Manual de Prácticas Instrumentacion Virtual

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Mazatlán Departamento de Eléctrica – Electrónica

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Manual de prácticas

Instrumentación virtual EIC-1603

M.I. José Manuel Pastrano Balderas Docente

www.itmazatlan.edu.mx http://electronica.itmazatlan.edu.mx

Contenido:

Introduc Introducción ción………… …………………… ……………………… ………………………… ………………………… ……………………… …………….... ….......... ........... ........... .............. ............. ........... ........... ........... ........... .......... .....

Pág. 3

Recomendaciones Recomendaciones generales de uso…………………………………… uso………………………………………........................................................... …...........................................................

5

PRÁCTICA 1: Introducción Introducción al entorno de desarrollo de LabVIEW……..…………………………………………….. LabVIEW……..……………………………………………..

6

PRÁCTICA 2: Subinstrumentos Subinstrumentos virtuales (subVIs)…..……………………………………………………… (subVIs)…..…………………………………………………………..…………… …..……………

10

PRÁCTICA PRÁCTICA 3: Ciclo While….…… While….……………… ……………………… ………………………… ……………………… ……………….... …….......... .............. .............. ............ ............ ............ ........... ........... ........ ..

15

PRÁCTICA 4: Ciclo For……..………………………………......................................................... For……..………………………………................................................................................... ..........................

21

PRÁCTICA 5: Estructura Estructura Case.……………………………................................................................................ Case.……………………………..................................................................................

26

PRÁCTICA 6: Arreglos………..………………………..................................................... Arreglos………..………………………......................................................................................... ....................................

31

PRÁCTICA 7: Clusters…………....................................................................................... Clusters………….................................................................................................................. ...........................

36

PRÁCTICA 8: Tarjeta de adquisición de datos DAQ.................................................... DAQ............................................................................... ...........................

42

PRÁCTICA 9: Proyecto 1: Medición de temperatura………………………… temperatura……………………………………………………………………….. ……………………………………………..

48

PRÁCTICA 10: Proyecto 2: Monitoreo de variables múltiples………………………………………………………….. múltiples…………………………………………………………..

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Instrumentación virtual M.I. José M. Pastrano Balderas

Finalmente, las prácticas 9 y 10 trata de dos proyectos, el primero utiliza una entrada analógica para medir temperatura, una entrada digital para encender/apagar la aplicación y dos salidas digitales para hacer indicaciones. La segunda se centra en e n el manejo de archivos en formato XLS. También se incluye una sección de recomendaciones generales de uso, donde se indica al estudiante las normas de seguridad personal y del equipo, y se le proporciona la metodología de realización de las prácticas y la elaboración del reporte.

M.I. José Manuel Pastrano Balderas Instituto Instituto Tecnológico de Mazatlán, Mazatlán, 2017

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Recomendaciones generales de uso 1. Seguridad El correcto desarrollo de las prácticas incluidas en este manual requiere de un adecuado manejo del equipo y los materiales de laboratorio para garantizar la seguridad de los usuarios así como del instrumental disponible, por lo que se deberán seguir y respetar las siguientes normas: a) b) c) d) e) f)

Leer cuidadosamente la práctica antes de comenzar la sesión. Acudir a la práctica con el diseño previo de la misma misma para optimizar tiempo. Prestar atención a las indicaciones del instructor en cuanto al desarrollo de la práctica. Respetar las normas de seguridad e higiene del laboratorio. Utilizar el equipo y los materiales de acuerdo con sus manuales de usuario. Consultar al instructor en caso de alguna duda.

2. Desarrollo El instructor deberá guiar y supervisar el correcto desarrollo de las prácticas dando indicaciones de los pasos a seguir en cada punto de las mismas. El usuario deberá mostrar al instructor los resultados obtenidos en cada punto antes de pasar al punto siguiente.

3. Elaboración del reporte El estudiante deberá entregar un reporte de la práctica al término de la unidad a que corresponda. El reporte será individual y deberá cubrir los requisitos del formato para entrega de tareas y reportes de práctica visto el primer día de clase.

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PRÁCTICA 1 Introducción al entorno de desarrollo de LabVIEW OBJETIVO El estudiante se familiarizará con el uso de la plataforma de desarrollo LabVIEW de National Instruments mediante la implementación de tres instrumentos virtuales representativos.

INTRODUCCIÓN Esta práctica sirve de introducción al software de instrumentación virtual LabVIEW. Se trata de una plataforma de programación grafica en la que se pueden diseñar aplicaciones que involucren adquisición, control, análisis y presentación de datos. Es similar a los sistemas de desarrollo que utilizan lenguajes de programación como C o Java, sin embargo este emplea programación gráfica (lenguaje G) para crear programas basados en diagramas de bloques. Los programas desarrollados con LabVIEW se ll aman Instrumentos Virtuales o VIs. Para utilizar LabVIEW no se requiere gran experiencia en programación ya que se emplean íconos, términos e ideas familiares a científicos e ingenieros y se apoya sobre símbolos gráficos en lugar de lenguaje escrito para construir aplicaciones. En esta y todas las prácticas del manual se utilizará el software de instrumentación virtual LabVIEW y una tarjeta de adquisición de datos USB 6000 de National Instruments por ser fácil de comprender y un dispositivo DAQ de bajo costo que permite realizar experimentos académicos con facilidad, respectivamente .

Figura P1.1. DAQ USB‐6000 de National Instruments 6


MATERIAL Y EQUIPO 

Computadora personal

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Software LabVIEW

PROCEDIMIENTO 1. Construya el instrumento virtual sugerido en la figura siguiente, que calcule el promedio de tres números introducidos por el usuario y además muestre su máximo y mínimo. Utilice los bloques: Numeric Co ntrol, Numeric Display, Build Array, Add, Divide, Numeric Constant, Array Max & Min.

Figura P1.2. Instrumento virtual sugerido para el punto 1. 2. Introduzca tres números diferentes, ejecute el VI y compruebe que funciona. 3. Realice los cambios necesarios para que ahora sean cinco los números de entrada. 4. Introduzca cinco números diferentes, ejecute el VI y compruebe que funciona. 5. Guarde el instrumento virtual obtenido y cierre el proyecto. 6. Construya un nuevo proyecto que sea capaz de convertir un número que representa grados Centígrados en grados Fahrenheit. Auxíliese del VI siguiente

7


P1.3. Instrumento virtual sugerido para el punto 6 7. Introduzca varios valores de entrada, ejecute el VI y compruebe su funcionamiento. 8. Haga los cambios necesarios para que un indicador visual de color rojo encienda cuando la temperatura sea mayor que 60 °C. 9. Guarde el instrumento virtual obtenido y cierre el proyecto.

CONCLUSIONES 

Anote observaciones y conclusiones

REFERENCIAS 



Creuss, Antonio; Instrumentación Industrial; Editorial Marcombo. Lajara Viazcaino, José R. y Pelegrí Sabastiá, José; LabVIEW entorno gráfico de programación, LabVIEW 8.20 ; Editorial Alfaomega, Marcombo



M. Coisidine, Douglas; Manual de instrumentación aplicada ; Editorial Mc. Graw Hill.



http://www.ni.com/labview/esa/

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RÚBRICA CRITERIOS

DEFICIENTE (12 PUNTOS)

REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)

EXCELENTE (25 PUNTOS)

FUNCIONAMIENTO DE LOS VI

Los VI no se ejecutan correctamente. No producen el resultado deseado. El estudiante es incapaz de corregirlo.

Los VI se ejecutan correctamente. Arrojan el resultado correcto, pero no emplean el algoritmo óptimo. El estudiante es incapaz de modificar el VI.

ORIGINALIDAD DEL TRABAJO

El estudiante no muestra evidencia de haber realizado la práctica él mismo. Lo VI fueron realizados por alguien más. El estudiante no sabe cómo funcionan los VIs. El estudiante no está familiarizado con las características básicas de LabVIEW. Demuestra inseguridad al utilizarlo. Presenta un formato de reporte poco adecuado. Faltas de ortografía en exceso. Manejo inadecuado de las TIC. No presenta.

No se presenta trabajo original. Los VIs son copias. Aun así, el estudiante puede explicar su funcionamiento aunque se le dificulta realizar modificaciones. El estudiante utiliza de manera limitada las herramientas y opciones que ofrece LabVIEW.

Los VI se ejecutan sin problemas, dando los resultados correctos. Se utiliza un algoritmo óptimo. El estudiante realiza las modificaciones al VI que se le piden. El estudiante no presenta trabajo original, pero puede explicar su funcionamiento y adquirió la habilidad de hacer las modificaciones que se le piden. El estudiante demuestra habilidad para utilizar las características básicas de LabVIEW.

Limpieza en la presentación. Hasta 10 faltas de ortografía. Manejo regular de las TIC.

Limpieza en la presentación. Menos de 10 faltas de ortografía. Buen manejo de las TIC.

Los VI se ejecutan correctamente, utilizando un algoritmo novedoso y eficiente. El estudiante introduce fácilmente las modificaciones que se le piden. El estudiante presenta trabajo original. Entiende el funcionamiento de la totalidad del VI y puede realizar con facilidad las modificaciones que se le pidan. El estudiante demuestra un amplio dominio de LabVIEW, tanto sus características básicas como avanzadas. Limpieza en la presentación. Sin faltas de ortografía. Excelente manejo de las TIC.

Redacción deficiente poco clara.

Buena redacción aunque pudo ser más amplia.

USO DE LA HERRAMIENTA DE DESARROLLO.

PRESENTACIÓN DEL REPORTE

CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS

Excelente redacción.

TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 2 Subinstrumentos virtuales (subVIs) OBJETIVO El estudiante aprenderá el procedimiento para crear subinstrumentos virtuales (subVIs) con LabVIEW.

INTRODUCCIÓN Una de las características sobresalientes de LabVIEW es la naturaleza jerárquica del VI. Después de que se crea un VI, se puede usar en el diagrama de bloques de otro VI. No hay límite en el número de niveles de la jerarquía. La modularidad define el grado en que un programa se compone de módulos diferenciados de modo que un cambio en un módulo tenga un impacto mínimo en otros módulos, además permite controlar cambios y poner a punto el diagrama de bloques rápidamente. A un VI dentro de otro VI se le llama subVI. Un subVI corresponde a una subrutina en lenguajes de programación basados en texto. Cuando se hace doble clic en un subVI, aparecen un panel frontal y un diagrama de bloques, en vez de una caja de diálogo en la cual se configuran opciones. El panel frontal incluye controles e indicadores que pueden lucir familiares. El diagrama de bloques incluye cables, iconos del panel frontal, funciones, posiblemente subVIs y otros objetos de LabVIEW que pueden también lucir familiares. En esta práctica el estudiante sigue una serie de pasos para crear un subVI y después lo utiliza permitiéndole comprobar las ventajas de la programación modular.



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Software LabVIEW

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PROCEDIMIENTO 1. Seleccione File»Open y navegue en su computadora para abrir el VI de la práctica anterior. Aparece el siguiente panel frontal 2. Haga clic derecho en el icono en la esquina superior derecha de la ventana del panel frontal y seleccione Edit Icon desde el menú rápido. Aparece la caja de diálogo Icon Editor. 3. Haga clic en la herramienta Select que se muestra a la izquierda, en el lado izquierdo de la caja de diálogo Icon Editor para seleccionar el icono por default. 4. Presione la tecla para remover el icono por defecto. 5. Haga clic en la herramienta Rectangle, que se muestra a la izquierda, para volver a dibujar el borde. 6. Cree el icono mostrado en la figura siguiente:

Figura P2.1. Editor de icono o

Haga doble clic en la herramienta Text y cambie la fuente a Small Fonts .

o

Use la herramienta Text para hacer clic en el área de edición. 11


o

Escriba C y F. Mientras el texto permanezca activo, puede mover el texto presionando las teclas de flecha.

o

Use la herramienta Pencil para crear la flecha.

Nota. Para dibujar líneas rectas horizontales o verticales, presione la tecla mientras usa la herramienta Pencil para arrastrar el cursor. 7. Haga clic derecho en el icono del panel frontal y seleccione Show Connector desde el menú rápido para definir el modelo del terminal para el panel conector. LabVIEW selecciona un modelo de panel conector por default basándose en el número de controles e indicadores en el panel frontal. Por ejemplo, este panel frontal tiene dos terminales, Grados C y Grados F, entonces LabVIEW selecciona un modelo de panel conector con dos terminales. 8. Asigne los terminales al control numérico y al indicador numérico. o

Seleccione Help»Show Context Help para desplegar la ventana Context Help.

o

Haga clic en la terminal de la izquierda en el panel conector. La herramienta cambia automáticamente a la herramienta Cableado y el terminal se vuelve de color negro.

o

Haga clic en el control Grados C. La terminal de la izquierda se torna naranja y una marca resalta el control en el panel frontal.

o

Haga clic en un espacio abierto en el panel frontal. La marca desaparece y el terminal cambia al color del tipo de dato del control para indicar que usted ha conectado el terminal.

o

Haga clic en la terminal de la derecha en el panel conector y haga clic en el indicador Gados F. La terminal derecha se torna naranja.

o

Haga clic en un espacio abierto en el panel frontal. Ambos terminales del panel conector son de color naranja.

o

Mueva el cursor sobre el panel conector. La ventana Context Help muestra que ambas terminales están conectadas a valores de punto flotante.

9. Guarde y cierre el VI.

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10. Abra un nuevo VI en blanco 11. Compruebe el funcionamiento del subVI creado utilizando el diagrama de bloques siguiente:

Figura P2.2. Diagrama a bloques que muestra el uso del subVI creado. 12. Guarde el instrumento virtual obtenido y cierre el proyecto.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 










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RÚBRICA

CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 3 Ciclo While OBJETIVO El estudiante conocerá las características de la estructura While mediante la implementación de un instrumento virtual sencillo.

INTRODUCCIÓN Un ciclo While ejecuta un instrumento virtual hasta que se cumple una condición predeterminada en la terminal condicional. La terminal de iteración es de salida y cuenta el número de iteraciones concluidas. El c onteo de iteraciones inicia siempre en cero. El ciclo While siempre se ejecuta al menos una vez y se localiza en la paleta Functions»Execution Control ,

Figura 3.1 Ciclo While En esta práctica el estudiante construye un VI que genera números aleatorios hasta que el número generado concuerde con uno que el mismo especificó. La terminal de iteraciones registra la cantidad de números aleatorios generados hasta que se cumpla la condición.



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Software LabVIEW

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PROCEDIMIENTO 1. Abra un VI en blanco y construya el siguiente panel frontal. Modifique los controles e indicadores como se muestra en la figura siguiente.

Figura P3.2. Panel frontal y diagrama a bloques sugeridos. o

Coloque un control numérico (localizado en la paleta Controls»Numeric Controls ). Ponga en el control la etiqueta “Número a buscar” . Este control servirá para especificar el número a confrontar.

o

Coloque un indicador numérico (localizado en la paleta Controls»Numeric Indicators ). Ponga en el indicador la etiqueta “Número actual ”. Este indicador mostrará el número aleatorio actual.

o

Coloque otro indicador numérico. Ponga en el indicador la etiqueta “ Cantidad de iteraciones” . Este indicador mostrará el número de iteraciones antes de un emparejamiento.

2. Ajuste el rango de los datos del control para evitar que el usuario seleccione un valor que no sea compatible con el rango o incremento. Puede elegir ignorar un valor que esté fuera de rango o forzarlo a estar dentro. Realice los siguientes pasos para ajustar el rango entre 0 y 10,000 con un incremento de uno y un valor por defecto de 50.

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Haga clic derecho en el control “ Número a encontrar” y seleccione Data Range . La página Data Range de la caja de diálogo Numeric Properties aparece. o

Remueva la marca de verificación desde la lista de chequeo Use Default Range .

o

Ajuste Default Value a 50.

o

Ajuste el valor Minimum a cero y seleccione Coerce desde el menú desplegable Out of Range Action .

o

Ajuste el valor Maximum a 10,000 y seleccione Coerce desde el menú desplegable Out of Range Action .

o

Ajuste el valor Increment a uno y seleccione Coerce to Nearest desde el menú desplegable Out of Range Action . No

cierre la caja de diálogo. 3. Por default LabVIEW da formato a los controles numéricos automáticamente. Es posible especificar la precisión o notación. Puede presentar los valores numéricos en notación científica, en punto flotante o entero simple. Realice los siguientes pasos para cambiar la precisión a 0. Seleccione la lengüeta Format and Precision . o

Seleccione Floating Point y cambie Significant digits a Digits of precision .

o

Escriba 0 en el cuadro de texto Digits of precision y haga click en el botón Ok .

4. Repita el paso 3 para ajustar la precisión de los indicadores “ Número actual ” y “ Cantidad de iteraciones”. 5. Construya el diagrama de bloques de la figura P3.2. o

La función Random Number (0‐1) se localiza en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Numeric . Esta función produce un número aleatorio entre 0 y 1 flotante.

o

Multiplicar el número aleatorio por 10000 para producir un número aleatorio entre 0 y 10000 con la función Multiply (localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Numeric ).

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o

Haga clic derecho en la terminal y de la función Multiply , seleccione Create»Constant desde el menú rápido, escriba y presione la tecla para crear una constante numérica.

o

Coloque la función Round To Nearest , localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Numeric . Esta función redondea el número aleatorio al entero más próximo.

o

Coloque la función Not Equal? , localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Comparison . Esta función compara el número aleatorio con Número a encontrar y retorna VERDADERO si los números no son iguales; de otro modo, retorna FALSO.

o

Coloque el ciclo While, localizado en la paleta Functions»Execution Control . Haga clic derecho en la terminal condicional y seleccione Continue if True desde el menú rápido.

o

Cablee la terminal de iteraciones al borde del ciclo While. Un túnel azul aparece en el borde del ciclo While. Cablee el túnel a la función Increment . Cada vez que se ejecute el ciclo, la terminal de iteraciones se incrementa en uno. El conteo de las iteraciones se extrae del ciclo al completarse.

o

Incremente este valor por uno fuera del ciclo debido a que el conteo arranca en 0.

o

Coloque la función Increment , localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Numeric . Esta función agrega 1 al conteo del ciclo While. Un punto de coerción aparece en la salida de Cantidad de iteraciones para indicar que LabVIEW obligó a la representación numérica del terminal de iteraciones a concordar con la representación numérica de la salida de Cantidad de iteraciones.

6. Guarde el VI. 7. En el panel frontal cambie el número en Número a encontrar . 8. Corra el VI, cambie Número a encontrar y córralo de nuevo. Número actual se actualiza en cada iteración del ciclo debido a que está dentro del ciclo. Cantidad de iteraciones se actualiza al completarse debido a que está fuera del ciclo.

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9. Para ver como el VI actualiza los indicadores, habilite la ejecución resaltada. En la barra de herramientas del diagrama de bloques, haga clic en el botón Highlight Execution . Se muestra el movimiento de los datos desde un nodo hacia a otro de modo que usted pueda ver cada número cuando el VI lo genere. 10. Cambie el Número a encontrar a un número que esté fuera del rango de los datos, el cual es de 0 a 10,000 con un incremento de 1. 11. Corra el VI. LabVIEW obliga al valor fuera de rango a sustituirse por el valor más próximo dentro del rango de datos ya determinado. 12. Cierre el VI.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 

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


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RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 4 Ciclo For OBJETIVO El estudiante conocerá el uso de los registros de desplazamiento y nodos de realimentación para retener datos desde iteraciones previas de un ciclo For.

INTRODUCCIÓN Un ciclo For ejecuta un subdiagrama un número de veces predeterminado; se localiza en la paleta Functions»AII Functions»Structures . El valor en la terminal de entrada de conteo indica cuántas veces se debe repetir el subdiagrama. La terminal de salida iteraciones contiene el número de iteraciones realizadas. El conteo de iteraciones arranca siempre en cero. Durante la primera iteración, el terminal de iteraciones retorna el valor 0. El ciclo For se diferencia del ciclo While en que este se ejecuta un predeterminado número de veces. Un Ciclo While detiene la ejecución del subdiagrama sólo si existe el valor en el terminal condicional.

Figura 4.1 Ciclo For

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En esta práctica el estudiante construye un VI que ejemplifica el uso de los registros de desplazamiento y nodos de realimentación para retener datos desde iteraciones previas de un ciclo For.



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Software LabVIEW


Figura P4.2. Panel frontal y diagrama a bloques sugeridos. 2. Construya el diagrama a bloques de la figura P4.2. El número 1 cableado a los terminales de la izquierda en el ciclo For inicializa el Nodo de Realimentación en 1. Wait Until Next ms Timer retrasa la operación del código. Se usa el mismo código dos veces

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en este diagrama de bloques con el Nodo de Realimentación en una porción de cable diferente. Asegúrese de que tanto el panel frontal como el diagrama de bloques sean visibles. Si es necesario, cierre o mueva las paletas Tools y Functions. 3. Corra el VI. La sección de la parte de arriba del código lee el Nodo de Realimentación inicializado y pasa este valor a la función Multiply . La sección de la parte de abajo del código lee el Nodo de Realimentación inicializado y pasa este valor al indicador. Esta función Multiply no se ejecuta hasta la siguiente iteración del ciclo. 4. Haga clic en el botón Highlight Execution , para habilitar la ejecución resaltada. Corra de nuevo el VI para observar el orden de ejecución. Apague la ejecución resaltada cuando entienda el orden de ejecución. El VI continúa la ejecución a la velocidad normal. 5. Remplace el Nodo de Realimentación de la parte de abajo con un registro de desplazamiento, como se muestra en la figura 4.3.

Figura P4.3. Reemplazando nodo de realimentación o

Seleccione el Nodo de Realimentación de la parte de abajo y presione la tecla para borrarlo.

o

Haga clic derecho en el borde del ciclo For y seleccione Add Shift Register .

o

Inicialice el registro de desplazamiento conectando 1 a la izquierda del registro.

o

Cambie la etiqueta del indicador de la parte de abajo Shift Register y del indicador de arriba Feedback Node.

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6. Corra el VI. 7. Note que las porciones del diagrama de bloques tanto del Nodo de Realimentación como del registro de desplazamiento tienen la misma funcionalidad. 8. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 







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RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 5 Estructura Case OBJETIVO El estudiante conocerá el uso de la estructura Case mediante la implementación de un VI que calcule la raíz cuadrada de un número cuando es positivo.

INTRODUCCIÓN La estructura Case tiene dos o más subdiagramas o casos. Sólo un subdiagrama es visible a la vez y la estructura ejecuta sólo un caso a la vez. Un valor de entrada determina cuál subdiagrama se va a ejecutar. Es similar a las sentencias de caso o sentencias “si…entonces...de lo contrario” en los lenguajes de programación basados en texto. El identificador de selector de caso en la parte superior de la estructura, contiene el identificador de caso y los botones de incremento y disminución en cada lado. Emplee los botones de incremento y disminución para navegar a través de los casos disponibles.

Figura 5.1 Estructura Case Cablee un valor de entrada, o selector, al terminal selector, para determinar cuál caso ejecuta. Debe conectar un entero, un valor Booleano, una cadena o valores de tipo enumerado al terminal selector. Puede posicionar el terminal selector en cualquier parte en el

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borde izquierdo de la estructura Case. Si conecta un Booleano al terminal selector, la estructura tiene un caso VERDADERO y un caso FALSO. Si conecta un entero, cadena o valor de tipo enumerado al terminal selector, la estructura puede tener hasta 2³¹‐ 1 casos. Puede especificar un caso por defecto para la estructura Case. Debe especificar un caso por defecto para tratar los valores fuera‐de‐ rango o enumerar explícitamente cada valor de entrada posible. Por ejemplo, si especificó casos para 1,2 y 3 pero obtiene una entrada de 4, la estructura de Case ejecuta el caso por defecto. Haga clic derecho en el borde de la estructura Case para agregar, duplicar, remover o reorganizar casos y para seleccionar un caso por defecto En esta práctica el estudiante construye un VI que verifica un número. Si es positivo, entonces calcula la raíz cuadrada del número; de otro modo devuelve un mensaje de error.



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Software LabVIEW


Figura P5.2. Panel frontal sugerido.

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2. Construya el siguiente diagrama de bloques.

Figura P5.3. Diagrama de bloques. o

Coloque la estructura Case, localizada en la paleta Functions»Execution Control , en el diagrama de bloques. Haga clic en el botón de incremento o disminución para seleccionar el caso FALSO.

o

Coloque la función Greater or Equal to 0? , localizada en la paleta Functions» Arithmetic & Comparison»Express Comparison, en el diagrama de bloques. Esta función retorna VERDADERO si Numeric es mayor que o igual a 0.

o

Haga clic derecho en la constante numérica y seleccione Properties desde el menú rápido. Seleccione la pestaña Format and Precision . Ajuste Digits of precision en 1, seleccione notación Floating point y haga clic en el botón Ok para asegurarse de que no haya conversión de datos entre la constante y el indicador numérico por fuera de la estructura Case.

o

Coloque la función One Button Dialog , localizada en la paleta Functions»AIl Functions» Time & Dialog , en el diagrama de bloques. Esta función presenta una caja de diálogo que contiene el mensaje Error...Número negativo.

o

Haga clic derecho en la terminal message de la función One Button Dialog , seleccione Create»Constant desde el menú rápido, escriba Error...Número negativo en la constante y haga clic en el botón Enter en la barra de herramientas o haga clic por fuera del control.

o

Complemente el diagrama como se muestra en la figura P5.3. 28


3. Seleccione el caso VERDADERO de la estructura de Case. Coloque la función Square Root , localizada en la paleta Functions» Arithmetic &Comparison»Express Numeric , en el diagrama de bloques. Esta función retorna la raíz cuadrada de Numeric. Cablee la función como se muestra en el siguiente diagrama de bloques.

Figura P5.4. Case true 4. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 

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RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 6 Arreglos OBJETIVO El estudiante conocerá el uso de arreglos de una dimensión mediante la construcción de un VI que ilustre su uso.

INTRODUCCIÓN Un arreglo es una colección de datos, todos del mismo tipo. Un arreglo tiene una o más dimensiones y hasta 2³¹ elementos por dimensión si la memoria lo permite. Los arreglos en LabVIEW pueden ser de cualquier tipo. Sin embargo, no se puede tener arreglos de arreglos, de mapas o gráficas. Cada elemento del arreglo se accesa por su índice. El índice está en el rango de 0 a (N‐1), donde N es el número de elementos en el arreglo. El arreglo de una – dimensión (1D) se muestra en la figura siguiente. Note que el primer elemento tiene índice 0, el segundo elemento tiene índice 1, y así sucesivamente.

Figura 6.1 Arreglo de una dimensión En esta práctica el estudiante construye un VI que con tres arreglos: el primero se llena con datos aleatorios, el segundo con los mismos datos multiplicados por un factor de escalamiento y el tercero con una porción de los datos del arreglo escalado.



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Figura P6.2. Panel frontal sugerido. o

Coloque un arreglo, localizado en la paleta Controls»All Controls»Array & Cluster , en el panel frontal.

o

Ponga al arreglo la etiqueta Arreglo de aleatorios .

o

Coloque un indicador numérico, localizado en la paleta Controls»Numeric Indicators , en la caja del arreglo.

o

Use la herramienta de Posición para ajustar el tamaño del control del arreglo para que contenga 10 indicadores numéricos.

o

Presione la tecla mientras hace clic y arrastre el control Random Array para crear dos copias del mismo.

o

Ponga a las copias las etiquetas Arreglo final y Subarreglo.

o

Coloque tres controles numéricos, localizados en la paleta Controls»Numeric Controls y póngales las etiquetas Factor de escalamiento, Inicio de subarreglo y Número de elementos .

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o

Haga clic derecho en los controles Inicio de subarreglo y Número de elementos y seleccione Representation»I32 desde el menú rápido.

o

No cambie los valores de los controles del panel frontal.



Coloque la función Random Number (0‐1) , localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Numeric , en el diagrama de bloques. Esta genera un número aleatorio entre 0 y 1.

o

Coloque el ciclo For, localizado en la paleta Functions»AIl Functions»Structures , en el diagrama de bloques. El Ciclo acumula un arreglo de 10 números aleatorios en el túnel de salida. Cree una constante de 10 para el terminal contador.

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o

Coloque la función Multiply , localizada en la paleta FunctioDS»Arithmetic & Comparison»Express Numeric , en el diagrama de bloques. En este ejercicio esta función multiplica el Arreglo de aleatorios por un Factor de escalamiento y retorna el Arreglo final .

o

Coloque la función Array Subset , localizada en la paleta Functions» All Functions» Array , en el diagrama de bloques. Esta función retorna una porción de un arreglo comenzando en Inicio de subarreglo y con tantos elementos como se especifique en Número de elementos .

3. Guarde el VI 4. Presente el panel frontal, cambie los valores de los controles y corra el VI unas cuantas veces. El ciclo For corre por 10 iteraciones. Cada iteración genera un número aleatorio y lo almacena en el túnel de salida. Arreglo de aleatorios muestra un arreglo de 10 números aleatorios. El VI multiplica cada valor de Arreglo de aleatorios por Factor de escalamiento para crear Arreglo final . El VI toma un subconjunto de Arreglo final comenzando en Inicio de subarreglo y conteniendo tantos elementos como en Número de elementos y muestra el subconjunto en Subarreglo. 5. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 

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RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

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PRÁCTICA 7 Clusters OBJETIVO El estudiante conocerá las funciones de cluster

INTRODUCCIÓN La función Bundle crea un tipo de datos en LabVIEW conocido como cluster. Un cluster es una estructura de datos que combina uno o más componentes de datos en un nuevo tipo de datos. A diferencia de los arreglos, donde todos los componentes de datos son del mismo tipo, los componentes que forman un cluster pueden contener diferentes tipos de datos tales como booleanos, cadena y numéricos. Un cluster es análogo a un registro en Pascal o a una estructura en C. En el diagrama de bloques, un cable que transporta los datos almacenados en un cluster puede ser visto como un atado de cables más pequeños, semejante a un cable telefónico. Cada alambre en el cable representa un componente diferente del cluster. Debido a que el cluster establece solo un cable en el diagrama de bloques, los clusters reducen la confusión en el conectado y el número de terminales que los subVI necesiten. Desempaque el cluster en el diagrama de bloques para accesar sus componentes. Se puede interpretar el desempacar un cluster como el desforrar un cable telefónico y así tener acceso a cada alambre dentro del cable. En esta práctica se pretende que el estudiante aprenda a utilizar las funciones de un cluster para reunirlos y dividirlos.



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Coloque un botón de parada, localizado en la paleta Controls»Buttons & Switches , un indicador numérico, localizado en la paleta Controls»Numeric Indicators y un LED circular, localizado en la paleta Controls»LEDs, en el panel frontal.

o

Coloque un cluster , localizado en la paleta Controls»All Controls»Array & Cluster , en el panel frontal.

o

Coloque un control numérico, localizado en la paleta Controls»Numeric Controls , dos interruptores conmutables verticales, localizados en la paleta Controls»Buttons & Switches y una regla de llenado horizontal, localizada en la paleta Controls»Numeric Controls , en el cluster.

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o

Cree Cluster modificado duplicando el primer cluster y poniéndole etiqueta. Haga clic derecho en la caja de Cluster modificado y seleccione Change to Indicator desde el menú rápido.

o

Copie Cluster modificado y etiquételo de nuevo para crear Cluster pequeño .

o

Remueva los indicadores del segundo interruptor conmutable y de la regla de llenado horizontal. Ponga al indicador numérico la etiqueta Desplazamiento. Ajuste el tamaño del cluster como se muestra en el panel frontal previo.

2. Verifique el orden de cluster para Cluster y Cluster Pequeño. Cluster Modificado debe tener el mismo orden de Cluster. o

Haga clic derecho en la línea divisoria de cada cluster y seleccione Reorder Controls in Cluster desde el menú rápido.

o

Confirme el orden de los siguientes clusters

Figura P7.2. Orden de clusters.

38




Coloque la función Unbundle, localizada en la paleta Functions»All Functions»Cluster , en el diagrama de bloques. Esta función divide un Cluster. Emplee la herramienta de Posición para ajustar el tamaño de esta función para cuatro terminales de salida o cablee el cluster de entrada para que el tamaño se ajuste automáticamente.

o

Coloque la función Bundle, localizada en la paleta Functions»Ail Functions»Cluster , en el diagrama de bloques. Esta función agrupa a Cluster pequeño .

o

Coloque la función Unbundle by Name , localizada en la paleta Functions»All Functions»Cluster , en el diagrama de bloques. Esta función retorna dos elementos desde Cluster . Ajuste el tamaño de esta función para que tenga dos terminales de salida. Si el nombre de la etiqueta no es correcto, haga clic derecho en el nombre y seleccione el nombre correcto desde el menú rápido Select Item.

39


o

Coloque la función Increment , localizada en la paleta Functions» All Functions»Numeric , en el diagrama de bloques. Esta función agrega uno al valor de Numeric.

o

Coloque la función Not , localizada en la paleta Functions»Arithmetic & Comparison»Express Boolean , en el diagrama de bloques. Esta función retorna el opuesto lógico del valor de la terminal Boolean de la función Unbundle by Name.

o

Coloque la función Bundle by Name , localizada en la paleta Functions»All Functions»Cluster , en el diagrama de bloques. Esta función reemplaza los valores de Numeric y Boolean en Cluster y crea Cluster modificado. Ajuste el tamaño de esta función para que tenga dos terminales de entrada. Si el nombre de la etiqueta no es correcto, haga clic derecho en el nombre y seleccione el nombre correcto desde el menú rápido Select Item.

o

Complete el diagrama de bloques y cablee los objetos como se muestra en la figura.

4. Guarde el VI 5. Presente el panel frontal y corra el VI. Entre diferentes valores en Cluster y corra el VI de nuevo. Note cómo los valores entrados en Cluster afectan los indicadores de Cluster Modificado y Cluster pequeño . 6. Ensaye cambiando el orden del cluster de Cluster Modificado. Corra el VI. 7. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 



Lajara Viazcaino, José R. y Pelegrí Sabastiá, José; LabVIEW entorno gráfico de programación, LabVIEW 8.20 ; Editorial Alfaomega, Marcombo M. Coisidine, Douglas; Manual de instrumentación aplicada ; Editorial Mc. Graw Hill.

40


RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

41


PRÁCTICA 8 Tarjeta de adquisición de datos DAQ OBJETIVO El estudiante conocerá y comprobará las ventajas del uso de una tarjeta de adquisición de datos comercial en el manejo de datos analógicos y digitales.

INTRODUCCIÓN La tarea fundamental de un sistema DAQ es la medición o generación de señales físicas del mundo real. Antes de que un sistema basado en computadora pueda medir una señal física, un sensor o transductor debe convertir la señal física en una señal eléctrica, ya sea en voltaje o corriente. Por lo general, una tarjeta DAQ puede hacer una variedad de funciones: conversión de señal analógica a digital (A/D), conversión de señal digital a analógica (D/A), E/S digital y operaciones de contador/temporizador. Cada tarjeta soporta diferentes velocidades de adquisición de datos y generación de señales. También, cada tarjeta DAQ está diseñada para plataformas de hardware y sistemas operativos específicos. En esta práctica se pretende que el estudiante aprenda a utilizar una tarjeta de adquisición de datos comercial para el manejo de datos analógicos y digitales.





Software LabVIEW



1 DAQ NI USB‐6000



1 Potenciómetro de 10 KΩ

42




4 Diodo LED



4 Resistencia de 220 Ω



4 Resistencias de 3.3 KΩ



4 Interruptor de un polo – un tiro



Protoboard



Coloque un control numérico, localizado en la paleta Modern»Numeric Controls y un interruptor booleano, localizado en la paleta Modern»Buttons & Switches .

o

Ajuste la escala de Meter de 0 a 100.

2. Conecte una tarjeta de adquisición de datos a un puerto USB de la PC. 3. Cerciórese de que ha sido detectado (un LED indicador se encenderá en la DAQ)

43


4. Conecte el potenciómetro a una de las entradas analógicas de la DAQ de manera que varié el voltaje de 0 a 10 V. 5. Construya el diagrama de bloques de la figura P8.2.

Figura P8.2. Lectura de datos analógicos. o

Coloque la función DAQ Assist , localizada en la paleta Measurement»NI DAQmx , en el diagrama de bloques. Esta función es un asistente que permite introducir y/o sacar datos analógicos y /o digitales a través de la DAQ fácilmente.

o

Configure el voltaje de entrada en la función DAQ Assist de 0 a 10 V y cree una nueva escala de 0 a 100.

o

Coloque la función Unbundle by Name , localizada en la paleta Programming» Clusterm Class & Variant , en el diagrama de bloques. Esta función retorna un valor booleano en caso de que algún error hubiera ocurrido en la DAQ.

o

Coloque una función OR, localizada Programming» Boolean , en el diagrama de bloques cuya salida se cableará a la terminal condicional del ciclo While. El ciclo finalizará cuando ocurra un error o cuando el interruptor virtual sea activado.

o

Complete el diagrama de bloques y cablee los objetos como se muestra en la figura.

6. Guarde el VI

44


7. Presente el panel frontal y corra el VI. 8. Mueve al potenciómetro hacia ambos lados repetidamente y observe lo que sucede. 9. Compruebe el funcionamiento del VI, guarde los cambios ocurridos y ciérrelo. 10. Abra un nuevo VI y construya el siguiente panel de control y diagrama de bloques.

Figura P8.3. Lectura de entradas digitales. 11. Conecte un interruptor de un polo – un tiro con una resistencia pull – up de 3.3 KΩ en cada una de las entradas digitales de la DAQ. 12. Configure la función DAQ Assist de manera que permita leer las entradas digitales de la DAQ. 13. Guarde el VI, presente el panel frontal y córralo. 14. Mueva hacia una y otra posición cada uno de los interruptores conectados a la DAQ repetidamente y observe lo que sucede. 15. Compruebe el funcionamiento del VI, guarde los cambios ocurridos y ciérrelo. 16. Abra un nuevo VI y construya el siguiente panel de control y diagrama de bloques.

45


Figura P8.4. Manejo de salidas digitales. 17. Conecte un diodo LED con una resistencia de 220 Ω en serie a cada una de las salidas digitales de la DAQ. 18. Configure la función DAQ Assist de manera que permita escribir en las salidas digitales de la DAQ. 19. Guarde el VI, presente el panel frontal y córralo. 20. Mueva hacia una y otra posición cada uno de los elementos del arreglo en el panel frontal repetidamente y observe lo que sucede. 21. Compruebe el funcionamiento del VI, guarde los cambios ocurridos y ciérrelo. 22. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 



Lajara Viazcaino, José R. y Pelegrí Sabastiá, José; LabVIEW entorno gráfico de programación, LabVIEW 8.20 ; Editorial Alfaomega, Marcombo M. Coisidine, Douglas; Manual de instrumentación aplicada ; Editorial Mc. Graw Hill. 46


RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)





Los VI se ejecutan correctamente, utilizando un algoritmo novedoso y eficiente. El estudiante introduce fácilmente las modificaciones que se le piden.





El estudiante demuestra un amplio dominio de LabVIEW, tanto sus características básicas como avanzadas.



Limpieza en la presentación. Sin faltas de ortografía. Excelente manejo de las TIC.






CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS

El estudiante presenta trabajo original. Entiende el funcionamiento de la totalidad del VI y puede realizar con facilidad las modificaciones que se le pidan.

TOTAL PUNTOS

47


PRÁCTICA 9 Proyecto 1: Medición de temperatura OBJETIVO El estudiante construirá un instrumento virtual para medición de temperatura a través de una entrada analógica de una tarjeta DAQ comercial.

INTRODUCCIÓN La temperatura es una de las variables de mayor importancia en los procesos industriales, por medio de ella se dan numerosos procesos químicos en los que predomina la energía calorífica como agente catalizador o simplemente como agente modificador de algunas propiedades físicas de gases y líquidos, de ahí la importancia de su medición. En esta práctica el estudiante realizará la medición de temperatura con LabVIEW utilizando una tarjeta de adquisición de datos NI USB – 6000 y un sensor LM335. Aplicará los conocimientos adquiridos durante el semestre e incluirá algunas instrucciones que aún no ha utilizado





Software LabVIEW



1 DAQ NI USB‐6000



1 LM 335



2 Diodo LED



2 Resistencia de 220 Ω



1 Resistencia de 3.3 K Ω 48




Interruptor de un polo – un tiro



Protoboard

PROCEDIMIENTO 1. Conecte el sensor LM335 a una de las entradas analógicas de la DAQ NI USB – 6000. 2. Conecte dos diodos LED con una resistencia en serie de 220 Ω en dos salidas digitales de la DAQ NI USB – 6000. 3. Conecte un interruptor de un polo – un tiro con una resistencia pull – up en una de las entradas digitales de la DAQ NI USB – 6000. 4. Conecte la DAQ NI USB – 6000 a uno de los puertos USB de la PC. 5. Abra un VI en blanco y construya un panel frontal que incluya las características siguientes: o

Mostrar la temperatura medida en tiempo real en: 

Una gráfica tipo waveform graph.



Un indicador digital tipo Numeric Indicator .



Un indicador virtual tipo Thermometer .

o

Un indicador booleano Round LED que encienda de color naranja cuando la temperatura sea mayor igual a 35 °C. Este indicador encenderá de 35 a 69 °C, en otro caso deberá estar apagado.

o

Un indicador booleano Round LED que encienda de color rojo cuando la temperatura sea mayor o igual que 70 °C.

o

Un control digital Numeric Control para programar el nivel de una alarma.

o

Utilizar objetos decorativos localizados en Controls»Modern»Decorations.

6. Construya un diagrama de bloques para medir temperatura con las características siguientes: o

Configure la función DAQ Assist con una entrada analógica, dos salidas digitales y una entrada digital.

49


o

Calcule el promedio de 100 lecturas de la entrada analógica que sirva como temperatura

o

Encienda un LED conectado a la DAQ NI USB – 6000 cuando la temperatura se encuentre entre 22 y 33 °C.

o

Encienda un LED conectado a la DAQ NI USB – 6000 cuando la temperatura exceda el valor programado por el control numérico del punto 5.

o

El ciclo While podrá finalizar cuando: 

Se haga click en el botón APAGAR virtual propio del ciclo While.



Se haga falsa la entrada digital proveniente del interruptor de un polo – un tiro conectado DAQ NI USB – 6000.



Ocurra un error de salida en la función DAQ Assist .

7. Guarde el VI. 8. Coloque el interruptor de un polo – un tiro conectado a la entrada digital de la DAQ NI USB – 6000 en posición de verdadero. 9. Presente el panel frontal y corra el VI. 10. Acerque objetos fríos y calientes al sensor LM335 de tal manera que varíe su temperatura en un amplio margen. 11. Compruebe el funcionamiento del VI. 12. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 

Creuss, Antonio; Instrumentación Industrial; Editorial Marcombo.






http://www.ni.com/labview/esa/ 50


RÚBRICA CRITERIOS


REGULAR (18 PUNTOS)

BIEN (20 PUNTOS)
















CONCLUSIONES

y

PUNTOS OBTENIDOS


TOTAL PUNTOS

51


PRÁCTICA 10 Proyecto 2: Monitoreo de variables múltiples OBJETIVO El estudiante construirá un instrumento virtual para la medición y registro de variables múltiples con una tarjeta DAQ comercial.

INTRODUCCIÓN Además de la temperatura, en la vida cotidiana existen procesos bioquímicos donde intervienen otras variables como: presión, pH, nivel de oxígeno disuelto, etc. En esta práctica se pretende que el estudiante construya un instrumento virtual que tome y registre la lectura de al menos cinco variables fisicoquímicas usando LabVIEW y una tarjeta de adquisición de datos NI USB – 6000. Además, nuevamente tendrá la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos durante el semestre.





Software LabVIEW



1 DAQ NI USB‐6000



5 Interruptores de un polo – un tiro



Protoboard

PROCEDIMIENTO 1. Conecte un potenciómetro a cinco entradas analógicas de la DAQ NI USB – 6000. 2. Conecte la DAQ NI USB – 6000 a uno de los puertos USB de la PC.

52


3. Abra un VI en blanco. Construya un panel frontal y un diagrama de bloques que permita leer las ci nco entradas analógicas cada determinado tiempo. 4. Coloque los indicadores numéricos, graficas, etc., que desee necesarios. 5. Genere un archivo en formato Excel utilizando instrucciones File I/O, con las medidas que se estén haciendo en tiempo real. 6. Compruebe el funcionamiento del VI. 7. Cierre el VI y guarde cambios.

CONCLUSIONES 


REFERENCIAS 










53


Manual de Prácticas Instrumentacion Virtual

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