Aprendiendo a Desarrollar Proyectos Academicos Labview

INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

Aprendiendo a desarrollar Proyectos Académicos con LabVIEW 2009MAESTRO: JESUS MANUEL TARIN FONTES(Revision V1.Febl2011)

Instituto Tecnológico de Hermosillo

Ing. Electrónica

2Instrumentación Virtual


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Aprendiendo a desarrollar proyectos académicos de bajo costo con LabVIEW 2009Ejercicio 1: Crear un simple VI en labVIEW.En este ejercicio, crearás una aplicación simple de LabVIEW que simula una señal analógica y la grafica en la pantalla del usuario. El VI (Instrumento virtual) comparará el valor presente contra el de otro especificado por el usuario para encender un foco de alarma si es que excede el límite. Se muestran figuras identificando cada una de las paletas encontradas en LabVIEW para ayudarle a identificar y completar asé el ejercicio.Nota: LabVIEW tiene integrada la función de Auto-selección de herramienta que cambia el cursor dependiendo en el tipo de objeto que se encuentre apuntando actualmente.

Paleta de controles (Panel Frontal) Paleta de funciones (diagrama de bloques)1. Si no está abierto ya LabVIEW, entra en Inicio >>Programas>>National Instruments>>LabVIEW la versión que se tenga (8, 8.5, 2009. 2010 etc).2. Nota las diferentes categorías y tareas en la parte izquierda de la ventana que puedes elegir. Puedes empezar con una aplicación desde cero con blank VI, o escoger aplicaciones prediseñadas con VI from Templete para componentes más avanzados que no son explicados aquí con detalle. Si quisieras buscar información de cualquiera de estos prediseños o



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plantillas de aplicaciones puedes seleccionar Help en el apartado Resourses. 3. Selecciona More de la pantalla principal de LabVIEW y después VI from Template>>Tutorial (Getting Started) y selecciona Generate and Display; presiona OK. Dos ventanas aparecerán. La ventana gris se llama Panel Frontal y la blanca el Diagrama a bloques. El panel frontal incluye la interface al usuario mientras que el diagrama a bloques contiene el código que rige el comportamiento del VI. Para cambiar rápidamente entres estas dos ventanas presiona <Ctrl-E>.



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4. Examina el panel frontal y el diagrama a bloques de este VI prediseñado. El panel Frontal contiene una gráfica de forma de onda (waveform Chart) y un botón de alto (stop) como se muestra aquí.



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El diagrama a bloques contiene un VI que simula una señal (simulate signal) el cual está configurado para simular una señal senoidal y dibujarlo en la gráfica de forma de onda.

5. Regresar al panel frontal presionando <Ctrl-E>. Dado que el botón de correr (Run) ubicado en la esquina superior izquierda es de color blanco, 6

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significa que el VI no contiene errores y puede ser corrido. Presiónalo para examinar la operación del VI. Cuando hayas terminado, presiona el botón de STOP del panel frontal.NOTA: A medida que completes el ejercicio, cuando el botón de Run en la esquina superior izquierda tanto del Panel Frontal como del Diagrama a Bloques cambie de ser blanca a una flecha gris y rota, indica que el VI contiene errores y no es ejecutable.6. Ahora vamos a añadir más funciones al VI. Lo programaremos para que haga encender una alarma cuando la señal esté por encima de cierto valor. Abra la paleta de Controles (Controls) en el Panel Frontal, presionando el botón derecho sobre cualquier parte del Panel Frontal. Para dejar la ventana fija presiona la pequeña tachuela que está en la parte superior izquierda como se muestra aquí.

7. Presiona la paleta de controles numéricos (Numeric Controls), y selecciona una barra de desplazamiento vertical (Vertical Pointer Slide). Colócala en el Panel Frontal simplemente dando un solo clic en donde se quiere poner.



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8. Presiona Modern en la parte superior izquierda de la subpaleta de Controles Numéricos para regresar a la paleta Principal. Presiona la paleta de Boolean (a la derecha de Numeric) y coloca un LED redondo (Round LED).



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9. Presiona el botón derecho del Mouse sobre la barra de desplazamiento vertical y seleccione Properties (Propiedades). Una ventana de propiedades aparecerá. Examina las diferentes opciones que puedes modificar. Haz los siguientes cambios en la pestaña de Appearance (Apariencia).Label: Limit9



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Slider 1: Palomea Show Digital Display(s)

Además, en la pestaña Scale cambia los límites inferior y superior por -10 y 10 respectivamente. Selecciona OK cuando termines.



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10. Con el botón derecho del ratón presiona el foco redondo (LED) llamado boolean y selecciona Properties (Propiedades). Examina las diferentes opciones que puedan ser modificadas. En la pestaña de Appearance (Apariencia), cambia el nombre de Boolean a Passed. Selecciona OK para salvar los cambios. Mueve los objetos dentro del Panel Frontal para que se asemeje a la siguiente Figura.



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11. Cambia el diagrama a bloques presionando <Ctrl-E>. Haz doble clic en el VI de simular señal (Simulate Signal) para desplegar las propiedades. Examina las diferentes propiedades que puede modificar. Cambia Frequency a 30 Hz. Selecciona Add Noise elige en Noise Type Uniform White Noise y en Noise Amplitude 0.5. Esto agregó ruido blanco con desviación estándar 0.5. Presiona OK para guardar los cambios y cerrar la ventana.



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12. Abre la paleta de funciones presionando el botón derecho del ratón sobre el diagrama a bloques. Para forzar a la paleta a permanecer en la pantalla presiona la tachuela en la parte superior izquierda de la paleta. Selecciona Express>>Signal Analysis››Filter y coloca el bloque Filter en el diagrama.



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13. En la ventana que aparece permite configurar las especificaciones del filtro. Selecciona Filtering Type a Lowpass. Explora los diferentes parámetros que se pueden modificar. Selecciona Bessel en Topology. Presiona OK.



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14. De la subpaleta de Signal Analiys, selecciona el VI Mask and Limit Testing y colócalo en el diagrama.



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Cuando coloques el VI, aparecerá una ventana que permite configurar el tipo de máscara o prueba de límite que quiere hacer. Selecciona Lower Limit y Lower Mask. Si es necesario, quita la paloma de Upper Limit. Presiona OK cuando termines.



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15. Puedes conectar controles, Funciones e Indicadores en el Diagrama a Bloques al dar clic en el objeto cuando el cursor cambie a un rollo de cable. Al mover el ratón se dibujará el cable y se conectará al objeto en el que haga clic nuevamente. Como ejemplo, conecta el control Limit con el indicador Passed.

Nota: El botón de Run en la esquina superior izquierdo del Panel Frontal y del Diagrama de Bloques ha cambiado de ser blanco a ser gris y en forma de flecha rota. Esto indica que el VI no es ejecutable. Si presiona este botón cuando está en blanco, corre el VI. Pero cuando se presiona y está gris y roto, entonces muestra una ventana con ayuda para corregir errores del VI.16. Presiona el botón Run ahora. La ventana muestra que el error es por conectar terminales de diferentes tipos. Dado que Limit es numérico y Alarm es Booleano, las terminales no se pueden alambrar. Presiona Show Error (mostrar error) para que automáticamente te lleve a la zona en donde este error se está generando.17. Note que el cable entre Limit y Alarm es una línea punteada y tiene una x roja. Para borrar el cable roto presiona <Ctrl-B>. Esto remueve todos los cables rotos del Diagrama a Bloques.18. Haz que tu diagrama a bloques se asemeje a la siguiente imagen completando los siguientes pasos:a. Conecta la salida Simulated Signal a la entrada de Signal del bloque Filter.b. Conecta la señal filtrada (Filtered Signal), salida del VI Filter a la entrada Signals de Mask and Limit Testing.c. Conecta la salida Passed del bloque Mask and Limit Testing al indicador Passed.d. Sobre la opción de la salida Point Evaluation del bloque Mask and Limit Testing presiona una vez. Varias opciones aparecerán, elegiremos Lower Limit de esta lista. Conecta el control Limit a la entrada de Lower Limit.e. Presiona el botón derecho del ratón sobre la salida de Tested Signals del bloque Mask and Limit Testing y selecciona Create»Graph Indicator.



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19. Pasa al Panel Frontal presionando <Ctrl-E>.20. Guarda el VI en tu carpeta destinado para ello. Nómbralo Ejercicio 1.21. Corre el VI presionando la flecha blanca en le esquina superior izquierda. Mientras corre nota que cuando al menos uno de los puntos recibidos por la señal simulada entra en el valor de Limit, el LED Passed deje de ser iluminado. Nota también la diferencia entre la señal filtrada y la original.22. Mientras se ejecuta, cambia al Diagrama de Bloques presionando <Ctrl-E>. Presiona el icono que parece una bombilla en la barra de herramientas.23. Cuando acabe, pare el VI presionando el botón de Stop en el Panel Frontal.



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Fin del ejercicio.Ejercicio 2: Adquisición de datos con USB DAQ en LabVIEW.En este ejercicio, usarás una tarjeta de adquisición de datos USB y el asistente DAQ de LabVIEW para establecer y configurar una lectura de temperatura. Simularemos un control de temperatura que hará que el sistema se comporte de acuerdo con las siguientes condiciones:Si T>Límite superior, enciende ventiladorSi T< Límite inferior, enciende calentadorSi límite inferior T Límite superior, apaga tanto ventilador como calentadorT es la temperatura del cuarto.Material:1 NI USB DAQ 6008/6009 2 diodos LED2 resistencias 330 1 LM35 (sensor de temperatura 10 mV/ºC)1 LM324 (amplificador operacional) 1 resistencia 1 K1 Resistencia de 10k PC con puerto USB y el software LabVIEW versión 7.1 o superior.1. Lo primero que haremos es armar el siguiente circuito en el Protoboard” y conectar las terminales adecuadas al dispositivo DAQ USB. Ten cuidado de conectar todo exactamente como se indica. 5 V es la terminal 31 de la DAQ y como GND usaremos la 32 o bien, cualquiera etiquetada GND. LM35 es un sensor de temperatura. Una vez conectado el circuito, conecta las siguientes terminales al dispositivo DAQ USB, si tienes dudas pregunta a tu instructor.Cable de la tarjeta impresa Conectar a… Terminal dispositivo DAQ USBRojo 5 V 31Negro corto GND 32 ó cualquiera GNDBlanco 1 P0.0 17Blanco 2 P0.1 18Negro largo AI0+ 2



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U1A

LM324AJ

3

2

11

4

1

OUTCOM

VCC5V

INLM35LED1 LED2

R1330Ω

R2330Ω

R31kΩ

R4

10kΩ

AI0+

P0.0 P0.1

CalentadorVentilador

2. Inicia LabVIEW (debe encontrarse en Start All Programs National Instrument LabVIEW 9.0 LabVIEW). En caso de tenerlo abierto, cierra todas las ventanas hasta que aparezca la próxima pantalla. Selecciona Browse en el apartado Open.



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3. Navega hacia C: hasta la carpeta de ejercicios 6.1 y abre el ejercicio titulado “uso de la tarjeta DAQ 6008”.4. Primero, examinaremos MAX o Measurenment Automation Explorer (explorador de medición y automatización). MAX nos permite probar, corregir y verificar que la instalación del Hardware sea correcta sin programar nada. Para abrir MAX selecciona Tools»Measurenment Automation Explorer de la barra de menú.5. De un clic en el icono llamado Devices and Interfaces. En esta categoría se encuentran los diferentes dispositivos e interfaces con los que se puede comunicar.



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6. Presiona NI-DAQmx Devices. Deberás ver un dispositivo USB dentro de la lista. Éste puede llamarse “Dev 1 ó Dev2”, dependiendo de cuántos dispositivos NI-DAQmx haya conectados en tu computadora. Si no lo puedes ver, presiona F5 para que MAX busque de nuevo. Selecciona el dispositivo USB dando un clic en él y, en la ventana que aparece, da clic en Selft-test. Si el dispositivo está trabajando correctamente, deberá pasar la prueba. Si esto no ocurre, pide ayuda a tu instructor. Da clic en aceptar.



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7. Otra manera rápida para probar si el dispositivo USB está listo para trabajar es mediante los Test Panels. Da clic derecho en el dispositivo USB y presiona Test Panels. Observa que existen 4 Test Panels. Entrada Analógica, Salida de voltaje, Entrada/Salida Digital, Entrada/Salida de Contador. Elige la pestaña Digital I/O. Este Test Panel permite leer o escribir datos digitales en los puertos de la USB DAQ. Es importante mencionar qu el estado, por default, de los puertos de esta tarjeta es 1.Las conexiones de nuestro circuito indican que necesitamos escribir un cero en los bits P0.0 y P0.1 de la DAQ para que enciendan los LED’s. Para el Port 0, que es donde están conectados nuestros diodos, escribe 0 en el campo Output para los bits 0 y 1. Los LED’s deberían encenderse.En el campo select State han aparecido unos switches. Puedes prenderlos y apagarlos y ver cómo se prenden y apagan los LED’s del circuito.



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8. Apaga los LED’s seleccionando de nuevo Input(1) en el campo Select Direction para ambas líneas. Cierra el Test Panel. También cierra MAX y regresa al diagrama de bloques de LabVIEW.9. Coloca un DAQ Assistant Express VI en el diagrama a bloques. Dando clic derecho en el área en blanco del diagrama de bloques, selecciona Measurement I/O DAQmx Data Acquisition DAQ Assistan. Una vez que lo encuentres, selecciónalo y colócalo en el diagrama de bloques, cerca de la esquina superior izquierda.



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Espera a que inicialice la aplicación. Aparecerá una pantalla de configuración. Selecciona las siguientes opciones:Measurement Type: Analog Input » VoltageChannel: “DevX (USB-6008/9)”» AI0» Finish.

10. Otra pantalla de configuración aparecerá. Haz las siguientes selecciones. Consideraremos que las temperaturas que estemos monitoreando irán de 0 C a 50 C. Recordemos que nuestro elemento sensor de temperatura, el circuito LM35 proporciona 10 mV por cada grado centígrado. Sin 25



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embargo, con el amplificador operacional LM324 le estamos dando ganancia de 11. Crearemos una escala de acuerdo a estos datos.Input Range: Max: 5.5 Min: 0Terminal Configuration: RSE (Reference single-ended)Custom Scaling: Create New>>LinearEnter Name: Temperatura>>FinishSlope: 9.0909Pre-Scaled: VoltsScaled: GradC>>OK

Task Timing: Acquisition Mode: 1 Sample (On demand)>>OK



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11. Presiona el botón derecho del ratón sobre la flecha de salida del VI (data) y selecciona Create»Graph Indicator. Esto colocará una gráfica en el Panel Frontal que desplegará los datos de temperatura.



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12. En vez de mostrar los datos en un indicador de gráfica, queremos desplegarlos en un indicador de termómetro. Para hacer esto, ve al Panel Frontal. Presiona el botón derecho del ratón sobre el indicador de gráfica y selecciona Replace. Aparecerá la paleta de control. Selecciona entonces Numeric Indicators»Thermometer. El indicador de termómetro aparecerá sustituyendo la gráfica.



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13. Modifica el indicador de temperatura presionando el botón derecho del ratón y seleccionando Properties. En la sección de Appearance, cambia la etiqueta (Label) por temperatura. Selecciona también Show Digital Display, para visualizar con mayor precisión el valor de temperatura leída.

En la pestaña de Scale cambia el Mínimo por 0 y el Máximo por 100.



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Presiona OK cuando termines.14. Cambia al diagrama a bloques presionando <Ctrl-E>. Da clic derecho en el círculo rojo en la esquina superior derecha del marco While Loop y haz clic en Create>>Control. El diagrama de bloques se verá como el siguiente

15. Note que hemos colocado en el diagrama de bloques la función Wait Until Next ms Multiple . Da clic derecho en el diagrama de bloques y selecciona Timing>>Wait Until Next ms Multiple. En la terminal izquierda de la función Wait Until Next ms Multiple, haz clic derecho y selecciona Create Constant. Escribe 1000 en la constante que creaste, dándole doble clic. Así, leeremos la temperatura cada segundo, pues estamos indicando que el lazo While en el que están encerradas todas nuestras funciones de adquisición y presentación de datos se ejecuta cada 1000 ms.Por favor, guarda en C:\ en la carpeta que tengas destinado para ello, con el nombre que mas creas conveniente.



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16. Ahora estableceremos las condiciones para que enciendan y apaguen tanto el ventilador como el calentador simulados con los LED’s. (Armar el circuito de potencia correspondiente).Establezcamos las condiciones. Normalmente, debemos mantener el cuarto entre 20 y 25C. Digamos que el calentador debe encenderse cuando la temperatura del cuarto sea menor a 20C y puede apagarse cuando haya subido la temperatura a 20 o más grados. El ventilador debe encenderse cuando la temperatura haya pasado 25C y se puede apagar cuando la temperatura ya haya bajado de 25C. Estos son los requerimientos de nuestro control. Inserta un segundo DAQ Assistant que es el que se configurará para enviar los datos prudentes a las salidas digitales. Éste lo puedes colocar cerca de la esquina superior derecha del ciclo while.Measurement Type: Digital I/O»Port OutputChannel: Port 0Presiona Finish (Finalizar).Otra ventana aparecerá preguntando si quieres invertir las líneas del puerto. No realices ninguna selección en esa pantalla. Presiona OK cuando termines.17. Fíjate como indicaremos las condiciones de temperatura que hemos establecido anteriormente. Para ello, ya hemos colocado una estructura de casos, Case Structure, ubicada en Functions>>Case Structure. Además, hemos insertado previamente por ti un comparador mayor que (ubicado en Comparison>>Greater) a la izquierda de la estructura de casos. La estructura Greater tiene tres terminales, dos de entrada y dos de salida. En una de las terminales de entrada, hemos conectado el límite superior de la temperatura. Conecta la otra terminal de la función Greater a la temperatura que estamos leyendo, que proviene del primer DAQ assitant. Conecta también la terminal de salida del Greater en el signo de interrogación verde de entrada del Case Structure. Estas conexiones, se muestran en la siguiente figura.



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18. Presiona la flecha de la derecha del Case Structure para cambiar al caso en que la entrada es falsa “False”.

19. Ya hay aquí una función Less dentro del Case Structure (se encuentra en Comparison, cercana a la función Greater). Conecta una de las entradas del Less a la salida del primer DAQ Assitant también, que entrega la temperatura. La otra entrada está conectada a un control numérico cuyo valor indica el límite inferior de la temperatura. Si la temperatura es menor a dicho límite, encenderemos el calentador, por lo que enviaremos un 11111101 al puerto.



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20. La función select (que también se localiza en Comparison) nos permitirá seleccionar de entre dos valores de acuerdo con una condición. Supongamos que nuestro límite inferior, lo establecemos en 20 y el superior, en 25. Si la temperatura no es ni mayor a 25 ni menor a 20, quiere decir que se encuentra dentro del rango mayor a 20 pero menor a 25, por lo que enviaremos un 11111111, que apaga tanto al ventilador como al calentador, pues hemos alcanzado la temperatura deseada del cuarto.21. La función build array , localizada en Functions>>Array>>Build Array nos sirve para crear un arreglo a partir de escalares, ya que es el tipo de dato que acepta el DAQ Assitant). Haz la última conexión, como se muestra.



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22. Cierre el VI. Cambia la temperatura del LM35 calentándolo con los dedos y enfriándolo con el limpiador de circuitos en aerosol. Observa cómo estamos haciendo control integrando funciones de la PC, LabVIEW y la USB DAQ. Usa 20 y 25 como límites inferior y superior respectivamente. Cambia los límites si gustas.23. Presiona el Paro del VI, guarda y cierra el VI.Fin del ejercicio 2


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