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UNIVERSIDAD DE

LAS FUERZAS

ARMADAS ESPE-L

INGENIERIA

MECATRNICA

INSTRUMENTACIN

MECNICA

SOFTWARE PARA EL

MANEJO Y ADQUISICIN

DE DATOS PROCEDENTES

DE INSTRUMENTOS

NOMBRE:

Jimnez Arturo

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1. TEMA:

SOFTWARE PARA EL MANEJO Y ADQUISICIN DE DATOS

PROCEDENTES DE INSTRUMENTOS

2. OBJETIVOS:

Saber que Software nos permitirn realizar el manejo y adquisicin

de datos procedentes de instrumentos

Reconocer el funcionamiento de diferentes Software para el manejo

y adquisicin de datos procedentes de instrumentos

3. MARCO TERICO:

LabVIEW

En LabVIEW (acrnimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering

Workbench) es una plataforma y entorno de desarrollo para disear

sistemas, con un lenguaje de programacin visual grfico. Recomendado

para sistemas hardware y software de pruebas, control y diseo, simulado o

real y embebido, pues acelera la productividad. El lenguaje que usa se

llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Grfico.

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Fig. 1 LabVIEW

Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar

sobre mquinas MAC, sali al mercado por primera vez en 1986. Ahora

est disponible para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. La

penltima versin es la 2013, con la increble demostracin de poderse usar

simultneamente para el diseo del firmware de un instrumento RF de

ltima generacin.

Principales caractersticas

Su principal caracterstica es la facilidad de uso, vlido para programadores

profesionales como para personas con pocos conocimientos en

programacin pueden hacer programas relativamente complejos,

imposibles para ellos de hacer con lenguajes tradicionales. Tambin es muy

rpido hacer programas con LabVIEW y cualquier programador, por

experimentado que sea, puede beneficiarse de l. Los programas en

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LabView son llamados instrumentos virtuales (VIs) Para los amantes de lo

complejo, con LabVIEW pueden crearse programas de miles de VIs

(equivalente a millones de pginas de cdigo texto) para aplicaciones

complejas, programas de automatizaciones de decenas de miles de puntos

de entradas/salidas, proyectos para combinar nuevos VIs con VIs ya

creados, etc. Incluso existen buenas prcticas de programacin para

optimizar el rendimiento y la calidad de la programacin. El labView 7.0

introduce un nuevo tipo de subVI llamado VIs Expreso (Express VIS). Estos

son VIs interactivos que tienen una configuracin de caja de dilogo que

permite al usuario personalizar la funcionalidad del VI Expreso. El VIs

estndar son VIs modulares y personalizables mediante cableado y

funciones que son elementos fundamentales de operacin de LabView.

Presenta facilidades para el manejo de:

Interfaces de comunicaciones:

Puerto serie

Puerto paralelo

GPIB

PXI

VXI

TCP/IP, UDP, DataSocket

Irda

Bluetooth

USB

OPC.

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Capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones:

DLL: libreras de funciones

.NET

ActiveX

Multisim

Matlab/Simulink

AutoCAD, SolidWorks, etc

Herramientas grficas y textuales para el procesado digital de seales.

Visualizacin y manejo de grficas con datos dinmicos.

Adquisicin y tratamiento de imgenes.

Control de movimiento (combinado incluso con todo lo anterior).

Tiempo Real estrictamente hablando.

Programacin de FPGAs para control o validacin.

Sincronizacin entre dispositivos.

Programa en LabVIEW

Como se ha dicho es una herramienta grfica de programacin, esto significa que

los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensin. Al

tener ya pre-diseados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la

creacin del proyecto, con lo cual en vez de estar una gran cantidad de tiempo en

programar un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos tiempo y

dedicarse un poco ms en la interfaz grfica y la interaccin con el usuario final.

Cada VI consta de dos partes diferenciadas:

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Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos

para interactuar con el usuario cuando el programa se est ejecutando. Los

usuarios podrn observar los datos del programa actualizados en tiempo

real(como van fluyendo los datos, un ejemplo sera una calculadora, donde

tu le pones las entradas, y te pone el resultado en la salida). En esta

interfaz se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser

botones, marcadores etc.) e indicadores (los usamos como salidas, pueden

ser grficas.).

Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho, donde se define

su funcionalidad, aqu se colocan conos que realizan una determinada

funcin y se interconectan (el cdigo que controla el programa --. Suele

haber una tercera parte icono/conector que son los medios utilizados para

conectar un VI con otros VIs.

En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores,

donde cada uno de estos elementos tiene asignado en el diagrama de

bloques una terminal, es decir el usuario podr disear un proyecto en el

panel frontal con controles e indicadores, donde estos elementos sern las

entradas y salidas que interectuaran con la terminal del VI. Podemos

observar en el diagrama de bloques, todos los valores de los controles e

idicadores, como van fluyendo entre ellos cuando se est ejecutando un

programa VI.

El Diagrama de Bloques de un programa en el que se genera un array de

100 elementos aleatorios, a continuacin se hace la FFT de este array y se

muestra en una grfica:

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Fig. 2 Diagrama de bloques

Principales razones para Usar LabVIEW para Control de Instrumentos

a) Reduzca el Tiempo de Desarrollo de Pruebas con Programacin

Grfica e Intuitiva

En el entorno de desarrollo grfico NI LabVIEW, puede desarrollar software

de pruebas usando conos grficos de clic-y-arrastre en lugar de escribir

lneas de texto. Usando LabVIEW usted puede completar en horas

programas que toman semanas escribir en lenguajes tradicionales, an sin

tener experiencia en programacin. Una representacin intuitiva de flujo de

datos muestra su cdigo de tal manera que es fcil desarrollar, mantener y

comprender.

b) Automatice Rpidamente Cualquier Instrumento Usando

Controladores de Instrumentos Gratis

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La comunidad Red de Controladores de Instrumentos (IDNet) tiene

miles de controladores de instrumentos de LabVIEW gratis para

prcticamente cualquier instrumento. Los APIs controladores

consistentes eliminan la necesidad de aprender comandos de

instrumentos de bajo nivel especficos para cada instrumento. El

Buscador de Controladores de Instrumentos de LabVIEW le ayuda a

instalar controladores en segundos directamente desde su entorno de

desarrollo.

c) Integre con Software para Administracin de Pruebas Como NI

TestStand

Probablemente est buscando tecnologas como multicore y arreglos de

compuertas programable en campo (FPGAs) para cumplir con los

requerimientos de rendimiento de los ltimos productos en su sistema

de pruebas. LabVIEW le ayuda a aprovechar el rendimiento del

procesador multicore con programacin grfica que es esencialmente

paralela. Con LabVIEW, puede programar FPGAs ms fcilmente ya

que no necesita aprender otro lenguaje de programacin como VHDL.

ARDUINO:

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un

microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseada para facilitar el uso de la

electrnica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos

de entrada/salida. Los microcontroladores ms usados son el Atmega168,

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Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el

desarrollo de mltiples diseos. Por otro lado el software consiste en un entorno

de desarrollo que implementa el lenguaje de programacin Processing /Wiring y el

cargador de arranque que es ejecutado en la placa.4

Desde octubre de 2012, Arduino se usa tambin con microcontroladoras CortexM3

de ARM de 32 bits, que coexistirn con las ms limitadas, pero tambin

econmicas AVR de 8 bits. ARM y AVR no son plataformas compatibles a nivel

binario, pero se pueden programar con el mismo IDE de Arduino y hacerse

programas que compilen sin cambios en las dos plataformas. Eso s, las

microcontroladoras CortexM3 usan 3,3V, a diferencia de la mayora de las placas

con AVR que generalmente usan 5V. Sin embargo ya anteriormente se lanzaron

placas Arduino con Atmel AVR a 3,3V como la Arduino Fio y existen compatibles

de Arduino Nano y Pro como Meduino en que se puede conmutar el voltaje.

Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autnomos o puede

ser conectado a software tal como Adobe Flash, Processing,Max/MSP, Pure

Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo

integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus entradas analgicas

y digitales, puede controlar luces, motores y otros actuadores. El microcontrolador

en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de programacin Arduino

(basado en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en Processing). Los

proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a un

computador.

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Fig. 3 Arduino

APLICACIONES

La El mdulo Arduino ha sido usado como base en diversas aplicaciones

electrnicas:

Xoscillo: Osciloscopio de cdigo abierto.

Equipo cientfico para investigaciones.

Arduinome: Un dispositivo controlador MIDI.

OBDuino: un econmetro que usa una interfaz de diagnstico a bordo que

se halla en los automviles modernos.

Humane Reader: dispositivo electrnico de bajo coste con salida de seal

de TV que puede manejar una biblioteca de 5000 ttulos en una tarjeta

microSD.17

The Humane PC: equipo que usa un mdulo Arduino para emular un

computador personal, con un monitor de televisin y un teclado para

computadora.18

Ardupilot: software y hardware de aeronaves no tripuladas.

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ArduinoPhone: un telfono mvil construido sobre un mdulo Arduino.19 20

Impresoras 3D.

ENTRADAS Y SALIDAS

Poniendo de ejemplo al mdulo Diecimila, ste consta de 14 entradas

digitales configurables como entradas y/o salidas que operan a 5 voltios.

Cada contacto puede proporcionar o recibir como mximo 40 mA. Los

contactos 3, 5, 6, 9, 10 y 11 pueden proporcionar una salida PWM (Pulse

Width Modulation). Si se conecta cualquier cosa a los contactos 0 y 1, eso

interferir con la comunicacin USB. Diecimila tambin tiene 6 entradas

analgicas que proporcionan una resolucin de 10 bits. Por defecto,

aceptan de 0 hasta 5 voltios, aunque es posible cambiar el nivel ms alto,

utilizando el contacto Aref y algn cdigo de bajo nivel.

MATLAB

MATLAB dispone tambin en la actualidad de un amplio abanico de

programas de apoyos especializados, denominados Toolboxes, que

extienden significativamente el nmero de funciones incorporadas en el

programa principal. Estos Toolboxes cubren en la actualidad prcticamente

casi todas las reas principales en el mundo de la ingeniera y la

simulacin, destacando entre ellos el 'toolbox' de proceso de imgenes,

seal, control robusto, estadstica, anlisis financiero, matemticas

simblicas, redes neurales, lgica difusa, identificacin de sistemas,

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simulacin de sistemas dinmicos, etc. es un entorno de clculo tcnico,

que se ha convertido en estndar de la industria, con capacidades no

superadas en computacin y visualizacin numrica.

Fig. 4 MATLAB

De forma coherente y sin ningn tipo de fisuras, integra los requisitos claves

de un sistema de computacin tcnico: clculo numrico, grficos,

herramientas para aplicaciones especficas y capacidad de ejecucin en

mltiples plataformas. Esta familia de productos proporciona al estudiante

un medio de carcter nico, para resolver los problemas ms complejos y

difciles.

Con su amplio rango de herramientas para modelar sistemas de control,

anlisis, simulacin y procesamiento de prototipos, MATLAB es el sistema

ideal para desarrollar sistemas avanzados de control. Usted puede modelar

su sistema de control usando las cajas de herramientas para el diseo de

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controles avanzados de MATLAB - Control System, Robust Control, -

Analysis and Synthesis, Model Predictive Control, QTF Control Design y

LMI control. Posteriores anlisis y refinamientos pueden ser efectuados

estableciendo una simulacin interactiva en Simulink, y luego sintonizar

automticamente los parmetros usando el Nonlinear Control Design

Blockset. Finalmente, usted puede generar cdigo C para correr en

controladores incrustados con Real Time Workshop.

Combinando MATLAB con Signal Processing Toolbox, Wavelet Toolbox y

un conjunto de herramientas complementarias - tales como Image

Processing, Neural Network, Fuzzy Logic, Statistics y otras - usted puede

crear un ambiente de anlisis personalizado de seales y desarrollo de

algoritmos DSP. Para simulacin y desarrollo de prototipos usted puede

agregar Simulink y el DSP Blockset para modelar y simular sus sistemas

DSP, y luego usar Real-Time Workshop para generar cdigo C para su

hardware designado.

SALIDAS O PRESENTACIONES

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Fig. 5 Graficas en 3D

MATLAB provee acceso inmediato a las caractersticas grficas

especializadas requeridas en ingeniera y ciencias. Potente graficacin

orientada a objetos grficos le permite graficar los resultados de su

anlisis, incorporar grficos en sus modelos de sistemas, rpidamente

presentar complejos 3-D objetos, y crear resultados de presentacin, entre

lo cual se destaca:

Representaciones 2-D y 3-D, incluyendo datos triangulados y

reticulados

Representaciones 3-D quiver, ribbon, y stem

Control de fuentes, letras Griegas, smbolos, subndices y

superndices

Seleccin expandida de smbolos marcadores de curvas

Grficos de torta, de barras 3-D y grficos de barras horizontales

Grficos 3-D y slido modelado

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Representacin de imgenes y archivos I/O

Grficos comentados

Leer/Escribir archivos de datos Hierarchical Data Format (HDF)

Presentacin de OpenGL software y hardware

Animacin

Display de buffer x rpido y exacto

Soporte de colores verdaderos (24-bit RGB)

Fuentes mltiples de luz para superficies coloreadas

Vista basada en cmara y control de perspectiva

Iluminacin Plana, Gouraud y Phong

Soporte eficiente de imagen de datos de 8-bit

Control de eje y cmara

Propiedades de superficie y patch

Modelos de iluminacin

Control grfico de objetos

Impresin y representacin de copias

Formatos grficos exportables

Soporte de publicacin de escritorio

I/O Directo de Datos

Usted puede ingresar y sacar datos de f MATLAB rpidamente. Las

funciones estn disponibles para leer y escribir archivos de datos

formateados en MATLAB, llamados archivos MAT. Funciones adicionales

ejecutan programas ASCII e I/O binario de bajo nivel desde los archivos de

programas M, C, y Fortran, permitindole trabajar con todos los formatos de

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datos. MATLAB tambin incluye soporte incorporado para formatos

populares de archivos estndar.

Computacin Simblica Integrada

Integrando el motor simblico Maple V con MATLAB, los Symbolic Math

Toolboxes le permiten mezclar libremente computacin simblica y

numrica una sintaxis simple e intuitiva.

Anlisis de Datos Confiable, Rpido y Exacto

Los mtodos usados comnmente para anlisis de datos multidimensional

generalizados 1-D, 2-D estn incorporados en MATLAB. Interfaces grficas

fciles de usar, especficas para aplicaciones, la lnea de comando

interactiva y herramientas de programacin estructuradas le permiten elegir

el mejor camino para sus tareas de anlisis.

Anlisis de Datos para DSP

MATLAB ofrece muchas herramientas para realizar la funcionalidad

indispensable en procesamiento de seales, tales como Transformadas

Rpidas Fourier y Transformadas Rpidas Inversas de Fourier. La

visualizacin de datos de procesamiento de seales est soportada por

funciones tales como grficos stem y periodogramas. El lenguaje de

MATLAB, inherentemente orientado a matrices hace que la expresin de

coeficientes de filtros y demoras de buffers sean muy simples de expresar y

comprender.

Anlisis de Datos en Aplicaciones de Imgenes

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MATLAB y la Image Processing Toolbox ofrece un amplio conjunto de

herramientas que le permite fcilmente manipular, procesar y analizar datos

de imgenes, interactivamente mostrar pantallas de imgenes 2-D o 3-D,

visualizar datos temporarios cuando es necesario, y comentar sus

resultados para publicaciones tcnicas. La orientacin basada en matrices

del lenguaje de MATLAB le permite expresar en forma compacta

operaciones matemticas de forma similar a cmo las expresara sobre

papel. Como resultado, es fcil e intuitivo efectuar procesamiento de

imgenes y operaciones de anlisis tales como FFTs, filtrado 2-D,

morfologa binaria, manipulacin geomtrica, conversin de espacios de

colores, compresin, anlisis de componentes conectados y ms.

4. Conclusiones:

En el entorno de desarrollo grfico NI LabVIEW, puede desarrollar

software de pruebas usando conos grficos de clic-y-arrastre en lugar

de escribir lneas de texto. Usando LabVIEW usted puede completar en

horas programas que toman semanas escribir en lenguajes

tradicionales, an sin tener experiencia en programacin. Una

representacin intuitiva de flujo de datos muestra su cdigo de tal

manera que es fcil desarrollar, mantener y comprender.

Debido Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus

entradas analgicas y digitales, puede controlar luces, motores y otros

actuadores.

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Se puede ingresar y sacar datos de f MATLAB rpidamente. Las

funciones estn disponibles para leer y escribir archivos de datos

formateados en MATLAB, llamados archivos MAT.

Bibliografa

Matlabkew. (2014). Recuperado el 26 de 2 de 2015, de

http://www.Matlab.mx/matlab.php

(s.f.). Funciones polinmicas f. e. m. En A. Creus, INSTRUMENTACIN

INDUSTRIAL (pgs. 268, 287). Mexico: Alfaomega.

Wikipedia. (2014). Arduino. Recuperado el 26 de 02 de 15, de

http://es.wikipedia.org/wiki/Arduino

Wikipedia. (2014). LabVIEW. Recuperado el 26 de 02 de 15, de

http://es.wikipedia.org/wiki/ LabVIEW