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MEMORIA DE ACTIVIDADES REALIZADAS –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
PROYECTO DE INNOVACIÓN DOCENTE: DESARROLLO DE UN EQUIPO PARA LA REALIZACIÓN DE PRÁCTICAS Y TRABAJOS DIRIGIDOS EN LAS ASIGNATURAS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, EN ENTORNO LABVIEW –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
MIEMBROS DEL EQUIPO
JUAN MANUEL GARCÍA ARÉVALO ROBERTO CARLOS REDONDO MELCHOR
SILVIA HERNÁNDEZ MARTÍN LUIS REDONDO SÁNCHEZ
Mayo de 2010
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1.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO REALIZADO.
El presente proyecto de innovación docente ha consistido en el desarrollo de
un equipo que permite al alumno la realización de prácticas y trabajos dirigidos,
relacionados con las asignaturas de Ingeniería Eléctrica, bien sea de forma
individual o en grupos reducidos. El equipo está a disposición de los alumnos y
después de una explicación inicial por parte del profesor, permite la realización
de prácticas y trabajos como complemento a la formación de las asignaturas
del Área.
Este equipo permite la captación de 8 señales analógicas y su envío, vía USB,
a un ordenador. Las señales pueden ser interpretadas por el programa
LabVIEW de National Instruments, que constituye una herramienta muy útil en
Ingeniería Eléctrica, ya que es capaz de realizar multitud de análisis y
representaciones de las señales de entrada.
Son varias las ventajas de este procedimiento en comparación con el sistema
utilizado actualmente, entre ellas que los equipos son fáciles de transportar y
permiten captar los datos de forma cómoda. Pero la ventaja más importante
reside en el hecho de que los datos pueden almacenarse y ser rescatados para
realizar las operaciones pertinentes cuando se desee. Todo esto se traduce en
una mejora sustancial de la calidad de las prácticas.
La figura 1 muestra la forma de conexión del equipo para la obtención de las
variables eléctricas de la carga conectada. Con esta conexión se pueden
realizar un gran número de prácticas de las asignaturas del Área de Ingeniería
Eléctrica y sustituir un número elevado de aparatos utilizados tradicionalmente
(amperímetros, voltímetros, vatímetros, osciloscopios, etc.), reduciendo en el
futuro el presupuesto de mantenimiento de los laboratorios.
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Fig.1.- Esquema de conexión del equipo. La figura 2 muestra el aspecto del equipo desarrollado e instalado en el
laboratorio y se observan los elementos de los que consta este equipo. De
izquierda a derecha: módulo adaptador de señales, tarjeta de adquisición de
datos y ordenador equipado con el programa LabVIEW.
Fig. 2.- Aspecto del equipo desarrollado.
MÓDULO ADAPTADOR DE SEÑALES
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2.- CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO DESARROLLADO. El equipo consta de tres elementos:
- Módulo adaptador de señales.
- Tarjeta de adquisición de datos.
- Ordenador equipado con el programa LabVIEW.
2.1.- Módulo adaptador de señales. Este elemento contiene los transformadores de tensión e intensidad
encargados de adaptar las tensiones e intensidades del circuito a valores
adecuados para la tarjeta de adquisición de datos. En la figura 3 se observa el
interior del módulo, a la izquierda se han situado 3 transformadores de tensión
de relación 240/6 V, para obtener las tres tensiones simples de los circuitos
trifásicos, y a la derecha 4 transformadores de intensidad de relación 5/5 A,
para obtener las tres intensidades de fase y la del hilo neutro.
Fig. 3.- Aspecto del interior del módulo. En la parte superior de la caja, figura 4, se sitúan los bornes que facilitan la
conexión del lado izquierdo a la fuente de alimentación y a la derecha a la
carga. En la parte inferior están los bornes de salida de los transformadores de
tensión e intensidad que se corresponden con la regleta de conexión situada
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en el lateral de la caja para conectar la tarjeta de adquisición de datos. El
módulo está protegido contra posibles cortocircuitos mediante tres fusibles.
Fig. 4.- Aspecto de la parte superior del módulo.
2.2.- Tarjeta de adquisición de datos. Se ha utilizado la tarjeta de adquisición de datos externa de National
Instruments NI USB-6211 que se muestra en la figura 5. Dispone de 8 canales
analógicos y se conecta por un lado al adaptador de señal y por otro al
ordenador mediante los conectores correspondientes.
Fig.5.- Tarjeta de adquisión de datos.
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2.3.- Ordenador equipado con el programa LabVIEW. El ordenador va equipado con el programa LabVIEW que es un lenguaje de
programación basado en objetos, desarrollado por National Instruments. La
programación en LabVIEW se realiza en dos pantallas relacionadas entre sí.
En una de ellas, denominada diagrama de bloques, se van colocando los
instrumentos virtuales elementales que ofrece el programa, y se conectan
mediante hilos para realizar el programa deseado. Los datos de entrada y sus
resultados se visualizan en la otra pantalla, denominada panel frontal,
pudiéndose elegir la forma de presentación de los resultados mediante la
elección de los iconos que ofrece el programa en su librería. 3.- DESCRIPCIÓN DE LOS PROGRAMAS EN LABVIEW. El programa LabVIEW permite realizar el análisis y representación de las
señales proporcionadas por el módulo de adaptación de señales, así como
realizar multitud de operaciones para obtener las variables representativas de
los circuitos eléctricos. Se pueden utilizar las aplicaciones que incorpora el
programa en su librería de ejemplos, como el osciloscopio mostrado en las
figuras 6 y 7 o bien realizar un programa específico cuando se requiere de una
aplicación más específica no incluida en la librería.
Fig. 6.- Panel frontal del osciloscopio de LabVIEW.
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Fig. 7.- Diagrama de bloques del osciloscopio de LabVIEW.
La figura 8 muestra el panel frontal y la 9 el diagrama de bloques de uno de los
programas que hemos realizado con LabVIEW para convertir el equipo en un
potente analizador de redes. Mediante este programa se pueden obtener las
variables eléctricas más representativas de las cargas conectadas al equipo.
Fig. 8.- Panel frontal del analizador de redes realizado con LabVIEW.
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Fig. 9.- Diagrama de bloques del analizador de redes realizado con LabVIEW.
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4.- RESULTADOS OBTENIDOS. La figura 10 muestra los resultados obtenidos con el analizador de redes
cuando se conecta una carga trifásica al equipo. El método permite realizar un
análisis muy detallado de la carga conectada.
Fig. 10.- Ejemplo de los resultados obtenidos con el equipo.
5.- CONCLUSIONES. - Se ha diseñado, construido e implantado un equipo capaz de funcionar como
analizador de redes y como osciloscopio.
- El equipo proporciona un avance importante para la realización de prácticas y
trabajos dirigidos por la facilidad de almacenamiento de los resultados.
- En el futuro estos equipos sustituirán a los aparatos de medidas y
visualización de señales utilizados tradicionalmente, reduciendo el presupuesto
de mantenimiento de los laboratorios.
- Un solo equipo es insuficiente para hacer frente a los puestos de los tres
laboratorios del Área. Se fija como objetivo el desarrollo de más equipos para
implantarlos en los tres laboratorios.