza el VIConvert FROM Dynamic Data Express o VIConvert TO Dynamic Data Express
CONVERT FROM DYNAMIC DATA
CONVERT TO DYNAMIC DATA
Fuentes de documentación en LabVIEW La ventana de Context Help despliega la información básica de LabVIEW, cuando el cursor se mueve sobre algún objeto.
Ctrl + h
•
•
•
El botón Hide Optional Terminals and Full Path, se utiliza para mostrar las terminales opcionales de panel conector y la ruta completa de un VI. Lock Context Help para asegurar que el contenido actual de la ventana no se mueva Context help se muestra un enlace azul en la pantalla con lo cual dice que existe un tópico en LabVIEW Help
Flujo de datos •
•
LabVIEW sigue el modelo de flujo de datos para ejecutar Vis. Se ejecuta un nodo del diagrama de bloques cuando recibe todas las entradas necesarias. Cuando se ejecuta un nodo, produce datos de salida y pasa los datos al siguiente nodo de la ruta del flujo de datos. El movimiento de los datos a través de los nodos determina el orden de ejecución delos Vis y las funciones del diagrama de bloques.
Analizar cuales es el flujo de datos
¿Que se ejecuta primero? ¿Que se ejecuta después?
¿Cual es el segundo nodo en llenarse?
¿Cual es el tercer nodo en operar? Dentro del ciclo ¿Qué es lo primero en circular?
Pasos para Multiplicar dos números 1ro.- En el panel Frontal que colocan los elementos mínimos de entrada y salida de datos Se colocan 2 CONTROLES para ingresar los valores
Se coloca un indicador para ver el valor
2do.- En el Diagrama de Bloques se alambrará la operación a seguir Se ubican las entradas de datos y se coloca el operador que se necesiten y luego se alambran las líneas 3ro.- Presionar
para Ejecutar Una o Multiples veces
Ejercicio 1-1 •
Cargar el programa “Debug Exercise (sub).vi” , determinar los errores y corregirlos.
Ejercicio 1-2
•
Cargar el programa “Depurar.vi” , determinar los errores y corregirlos.
Ejercicio 1-3 •
Crear un VI que pueda
a) SIMULAR una SEÑAL Senoidal y Desplegarla en el Panel Frontal
Ejecutar
b) Controlar la amplitud de las señal simulada desde el panel de control
Versión expandida
Versión compacta Ejecutar
•
•
Añadir a este diagrama una función de escalamiento ( Scaling and Mapping), con un factor de escalamiento ( slope) de 10 Esta nueva señal se deberá de desplegar en la misma pantalla de la señal original (Merge Signal)
Ejecutar
•
Basado en el desarrollo anterior y partiendo de la línea que tiene las dos señales, ahora agregar dos pantallas en donde se pueda ver cada señal separada
Ejecutar
Ejercicio 1-4 •
•
Utilizando las fuentes de documentación de LabVIEW, construir un VI que Simu Simule le una seña señall, que promedie cada 25 valores para disminuir el número de muestras (Comprimir las Muestras), despliegue la gráfica original y la promediada además de presentar en una tabla los valores promediados. Frecuencia a utilizar es de 10.7 Hz y la amplitud 2
Pasos •
•
•
Iniciar con VI en Blanco Colocar el Configure Simulated Signal frecuencia frecuencia 10.7 y amplitud 2 Como se requiere modificar la señal se puede buscar con la ayuda
•
•
Se buscará buscará comprimir datos (Sample Compression) Compression) y ejecutarlo ejecutarlo a 25 Armar este cuadro
•
Unos de los problemas en este momento es que la señal se ejecuta una vez o se reejecuta ( esto es que presenta datos nuevos y no continuos con respecto a la señal ), para tener datos continuos se Colocará un ciclo While para que se detenga hasta que el usuario lo solicite
•
Ahora el problema que se tiene es que no se puede controlar la rapidez de la velocidad de ejecución, para esto se pondrá un retraso de tiempo
Este nos generará un retrazo en el Tiempo, si ponemos 0.25 será igual a ¼ de segundo También se puede controlar externamente esta variación del tiempo
•
•
Ahora solo falta mostrar los valores promedio en una tabla
Esta tabla deberá de quedar dentro del ciclo while, para que vaya presentando los valores según van creándose.
VI Terminado
Salvar Archivos
Renombrar Archivos
Crea una Copia del archivo el cual quedará en pantalla y el original se cierra El archivo original se mantiene en pantalla sin salvar, y la Copia se SALVA con el nombre que le demos pero no aparecerá en pantalla.
Renombra al Archivo y continua en pantalla
Tanto el archivo Original y la Copia quedarán en pantalla, pero la copia debe tener un nuevo nombre.
Puntos de Coerción
Puntos de coerción rojos se presentan en las terminales de entrada
Los puntos de Coerción significan que están convergiendo dos tipos de representaciones numéricas diferentes. LabVIEW convertirá la salida del valor al tipo de dato de mayor bits. (excepto en el caso de la N en un ciclo For, el cual siempre será un entero de 32 bits). En una programación Eficiente se deben evitar los puntos de coerción.
Puntos de coerción Azul se presentan en las terminales de salida
Pasos cortos Shift Ctrl+. Ctrl+? Ctrl+b Crtl+c Ctrl+e Ctrl+h Crtl+r Ctrl+s Ctrl+t Crtl+u Crtl+v Crtl+x Crtl+z Crtl+Shift+z TAB Crtl+arrastrar Shift+arrastrar
Abre la paleta de herramientas Aborta una Ejecución Muestra la ayuda Elimina cables rotos Copiar elementos Conmuta entre las dos ventanas principales Muestra u oculta la Ayuda Contextual Ejecuta el VI Salva el VI Presenta la dos ventanas en la pantalla Ordena de forma automática los objetos Pega los objetos copiados Corta los objetos seleccionados Deshace la última acción realizada Rehace el último paso deshecho Cambia entre herramientas de la paleta de herramientas Crea una copia del objeto seleccionado Mueve los objetos en una sola dirección
