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lOMoAR cPSD|3707762 lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 1 E INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN LabVIEW™ INFORME PRÁCTICA N°1. Brand Castañeda, Vanessa – Reinoso Díaz, Jackeline – Pérez Camacho, Jonathan Programa de Ingeniería Eléctrica - Universidad Tecnológica de Pereira Resumen— En este documento se da a conocer dos definiciones importantes para manejar LabVIEW: Panel frontal, Diagrama de bloques, y que de esto se desprende otros conceptos nuevos como es la simulación de controles e indicadores, el manejo de funciones desde el diagrama de bloques donde realizamos las conexiones necesarias para simular una ecuación, y de hecho conocer una nueva forma de programación, como es la programación gráfica y compararla por experiencia propia la diferencia entre la programación escrita y la programación gráfica, situaciones que conoce quien manipula el programa. Índice de Términos— Panel frontal, diagrama de bloques, paleta de funciones, paleta de controles, barra de herramientas. I. INTRODUCCIÓN n esta práctica se conoció la forma de programación de LabVIEW™ (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench); la cual es una plataforma de programación gráfica que la cual es empleada en las aulas, laboratorios educativos o en casa para añadir aprendizaje práctico en las diferentes disciplinas de ciencia e ingeniería con tecnología estándar en la industria. II. PREGUNTAS DE LA PRÁCTICA De respuesta a las siguientes preguntas: a) ¿Para qué sirven las paletas de controles y funciones y en qué se diferencian? Las paletas de LabVIEW proporcionan las herramientas que se requieren para crear y modificar tanto el panel frontal como el diagrama de bloques. Existen las siguientes paletas: Paleta de herramientas (Tools palette) Se emplea tanto en el panel frontal como en el diagrama de bloques. Contiene las herramientas necesarias para editar y depurar los objetos tanto del panel frontal como del diagrama de bloques. Fig. 1. Paleta de herramientas (Tools palette). Las opciones que presenta esta paleta son las siguientes: Operating tool – Cambia el valor de los controles del panel frontal, se encuentra disponible cuando se corre y edita la aplicación. Positioning tool – Desplaza, cambia de tamaño y selecciona los objetos. Labeling tool – Edita texto y crea etiquetas tanto en el panel frontal como en el diagrama de bloques. Wiring tool – Une los objetos en el diagrama de bloques, los cables determinan el flujo de los datos. Object Pop-up Menu tool – Abre el menú desplegable de un objeto. Scroll tool – Desplaza la pantalla sin necesidad de emplear las barras de desplazamiento. Breakpoint tool – Fija puntos de interrupción de la ejecución del programa en VIs, funciones y estructuras. Probe tool – Crea puntos de prueba en los cables, en los que se puede visualizar el valor del dato que fluya por dicho cable en cada instante. Color Copy tool – Copia el color para después establecerlo mediante la siguiente herramienta. Color tool – Establece el color de fondo y el de los objetos Paleta de controles (Controls palette) Se utiliza únicamente en el panel frontal. Contiene todos los controles e indicadores que se emplearán para crear la interfaz del VI con el usuario. lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 2 Al seleccionar objetos desde el menú Controls estos aparecen sobre el panel frontal, pueden colocarse donde convenga, y además tienen su propio menú desplegable que permite la configuración de algunos parámetros específicos de cada tipo de control. Fig. 2. Paleta controles (Controls palette). El menú Controls de la ventana correspondiente al panel frontal contiene las siguientes opciones: Numeric – Para la introducción y visualización de cantidades numéricas. Boolean – Para la entrada y visualización de valores booleanos. String & Table – Para la entrada y visualización de texto. List & Ring – Para visualizar y/o seleccionar una lista de opciones. Array & Cluster – Para agrupar elementos. Graph – Para representar gráficamente los datos. Decorations – Para introducir decoraciones en el panel frontal. No visualizan RefNum – Para gestión de archivos. Paleta de funciones (functions palette) Se emplea en el diseño del diagrama de bloques. La paleta de funciones contiene todos los objetos que se emplean en la implementación del programa del VI, ya sean funciones aritméticas, de entrada/salida de señales, entrada/salida de datos a fichero, adquisición de señales, temporización de la ejecución del programa. Para seleccionar una función o estructura concretas, se debe desplegar el menú Functions y elegir entre las opciones que aparecen. Fig. 3. Paleta Funciones (Functions palette). A continuación se enumeran todas ellas, junto con una pequeña definición. Structures – Muestra las estructuras de control del programa, junto con las variables locales y globales. Numeric – Muestra funciones aritméticas y constantes numéricas. Boolean – Muestra funciones y constantes lógicas. String – Muestra funciones para manipular cadenas de caracteres, así como constantes de caracteres. Array – Contiene funciones útiles para procesar datos en forma de vectores, así como constantes de vectores. Cluster – Contiene funciones útiles para procesar datos procedentes de gráficas y destinados a ser representados en ellas, así como las correspondientes constantes. Comparison – Muestra funciones que sirven para comparar números, valores booleanos o cadenas de caracteres. Dialog – Contiene funciones para trabajar con cuadros de diálogo. File I/O – Muestra funciones para operar con ficheros. lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 3 Time–introducir contadores y retardos, etc. Analysis – Contiene un submenú en el que se puede elegir entre una amplia gama de funciones matemáticas de análisis. Aplication control – Contiene varias funciones que regulan el funcionamiento de la propia aplicación en ejecución. b) Explique la función de cada uno de los botones que se encuentran en la barra de herramientas del diagrama de bloques. Barra de Menús: La barra de menús que presenta LabVIEW en la parte superior de un VI contiene diversos menús desplegables que cumplen diferentes funciones: Fig. 4. Barra de Menús. Menú File: Contiene entre otras las opciones convencionales del ambiente de Windows (abrir, cerrar, guardar, imprimir, salir). Fig. 5. Menú File. Menú Edit: Permite realizar las acciones como copiar, cortar, pegar, deshacer, rehacer, borrar, importar y manipular componentes de LabVIEW. Fig. 6. Menú Edit. Menú Operate: Contiene las opciones necesarias para controlar la operación de los Vis. Fig. 6. Menú de Operate. Menú Tools: Contiene herramientas para la configuración de LabVIEW, de los proyectos y de los SubVIs. Fig. 6. Menú de Tools. Menú Browse: Contiene opciones que permiten observar aspectos del VI activo y toda la jerarquía. Fig. 7. Menú de Browse. lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 4 Menú Window: Permite configurar la apariencia de las paletas y ventanas. Fig. 8. Menú de Window. Menú Help: Presenta la ayuda en línea, de los manuales de referencia, l documentación impresa, los recursos de web etc. Fig. 9. Menú de Help. Barra de herramientas del panel frontal: Permitela ejecución, depuración y organización de los Vis. Está localizada bajo la barra de menús. Fig. 10. Barra de Herramientas. Barra de herramientas del diagrama: Esta barra contiene además de los mismos botones de la barra del panel frontal las herramientas de depuración [1]. Fig. 11. Barra de Herramientas del diagrama. c) ¿Cuáles son los tipos de datos más importantes que puede manejar LabVIEWTM, y cuáles son los rangos máximos y mínimos de los datos que pueden contener? Los tipos de datos más importantes en LabVIEW, se muestran en la figura 12. Y se explican en la Tabla 1. Fig. 12. Tipos de datos presentes en LabVIEW. Tabla 1. Tipos de datos, color, número de bits y Rangos máximos y mínimos utilizados en LabVIEW. Tipo de Dato Cadena de Caracteres Fig. 13. Tipo de Dato Cadena de Caracteres. Una cadena es una secuencia de caracteres ASCII visibles o no visibles. Las cadenas de caracteres ofrecen un formato independiente a la plataforma para información y datos. Algunas de las aplicaciones más comunes de cadena de caracteres incluyen las siguientes: • Crear mensajes de texto simples. • Controlar instrumentos al enviar comandos de texto al instrumento y regresar valores de datos en la forma de ASCII o cadena de caracteres binarias, las cuales después puede convertir en valores numéricos. • Almacenar datos numéricos a disco. Para almacenar datos numéricos en un archivo ASCII, primero debe lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 5 onvertir datos numéricos en cadena de caracteres antes de escribir a un archivo de disco. • Instruir o advertir al usuario con ventanas de diálogo. En el panel frontal, las cadenas de caracteres aparecen como tabla, cuadros de texto y etiquetas. LabVIEW incluye VIs integrados y funciones que puede usar para manipular secuencias, incluyendo formateo de cadena de caracteres, análisis de cadena de caracteres y otras ediciones. LabVIEW representa datos de cadena de caracteres en color rosa. Tipo de Dato Numérico Fig. 14. Tipo de Dato Numérico. LabVIEW representa datos numéricos como números de punto flotante, números de punto fijo, números enteros, números enteros sin signo y números complejos. Precisión doble o simple, así como datos numéricos complejos son representados con el color naranja en LabVIEW. Todos los datos numéricos enteros son representados con el color azul. Nota: La diferencia entre los tipos de datos numéricos es el número de bits que usan para almacenar datos y los valores de datos que representan. Ciertos tipos de datos también ofrecen opciones de configuración extendida. Por ejemplo, puede asociar unidades físicas de medida con datos de punto flotante, incluyendo números complejos y usted puede configurar la codificación y rango para datos de punto fijo. Tipo de Dato Booleano Fig. 15. Tipo de Dato Booleano. LabVIEW almacena datos Booleanos como valores de 8 bits. Un Booleano puede ser usado en LabVIEW para representar un 0 o 1 o un TRUE o FALSE. Si el valor de 18 bits es cero, el valor Booleano es FALSE. Cualquier valor no igual a cero representa TRUE. Las aplicaciones comunes para datos Booleanos incluyen representar datos digitales y servir como un control de panel frontal que actúa como un conmutador que tiene una acción mecánica generalmente usada para controlar una estructura de ejecución como una estructura de Caso. Un control Booleano generalmente es usado como la declaración condicional para terminar un Ciclo While. En LabVIEW el color verde representa datos Booleanos. Tipo de Dato Dinámico Fig. 16. Tipo de Dato Booleano. La mayoría de los Express VIs aceptan y/o regresan tipos de datos dinámicos, los cuales aparecen como una terminal de color azul obscuro. Al usar los Convert to Dynamic Data y Convert from Dynamic Data VIs, usted puede convertir datos Booleanos o numéricos de punto flotante de los siguientes tipos de datos: • Arreglo 1D de forma de onda • Arreglo 1D de escalares • Arreglo 1D de escalares – valor más reciente • Arreglo 1D de escalares – un solo canal • Arreglo 2D de escalares – columnas son canales • Arreglo 2D de escalares – filas son canales • Un solo escalar • Una sola forma de onda Cablear el tipo de datos dinámicos a un indicador que puede presentar mejor los datos. Los indicadores incluyen una gráfica, tabla o numérico o indicador Booleano. Sin embargo, ya que los datos dinámicos experimentan una conversión automática para igualar al indicador al cual están cableados, los Express VIs pueden bajar la velocidad de ejecución del diagrama de bloques. El tipo de datos dinámico es para uso con Express VIs. La mayoría de los VIs y funciones que se venden con LabVIEW no aceptan este tipo de datos. Para usar una función o VI integrada para analizar o procesar los datos que incluye el tipo de datos dinámico, debe convertir el tipo de datos dinámico [2]. d) ¿Cómo se puede encontrar la ruta de navegación de los controles, las funciones o de los VIs que usted no conoce? Técnicas de Navegación Se puede encontrar mediante las siguientes técnicas de navegación: 1. Para encontrar un terminal, control, una variable local o un atributo de nodo asociado con un objeto, hacer clic derecho sobre el control y seleccionar Find. Fig. 17. Opción Find. 2. Para encontrar el texto y objetos en memoria, seleccionar Edit>>Find o hacer <Control+F>. Fig. 18. Menú Find. lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 6 ) 4 8 3. Para abrir un subVI desde la ventana de diagramación, hacer doble clic sobre él. 4. Para guardar el trabajo elija la opción del menú File>>Save. Especifica una extensión, LabVIEW adicionara “.vi”. III. REPORTE 1. Desarrolle el mismo procedimiento descrito en el ejercicio 1.1 (página 55) del texto guía [1], pero utilizando en cambio el siguiente circuito: Fig. 2. Circuito a Implementar. Demuestre que la corriente I en este circuito DC está dada por la expresión: completar el programa, cabe recordar que este circuito funciona como circuito resistivo. Fig. 3. Circuito resistivo implementado, mostrado desde el panel frontal. Recordando que para convertir un circuito DC a un circuito AC debemos utilizar una tecla denominada CDB, donde podemos utilizar números complejos que podrían ser inductancias o capacitancias. Considerando un valor de tensión para obtener la corriente que pasa por las resistencias RL y R2 y al mismo tiempo se asumen valores de resistencias de igual valor: V = (0 +100 i )V R1 = R2 = R3 = RL = (10 + 5i) Evaluando la ecuación (1) obtenemos el resultado de la I = VR3 R1R2 + R1R3 + R2 R3 + R1RL + R3 RL (1) corriente: = [(0 +100 i)V]*[(10+5i)] Considerando un valor de tensión para obtener la corriente que pasa por las resistencias RL y R2 y al mismo tiempo se asumen valores de resistencias de igual valor: (10+5i)(10+5i) + (10+5i)(10+5i) + (10+5i)(10+5i) + (10+5i)(10+5i) + (10+5i)(10+5i) I = + i = 0,8 +1, 6A 5 5 En la siguientes graficas se muestra el panel frontal, tomando en cuenta que el grafico se realizó en el programa Paint. Las resistencias, la fuente de tensión y la corriente se representa con controles e indicadores numéricos, donde las resistencias y la fuente de tensión son controles, y la corriente es un indicador, para realizar el cálculo de la corriente utilizamos herramientas como la paleta de funciones, con ella podemos representar la ecuación de la corriente y esto se guardara en el diagrama de bloques y en este diagrama de bloques podemos realizar las conexiones necesarias para Fig. 4. Circuito con impedancias implementadas, mostradas desde el panelfrontal. V = 1V R1 = R2 = R3 = RL = 1k Evaluando la ecuación (1) obtenemos el resultado de la corriente: I = (1V)(1k) (1k)(1k) + (1k)(1k) + (1k)(1k) + (1k)(1k) + (1k)(1k I = (1V)(1k) 1 5k 5 = = 0, 2A lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 7 Fig. 5. Diagrama de bloques para el circuito con resistencias o impedancias. 2. Cree un panel de control idéntico al de la figura 2. En este punto se realizó el ejercicio en el panel frontal, el cual simula de manera real el instrumento físico. Se utilizaron muchas herramientas de la paleta de control y de la paleta de herramientas. Estas permitieron manipular el nivel, color, tamaño de fuente y de objetos del panel realizado. Fig. 6. Simulación de un instrumento físico desde el panel frontal. 3. Desarrolle un programa en LabVIEWTM que evalúe la función para cualquier valor real de x. Para este ejercicio se realizó una función pero antes de realizar la simulación en LabVIEW, se evaluó primero la función para comprobar valores y en este caso la función se evaluó en 1. y = y = y = 2.06155 En este caso se utilizó un controlador numérico denominado X y un indicador numérico denominado Y, donde son ubicados en el panel de control, y en el diagrama de bloques haciendo uso de la paleta de funciones para representar la raíz cuadrada, la X elevada al cuadrado, la multiplicación y las constantes, se realizaron las conexiones necesarias para representar la ecuación como se muestran en la figura a continuación: Fig. 7. Simulación de una ecuación vista desde el diagrama de bloques. 4. Codifique en G la expresión booleana Para este ejercicio, se tiene en cuenta que tenemos tres controladores que en nuestro caso es A,B,C para simular las entradas lógicas, utilizamos pulsadores ya que solo se manejaran dos valores (1, 0), y un indicador a la salida S el cual se simulo con un LED. Se ubican en el panel frontal que simula el instrumento físico, en el diagrama de bloques realizamos las funciones necesarias utilizando la paleta de funciones, tiendo en cuenta que para este caso debemos utilizar las funciones booleanas como: AND, NOT, etc. S = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC Fig. 8. Expresión Booleana a implementar. Considerando: x = 1 y = Fig. 7. Simulación de la función. Tabla. 1. Tabla de verdad de la expresión booleana anterior. 4 1 + 16 x2 4 1 + 16 12 17 4 A B C S 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 lOMoAR cPSD|3707762 Universidad Tecnológica de Pereira UTP - Laboratorio de Medidas Eléctricas - Grupo N°6 8 Luego de tener la tabla de verdad se realizó el montaje en LabVIEW. Fig. 9. Simulación de una ecuación booleana desde el panel de frontal. Fig. 10. Simulación de una ecuación booleana desde el diagrama de bloques. Se realizaron los debidos experimentos (pruebas) con cada una de las posibles combinaciones a realizar en la expresión booleana. El resultado fue satisfactorio. IV. CONCLUSIONES • NI LabVIEW es un entorno de programación gráfica usado en universidades en todo el mundo ya que ofrece un aprendizaje práctico. • LabVIEW es un entorno de programación flexible que puede ayudar a construir exitosamente una aplicación única, para realizar medidas sencillas. • LabVIEW se programa con imágenes, iconos, gráficas (No usa textos o códigos); en lenguajes de programación como C/C++ que lo hace a través de códigos con una secuencia lógica de instrucciones. LabVIEW es una herramienta que representa los instrumentos físicos desde un panel frontal, en este panel frontal manejamos los controladores e indicadores que funcionan como entradas o salidas, por otro lado el diagrama de bloques, en este podemos representar las funciones necesarias que necesitamos que haga el programa, por medio de una paleta de funciones y conexiones punto a punto entre funciones, Esto demuestra que LabVIEW es una herramienta en la que la persona que opera el programa no se preocupa por errores ortográficos, ni por omitir puntos, comas o letras, realmente se enfoca por la parte de diseño y esto es lo que realmente hace eficiente al programa, además de dividir el circuito en dos partes, una parte que es la parte física y otro que es el diagrama de bloques. V. REFERENCIAS [1] Germán A. Holguín L, Sandra N. Pérez L, Álvaro A. Orozco G. CURSO BÁSICO LabVIEW 6i. Editorial Publicaciones Universidad Tecnológica de Pereira, 2002, pág.1-65. [2] National Instrumens, Tipos de Datos y Estructuras [Consulta 24 de Agosto de 2016], [en línea] dirección URL: http://www.ni.com/academic/students/learnlabview/esa/datatypes.htm http://www.ni.com/academic/students/learnlabview/esa/datatypes.htm
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