El blog de Daniel Muñoz “No hay mayor riqueza que el conocimiento ni mayor pobreza que la ignorancia.” – Alí ibn Abi-Talib

Ejemplos LabVIEW

Comparto unos ejemplos de programación en LabVIEW que hicimos junto con Emilio Ryan y Mariano López para la materia de técnicas digitales 3:

LabVIEW - While Loop.
LabVIEW - Estructura Secuencial.
LabVIEW - Estructura Switch Case.
LabVIEW - Estructura FOR.
LabVIEW - Shift Registers.
LabVIEW - Waveform Chart.
LabVIEW - Clusters (bundles).
LabVIEW - Waveform Graph.
LabVIEW - Generador de Funciones.
LabVIEW - Osciloscopio.
LabVIEW - Generador de Sonidos.
LabVIEW - Visualizador de Sonidos.
LabVIEW - Comunicación RS-232 entre PCs.
LabVIEW - TCP/IP.
LabVIEW - DataSocket.

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¿Que es LabVIEW ?

LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) es una plataforma y entorno de desarrollo para un lenguaje de programación visual, llamado lenguaje G, de National Instruments. Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VI, por sus siglas en inglés.

Definición de instrumento virtual.

El instrumento virtual es definido como una capa de software y hardware que se le agrega a un PC en tal forma que permite a los usuarios interactuar con la computadora como si estuviesen utilizando su propio instrumento electrónico "hecho a la medida".

Diagrama en bloques de un instrumento virtual (VI) cuya función es la de adquisición de datos.

Explicación de cada una de las etapas.

Sistema físico:

Se refiere a la variable física: “es la magnitud que puede influir en el estado de un sistema físico” y es la que se desea medir y/o controlar.

Las magnitudes pueden ser escalares o vectoriales.

Por ejemplo: temperatura, desplazamientos, presión, humedad, velocidad, etc.

Transductor / Sensor:

Es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.

Usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada.

Acondicionador de señal:

En sentido amplio, son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de salida de un transductor/ sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o que simplemente permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar.

Con más detalle, en una etapa de acondicionamiento podemos encontrar por lo general estas etapas:

   -Amplificación      -Excitación      -Filtrado 

-Multiplexado      -Aislamiento      -Linealización 

Amplificación Es el tipo más común de acondicionamiento. Para conseguir la mayor precisión posible la señal de entrada deber ser amplificada de modo que su máximo nivel coincida con la máxima tensión que el convertidor pueda leer.

Aislamiento - Otra aplicación habitual en el acondicionamiento de la señal es el aislamiento eléctrico entre el transductor y el ordenador, para proteger al mismo de transitorios de alta tensión que puedan dañarlo. Un motivo adicional para usar aislamiento es el garantizar que las lecturas del convertidor no son afectadas por diferencias en el potencial de masa o por tensiones en modo común.

Cuando el sistema de adquisición y la señal a medir están ambas referidas a masa pueden aparecer problemas si hay una diferencia de potencial entre ambas masas, apareciendo un "bucle de masa", que puede devolver resultados erróneos.

Multiplexado - El multiplexado es la conmutación de las entradas del convertidor, de modo que con un sólo convertidor podemos medir los datos de diferentes canales de entrada. Puesto que el mismo convertidor está midiendo diferentes canales, su frecuencia máxima de conversión será la original dividida por el número de canales muestreados. Se aconseja que los multiplexores se utilizen antes del conversor y después del condicionamiento del señal, ya que de esta manera no molestará a los aislantes que podamos tener.

Filtrado - El fin del filtro es eliminar las señales no deseadas de la señal que estamos observando. Por ejemplo, en las señales cuasi-continuas, (como la temperatura) se usa un filtro de ruido de unos 4 Hz, que eliminará interferencias, incluidos los 50/60 Hz de la red eléctrica.

Las señales alternas, tales como la vibración, necesitan un tipo distinto de filtro, conocido como filtro antialiasing, que es un filtro pasabajo pero con un corte muy brusco, que elimina totalmente las señales de mayor frecuencia que la máxima a medir, ya que se si no se eliminasen aparecerían superpuestas a la señal medida, con el consiguiente error.

Excitación - La etapa de acondicionamiento de señal a veces genera excitación para algunos transductores, como por ejemplos las galgas "extesométricas", "termistores" o "RTD", que necesitan de la misma, bien por su constitución interna, (como el termistor, que es una resistencia variable con la temperatura) o bien por la configuración en que se conectan (como el caso de las galgas, que se suelen montar en un puente de Wheatstone).

Linealización- Muchos transductores, como los termopares, presentan una respuesta no lineal ante cambios lineales en los parámetros que están siendo medidos. Aunque la linealización puede realizarse mediante métodos numéricos en el sistema de adquisición de datos, suele ser una buena idea el hacer esta corrección mediante circuitería externa.

Interfaz de instrumentación virtual:

ADC

Un conversor o convertidor analógico-digital (ADC) es un dispositivo electrónico capaz de convertir un voltaje determinado en un valor binario, en otras palabras, este se encarga de transformar señalesanálogas a digitales.

Una conversión analógica-digital consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer que la señal resultante (la digital) sea más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

¿Por qué digitalizar?

Ventajas de la señal digital

1. Cuando una señal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.
2. Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, que se utilizan cuando la señal llega al receptor; entonces comprueban (uso de redundancia) la señal, primero para detectar algún error, y, algunos sistemas, pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente.
3. Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.

Inconvenientes de la señal digital

1. Se necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior, en el momento de la recepción.

2. La transmisión de señales digitales requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj del transmisor, con respecto a los del receptor. Un desfasaje cambia la señal recibida con respecto a la que fue transmitida.

3. Si se utiliza compresión con pérdida, será imposible reconstruir la señal original idéntica, pero si una parecida dependiendo del muestreo tomado en la conversión de analógico a digital.

BUS de comunicaciones:

• • Puerto serie
  • Puerto paralelo
  • PCI (Interconexión de Componentes Periféricos)
  • GPIB
  • PXI
  • VXI
  • TCP/IP, UDP, DataSocket
  • Irda (Infrared Data Association)
  • Bluetooth
  • USB
  • OPC

PC

La versatilidad de un sistema de adquisición de datos esta marcada por esta etapa, al tener la misma incluida la interfaz con el usuario, permitiéndonos entre otras cosas; el procesamiento, visualización, almacenamiento, control la variable física en cuestión.