ni.com/esdownload.ni.com/pub/gdc/tut/julio_sept_2013.pdf · germanio cristalino. wikipedia me...
TRANSCRIPT
ni.com/es
La Publicación Mundial para Graphical System Design l Tercer Trimestre 2013
Diseñando el Ascenso de las Máquinas Inteligentes PÁGINA 6
Soluciones de Jitter ReveladorasPÁGINA 10
Salvando al MundoUn Ingeniero a la VezPÁGINA 14
La Ley de Moore en Acción En el Registro de DatosPÁGINA 20
CONTENIDO3 Enfóquese en la Innovación,
No en la Implementación12 Incremente la Cobertura de la
Prueba de RF con el Segundo Transceptor Vectorial de Señales
22 Haciendo la Energía Solar Económica
6 Diseñando el Ascenso de las Máquinas Inteligentes
14 Salvando al Mundo un Ingeniero a la Vez
24 Tecnologías de Bus Emergentes
9 Destacando la Creatividad de Estudiantes a través de Hardware Basado en FPGA
17 Haciendo Posible la Entrega Inteligente de Combustible: NI Direct Injector Driver System
10 Soluciones de Jitter Reveladoras 20 La Ley de Moore en Acción en el Registro de Datos
Volumen 25, Número 2 Tercer Trimestre 2013
Inspirando Innovación para Asegurar el FuturoNo podemos resolver los retos del mundo sin ingenieros. Problemas tales como fuentes
sostenibles de energía, protección contra desastres naturales, y acceso a la educación son
problemas de ingeniería que afectan a todos. El problema es que solo 4.5 por ciento de los
graduados de universidad son ingenieros. Este número debe cambiar.
Mi gusto por la ciencia y la ingeniería empezó cuando era un joven al jugar con electrónicos y
mi moto. Los niños nacen como ingenieros, con una curiosidad natural acerca del mundo que los
rodea. Desafortunadamente, muchos pierden el sentido de curiosidad cuando los salones de clases
se enfocan en la teoría de los libros de texto sin una conexión práctica a ejemplos del mundo real.
Recientemente asistí al FIRST World Championships en St. Louis, Missouri, y fui testigo de miles
de estudiantes utilizando herramientas de ingeniería reales. Es fácil ver que el tener un enfoque
práctico en la tecnología y trabajar al lado de ingenieros hace la diferencia en cómo los niños
interactúan con el mundo. De hecho, 88 por ciento de los chicos que participan en FIRST se inscriben
en el colegio y 55 por ciento de esos chicos selecciona una especialidad en ciencia e ingeniería.
Aunque algunas ocasiones el escenario es que los estudiantes no tienen acceso a la educación
para continuar carreras en ciencia e ingeniería, es más frecuente que sus comunidades no apoyen a
la ciencia y la ingeniería para motivar a los estudiantes a seguirla como una profesión.
NI recientemente anunció y extendió su asociación con FIRST hasta el 2019 para proporcionar
LabVIEW y un sistema de control de robot a cada equipo FIRST Robotics Competition (FRC). Y, con la
introducción reciente de LEGO©MINDSTORMS©EV3, estamos proporcionando una versión de
LabVIEW que convierte a millones de niños en diseñadores de sistemas robóticos.
¿Qué le motivó como niño y lo impulsó a tomar la carrera que tiene hoy en
día? Lo invito a que se involucre en FIRST como mentor, juez, o patrocinador. Tal
como dice Woodie Flowers, co-fundador de FIRST, “Será la emoción más
fuerte que haya tenido.”
Ray Almgren [email protected] presidente de Mercadotecnia Corporativa en National Instruments
Editor Ejecutivo Ray Almgren
Editor en Jefe Norma Dorst
Editor Gerente Lacy Rohre
Editores Asociados Laura Arnold, Joelle Pearson, Brittany Wilson
Editores Contribuyentes Johanna Gilmore, Kim Boller
Gerente Creativo Joe Silva
Gerente de Proyecto Pamela Mapua
Director de Arte Larry Leung
Diseñador Komal Deep Buyo
Ilustrador Komal Deep Buyo, Justin Owens
Editores de Fotografía Nicole Kinbarovsky, Allie Verlander
Coordinador de Imagen Kathy Brown
Artista de Producción Lisa Horwitz
Especialista de Producción Richard Buerger
Coordinador de Circulación Amanda Kuldanek
Editor Técnico Arturo Vargas
Traductor Fernando Domínguez
3Tercer Trimestre 2013
Las Herramientas de Ingeniería Hacen la Diferencia
Las herramientas de software juegan un papel
crítico en el diseño y desarrollo de sistemas
de hoy en día. Gracias a la reducción en la
potencia, costo, y tamaño del hardware
embebido en la última década, el hardware ya
no tiene que dictar sus selecciones de diseño
embebido. La productividad lo hace.
Colóquese en los Hombros de Gigantes de TecnologíasEl estado de las herramientas de ingeniería
en cualquier momento en el tiempo tiene un
impacto directo en la tasa de descubrimiento e
innovación. Es fácil soñar en regresar en el
tiempo e “inventar” un dispositivo tecnológico
antes del progreso histórico. Imagine la riqueza
que uno podría generar en el año 1900 con el
conocimiento de hoy en día de los transistores
y la electrónica de estado sólido. Si intenta
empujar los límites, pensando qué tan atrás en
el tiempo puede ir y aun tener la infraestructura
y conocimiento de los primeros principios
para llevar estas invenciones a la vida. Por
ejemplo, aunque conozco la teoría a nivel
universidad de varias tecnologías de
transistores (el bloque constructor de la electrónica moderna), ¿cuál es el primer
paso para crear uno de materiales en bruto? No tengo idea de cómo crecer
germanio cristalino. Wikipedia me informó que el germanio utilizado en los
primeros transistores no fue descubierto hasta 1886, por lo que inventar el
transistor antes de 1886 también requeriría descubrir y refinar dicho material.
Desafortunadamente, Wikipedia tampoco existía en 1886.
Viajando atrás en el tiempo, el aspirante a inventor pierde más infraestructura
clave, tal como la bombilla de luz de Edison, y acceso confiable a la electricidad.
Vaya de regreso en el tiempo lo suficiente, y los avances requeridos para
construir y demostrar un transistor serían descartados como “mágicos,” y lo más
seguro es que el público rechazaría la tecnología simple.
Esto me recuerda que vivimos en un tiempo cuando la ciencia y tecnología
de vanguardia en que nos apoyamos están construidas en el conocimiento de
generaciones de ingenieros, investigadores, y científicos. Muchos de los grandes
descubrimientos de la historia ocurrieron como resultado del aprendizaje y
perfeccionamiento de tecnologías fundamentales, no como un milagro de ocurrencias.
Sería imposible crear el teléfono antes de entender la electricidad y el magnetismo.
Tomó más de 80 años progresar de la invención del primer teléfono a la introducción
de la marcación por tonos. En los 50 años desde la marcación por tonos, hemos
visto que los teléfonos han evolucionado a inalámbricos, celulares, y de tecnologías
de Internet. Hoy en día, el teléfono inteligente abarca la funcionalidad de un rango
de dispositivos desde correo electrónico hasta navegación web.
Para que la tecnología y la innovación se continúen desarrollando, ingenieros
y científicos deben utilizar herramientas y métodos actuales. Frecuentemente, he
visto proyectos retrasados debido a que un equipo de diseño utiliza métodos de
diseño anticuados o herramientas obsoletas – todo por mantener el control de
bajo nivel de un diseño. Como un proveedor de herramientas de ingeniería,
National Instruments está comprometido a evitar que los proyectos de mañana
tengan retrasos innecesarios proporcionando las tecnologías más productivas a
la comunidad científica y de ingeniería.
Enfóquese en la Innovación, No en la Implementación
Portada
Un pequeño equipo de expertos de dominio y arquitectos de sistema pueden colaborar utilizando una herramienta común de diseño para implementar un mejor sistema de manera más eficiente, llegar al mercado más rápido, y reducir costos.
Diseñadores de Software Diseñadores de FPGA
Expertos de Dominio
Diseñadores Analógicos
Diseñadores Digitales
Diseñadores MecánicosExpertos de Dominio
Diseñadores de Sistema
Equipo de Diseño Multidisciplinario Equipo de Graphical System Design
4
Portada
Instrumentation Newsletter
Tómelo Listo para Utilizarse y Defínalo con SoftwareRegresando a la observación del
teléfono inteligente, podría argumentar
que el teléfono inteligente no es la
implementación ideal de un dispositivo
móvil de correo electrónico. Por ejemplo,
los teclados pequeños son mucho
menos efectivos para escribir correos
electrónicos que los teclados de
tamaño completo.
A pesar de estos defectos, el
teléfono inteligente es extremadamente
popular para el correo electrónico. Uno
de los principios claves es que utilizan
una plataforma definida en software.
Por primera vez en la historia, los
desarrolladores de teléfonos celulares
abrieron su espacio de trabajo a un mundo
de desarrolladores de aplicaciones. Sería
extremadamente difícil para una compañía
pequeña construir un dispositivo de juegos
portátil o cliente de correo electrónico. La
complejidad de ingeniería y el costo por
unidad para construirlo tendría como
resultado un precio muy arriba del
presupuesto del consumidor casual.
Debido a que las plataformas son
habilitadas por software como iOS y
Android, cientos de desarrolladores
de aplicaciones pueden construir juegos
y utilerías y venderlas por menos
de un dólar en plataformas de
teléfonos inteligentes.
La arquitectura E/S reconfigurable
(RIO) de NI LabVIEW proporciona
beneficios similares para equipos que
están construyendo control embebido y
sistemas de monitoreo. NI CompactRIO
y NI PXI proporcionan una plataforma
flexible comercial, y el software de diseño
de sistemas LabVIEW es el lenguaje único
de desarrollo común que usted puede
utilizar para personalizar la funcionalidad de
sus sistemas embebidos. La productividad
del diseño embebido es impulsada por la
estrecha integración entre herramientas
de software que exponen las capacidades
del hardware comercial con un ambiente
de software que es tan intuitivo, que casi
todos los ingenieros y científicos pueden
utilizarlo. Además del diseño de
electrónica y la infraestructura de
software de la arquitectura LabVIEW RIO,
el diseño mecánico también es
simplificado. Los diseñadores que
utilizan plataformas comerciales,
definidas en software, evitan la mayoría
del proceso de diseño mecánico.
Mantenga su Equipo PequeñoCuando utiliza un enfoque basado en
plataforma con hardware comercial,
usted puede mantener su equipo de
diseño de sistema embebido tan
pequeño como sea posible. Un equipo
de diseño de expertos en el dominio y
arquitecturas de sistema está en fuerte
contraste con equipos de diseño grandes
que utilizan herramientas tradicionales.
Los equipos de diseño grandes pueden
ser ineficientes y caer en dificultades
ejecutando todas las necesidades de
diseño en paralelo sin crear una lista
cambiante de requerimientos. Incluso
especificar los requerimientos de sistema
puede ser un reto. Los equipos de diseño
grandes frecuentemente tiene dificultad
mapeando los requerimientos del
mercado en características del sistema.
Por ejemplo, los expertos en el mercado
del equipo o del dominio científico podrían
tener problemas comunicando el
rendimiento preciso, exactitud, o
comportamiento del sistema a otros
miembros del equipo. Converger en el
diseño correcto y conjunto de
características podría requerir múltiples
iteraciones y revisiones del sistema. Los
expertos de dominio y arquitectos de
sistema utilizan una herramienta de diseño
común logrando trabajar más de cerca,
iterar más rápido, y mapear los
requerimientos del mercado de una
mejor manera para la implementación.
Con herramientas comerciales a nivel
sistema, un equipo pequeño de
expertos en el dominio y arquitectos de
sistemas pueden colaborar utilizando
una herramienta común de diseño para
implementar un mejor sistema de
manera más eficiente, llegar al mercado
más rápido, y reducir costos.
La prueba de que equipos de diseño
más pequeños pueden construir sistemas
embebidos más rápido que equipos
grandes utilizando herramientas
tradicionales se encuentra en los
1.0Macintosh
20001998199319901986 2003 2005 2006 2007 2008 2010 2012
2.0LenguageCompilado
3.0Multiplataforma
5.0Tiempo Real
6iListo paraInternet
7Express
FPGA
2004
7.1CompactRIO
1997
4.0PXI
8Comunicación
Distribuida
8.20IntegraciónArchivo .m
8.5Multinúcleo
8.6Servicios Web
2010Rendimiento
2012Instrumentación
Definidaen Software
LabVIEW: Más de 25 Años de Productividad
5Tercer Trimestre 2013
resultados de una encuesta reciente
del mercado de sistemas embebidos.
NI trabajó con Wilson Research para
comparar las respuestas de equipos de
diseño que utilizan el enfoque de graphical
system design basado en herramientas de
NI comparado al mercado general, el cual
se enfoca en gran parte en programación
C/C++ y hardware diseñado de manera
personalizada. Los encuestados de NI
indicaron que en promedio el tamaño de
su equipo fue menor de la mitad del
mercado general, y completaron proyectos
en aproximadamente la mitad del tiempo.
Recuerde el Mantenimiento del SistemaOtro aspecto crítico del diseño de
sistemas es el mantenimiento. Debido a
que los dispositivos embebidos viven en
el mercado por años o décadas, es
esencial que el diseño del hardware y las
herramientas de desarrollo de software
ofrezcan soporte a largo plazo. Frecuente-
mente, es improbable que el equipo
completo de desarrollo estará disponible
cuando se requieran actualizaciones de
dispositivo, y la disponibilidad futura de
otros desarrolladores competentes/
entrenados debería ser considerada.
El seleccionar herramientas de software
establecidas y proveedores acreditados
ayudará a mitigar los retos del soporte
de sistemas embebidos a largo plazo. En
más de 25 años de vida de LabVIEW, NI
ha mantenido la portabilidad del código a
través de múltiples sistemas operativos,
arquitecturas de procesamiento, y
modelos de computación. Por el lado del
hardware, NI RIO mantiene un balance de
dispositivos utilizando la última generación
de tecnología y sostiene el hardware
existente para disponibilidad a largo plazo.
Los diseñadores de sistemas embebidos
tienen la libertad de tomar ventaja de
hardware de alto rendimiento y la
actualización de sistemas existentes con
solo mover el código LabVIEW existente
a la última generación de hardware.
Las Innovación de Hoy en Día son los Escalones del MañanaNo podemos esperar que la tecnología
permanezca inmóvil. La ley de Moore
dicta que la tecnología de procesamiento
basada en transistor continuará mejorando
a una tasa exponencial. Para mantener el
paso de la innovación, necesita un socio
confiable con hardware confiable y
herramientas de software que se
mantengan con los cambios acelerados
en los sistemas embebidos. Cuando utiliza
la arquitectura LabVIEW RIO, usted
puede enfocarse en innovar dentro de
su dominio específico. En lugar de
reflejarse en pasadas innovaciones e
imaginar los cambios en la historia,
debemos ver hacia adelante y
acoplarnos a la ola de nueva tecnología.
Al colocarse en los hombros de los
gigantes de la industria electrónica, los
ingenieros de hoy en día tienen una
oportunidad real de cambiar la historia.
Para ver opciones de hardware y
software que utilizan la arquitectura
LabVIEW RIO, visite
ni.com/embeddedsystems/esa.
Matt Spexarth [email protected] Spexarth es un gerente senior de mercadotecnia para sistemas embebidos en National Instruments.
1.0Macintosh
20001998199319901986 2003 2005 2006 2007 2008 2010 2012
2.0LenguageCompilado
3.0Multiplataforma
5.0Tiempo Real
6iListo paraInternet
7Express
FPGA
2004
7.1CompactRIO
1997
4.0PXI
8Comunicación
Distribuida
8.20IntegraciónArchivo .m
8.5Multinúcleo
8.6Servicios Web
2010Rendimiento
2012Instrumentación
Definidaen Software
LabVIEW: Más de 25 Años de Productividad
6 ni.com/es
Información Relevante
Las Herramientas Embebidas Hacen Posible el Equipo de Manufactura de la Próxima Generación
Las máquinas inteligentes son sistemas que
no solo realizan tareas repetitivas a grandes
velocidades y altas tasas de exactitud, también
se adaptan a las condiciones cambiantes y
operan de manera más autónoma nunca antes
vista. El objeto del debate va del miedo de
los humanos a perder trabajos de habilidades
bajas y medianas debido a las máquinas
inteligentes a la esperanza de que las fábricas
inteligentes provocarán el resurgimiento de
la manufactura en países avanzados.
De igual forma a otras generaciones
de tecnología, las máquinas inteligentes
impactarán casi cada dominio de la vida.
Alterarán cómo se producen artículos, cómo
los doctores realizan cirugías, cómo las
compañías de logística organizan el
almacenamiento, e incluso cómo educamos
a generaciones futuras.
Mientas que institutos de investigación,
economistas, y los medios cuestionan el
impacto de las máquinas infundidas con
tecnología IT, ingenieros y científicos deben
proporcionar sistemas de manufactura que
ofrezcan un aumento dramático en el nivel de
flexibilidad. Las máquinas súper versátiles
hacen posible que la industria de manufactura
satisfaga la necesidad de la sociedad de
variedad de productos y hacen frente a los
ciclos de vida cada vez más cortos de los
artículos de consumo.
Características de una Máquina InteligenteLos constructores de máquinas y dispositivos han cambiado de diseñar
máquinas de un solo propósito a la creación de máquinas de propósitos
múltiples que resuelven las necesidades de manufactura de hoy en día:
tamaños de lote más pequeños, variaciones de productos específicas al cliente,
y la tendencia hacia productos altamente integrados, los cuales combinan
funcionalidades diferentes en un dispositivo.
Capaces de operar de manera más autónoma que nunca, las máquinas
modernas pueden prevenir y corregir errores de procesamiento que son
causados por perturbaciones como cambios en las condiciones de la materia
prima, desviación del punto térmico de trabajo, y el desgaste de los
componentes mecánicos. Una red extensa de sensores proporciona a las
máquinas inteligentes información acerca del proceso, la condición de la
máquina, y su ambiente, para que las máquinas puedan trabajar del lado de
los humanos, lo cual mejora el tiempo de funcionamiento y proporciona un
mayor nivel de calidad. Adicionalmente, estos sistemas pueden mejorar su
rendimiento a través del tiempo y aprender nuevas habilidades por medio de
la minería de datos, tomando ventaja de modelos de simulación, o aplicando
algoritmos de aprendizaje de aplicación específica.
Por último, pero no menos importante, las máquinas intercambian
información con otros sistemas de automatización y proporcionan actualizaciones
de estado a sistemas de control de más alto nivel. Esta colaboración entre
máquinas crea una fábrica más inteligente, haciendo posible que una línea
completa de automatización se ajuste a condiciones cambiantes, balancee la
carga de trabajo entre máquinas, e informe al personal de servicio acerca de
errores antes de que la máquina falle.
Diseñando el Ascenso de las Máquinas Inteligentes
Las máquinas inteligentes realizan tareas repetitivas a grandes velocidades y altas tasas de exactitud pero también pueden operar de manera autónoma.
7Tercer Trimestre 2013
Un Enfoque Inteligente para el Diseño de MáquinasPara hacer que su próxima generación de máquinas sea más
inteligente y resuelva requerimientos de manufactura, necesita
diseñar sistemas altamente modulares que puedan extender
para satisfacer requerimientos específicos de cliente. Los
sistemas modulares cuentan con máquinas que usted puede
adaptar para diferentes procesos de manufactura y variaciones
de productos – algunas veces sin necesidad de la interacción de
un operador. Aunque puede utilizar este enfoque para desarrollar
componentes reutilizables que implemente a través de una
variedad de máquinas para simplificar la integración de
subcomponentes comerciales, cambia de manera significativa
la forma en que OEMs conducen el diseño de sistemas.
La modularidad necesita estar reflejada en la arquitectura del
sistema de control. En lugar de apoyarse en el sistema tradicional
monolítico, las máquinas modernas están basadas en una red
de control de sistemas que se basan es una infraestructura de
comunicación constante. Esta infraestructura puede manejar
tiempo crítico así como datos de prioridad más baja y
proporcionar información de estado a un sistema supervisorio.
Para manejar el aumento en la complejidad de los sistemas
embebidos distribuidos, los diseñadores de máquinas adoptan
un enfoque de diseño centrado en software.
Hoy en día, la programación gráfica de NI LabVIEW ayuda
a los diseñadores de máquinas líderes a dominar el aumento
en la complejidad del sistema. Con módulos adicionales para
control de movimiento, visión máquina, y diseño de control y
simulación; características para pronósticos de máquinas y
monitoreo de condición; y soporte extenso para hardware de
E/S y protocolos de comunicación, LabVIEW le ayuda a consolidar
su cadena de desarrollo y coordinar el proceso de diseño.
La selección del hardware para sistemas de control de
máquinas puede ser una tarea desalentadora. Frecuentemente
un departamento de ingeniería de sistemas necesita ponderar
la facilidad de uso y riesgo de las soluciones de caja negra con
el rendimiento y beneficios de precio de un sistema
embebido personalizado. Considerando esto, usted puede
construir características diferenciadoras que determinan si
su máquina es exitosa o falla en el mercado.
La arquitectura LabVIEW de E/S reconfigurable (RIO) ofrece
un enfoque híbrido: una plataforma comercial personalizable,
tomando ventaja de FPGAs programables que proporcionan
acceso a un rango de módulos de E/S existentes de National
Instuments y otros fabricantes. Utilizando las características
y propiedad intelectual del LabVIEW FPGA Module, los
constructores de máquinas pueden enfocarse en el diseño
y optimización de sus algoritmos personalizados en lugar de
pasar semanas o meses en el diseño del hardware o tener
que confiar en una compañía de terceros para diseñar otra
solución embebida de tipo caja negra. E/S personalizada y
versiones de tarjeta basadas en la misma arquitectura ofrecen
un nivel adicional de flexibilidad.
Para dar a los constructores de máquinas una ventaja, NI
ofrece una guía de diseño que cubre una variedad de tópicos
de máquinas inteligentes. Desde arquitecturas comunes para
sistemas de control distribuidos de maquinaria a integración de
visión y movimiento, y estrategias avanzadas de control, la guía
abarca mejores prácticas, descripciones de tecnología, y ejemplos
de clientes que le ayudan a diseñar sistemas más inteligentes
para la fábrica moderna y adelantarse a la competencia.
Descargue la Guida de Diseño de Máquinas Inteligentes en
ni.com/machinedesign/esa.
Vea la Serie de Seminarios Web Sobre Máquinas Inteligentes en
ni.com/smartmachinewebcastseries.
Christian Fritz [email protected] Fritz es un gerente senior de mercadotecnia de producto para sistemas embebidos en National Instruments.
Las máquinas inteligentes cuentan con características tales como operación autónoma, conocimiento de otras máquinas en la misma red, y la habilidad de realizar modificaciones en tiempo real.
■ Alto nivel de flexibilidad y versatilidad■ Conocimiento de parámetros de máquina y proceso
■ Capacidades de monitoreo y análisis■ Modificación rápida de plan de proceso y parámetros de operación
■ Control basado en modelo y adaptivo ■ Capacidades de simulación
■ Sensible al tiempo y comunicación no determinística■ Sistemas interconectados –“Fábrica Inteligente”
Operar deForma Autónoma
Inteligente Segura Administrada Conectada
Evitar y CorregirErrores de Procesamiento
Aprendery Anticipar
Interactuar con OtrasMáquinas y Sistemas
¿Qué Hace a una Máquina Inteligente?
8
Casos de Estudio
Instrumentation Newsletter
Thales UK Prueba la Red de Trenes Subterránea con CompactRIO y LabVIEWCon más de 1 billón de pasajeros al año, la red subterránea de
Londres es uno de los sistemas más grandes y activos en el
mundo. Mantener y mejorar esta red ha sido un reto constante
debido a que los métodos tradicionales de prueba de sistemas
ferroviarios requieren el uso de un tren completamente
operacional y el cierre completo de la vía, usualmente por días.
Este proceso es costoso, consume tiempo, y es inconveniente
para el público.
Thales UK, líder mundial en soluciones de transportación,
fue comisionado para instalar un sistema de señalización
automatizado para las líneas Jubilee y Northern en la red
subterránea que pudiera aligerar las cargas de este método
tradicional y finalmente tener como resultado un método de
prueba menos costoso y eficiente. De acuerdo con el sitio
web de Transportación de Londres, el proyecto de actualización
del sistema de señalización para las líneas Jubilee y Northern
prometió aumentar la capacidad en un 33 por ciento (el
equivalente de llevar aproximadamente 5,000 pasajeros extra
cada hora) y reducir los tiempos de viaje en un 22 por ciento.
El proyecto involucró la instalación de un sistema Thales
S40 SelTrac Transmission-Based Train Control (TBTC) en las
vías y el material rodante de la flotilla de trenes. Pero antes
de que estos trenes modernizados pudieran utilizar este
nuevo sistema, tuvimos que probar la instalación de la vía.
Necesitábamos que el sistema de prueba redujera la cantidad
de personal de prueba y el tiempo de prueba, para ejecutarlo
de manera confiable en cualquier ambiente que pudiera
experimentar en la red subterránea, y ser portátil, bidireccional,
e intuitivo para reducir el impacto en los ingenieros de prueba
durante la transición de trenes reales al nuevo diseño.
La solución fue crear varias VTTs que se ejecutan con el
sistema de control CompactRIO con interfaz a hardware
personalizado. Utilizamos un controlador en tiempo real
CompactRIO, un chasis equipado con FPGA, e interfaces
flexibles modulares para implementar el sistema, y todo fue
programado con el software de diseño de sistemas LabVIEW.
Esta plataforma proporciona al equipo de señalización a bordo
SelTrac TBTC las señales apropiadas para simular en tren de
pasajeros real. Adicionalmente, el obtener todos estos datos
permitió ver como el VOBC de un tren reaccionaría a sus
alrededores, lo cual es imperativo para nosotros ya que estos
datos nos dan la confianza de que los sistemas están
instalados correctamente.
Utilizamos la versatilidad, confiabilidad, y alto rendimiento
de la plataforma CompactRIO, acoplada con la naturaleza gráfica
e intuitiva de LabVIEW, para desarrollar una solución que ha
ahorrado grandes cantidades de tiempo y dinero, aumentado la
productividad, y ayudado a dar un gran salto en la innovación
de pruebas de señalización.
—Anthony Afonso, Thales UK
El RetoActualizar los métodos tradicionales de prueba de vías férreas
que involucran cerrar los servicios, gastar tiempo y dinero, y
afectar a los pasajeros.
La SoluciónUtilizar el hardware NI CompactRIO y el software de diseño de
sistemas NI LabVIEW para crear un sistema de señalización
automatizado con varios trenes virtuales de prueba (VTTs), para que
Thales UK pueda minimizar la prueba de un tren de pasajeros real.
9Tercer Trimestre 2013
NI en la Academia
Desatando la Creatividad de Estudiantes a través de Hardware Basado en FPGA Las Expectativas se Elevan a Medida que la Tecnología Prolifera
Las tecnologías utilizadas por ingenieros y científicos en la
industria se han vuelto más complejas en las dos décadas
pasadas, pero el panorama del diseño a nivel estudiantil ha
luchado para tomar ventaja de ese progreso. Por las
restricciones de presupuesto o el tiempo que toma dominar
las herramientas más disponibles, la complejidad de los
proyectos de estudiantes se ha mantenido estancada.
Algunas de las universidades más importantes en Estados
Unidos están tomando ventaja de tecnologías como
arquitecturas de E/S reconfigurable (RIO), que combinan un
microprocesador potente con un núcleo FPGA, pero aun no es
estándar en salones de clases de ingeniería.
En el pasado, los ingenieros necesitaban un entendimiento
profundo del diseño de hardware digital para tomar ventaja de la
tecnología FPGA. Sin embargo, cuando se utiliza en combinación
con la naturaleza intuitiva de la programación gráfica de NI LabVIEW,
el poder del hardware FPGA es accesible a una base más amplia
de ingenieros profesionales y estudiantes de ingeniería.
Los estudiantes pueden utilizar la arquitectura LabVIEW
RIO para realizar proyectos realmente impresionantes. En
cuestión de 13 semanas, estudiantes han trabajado en proyectos
desde prototipos de autos de carrera a la construcción de
Segways y la creación de la próxima generación de red eléctrica
inteligente. La creatividad de los estudiantes está lista para ser
desatada a medida que estas tecnologías continúan
adoptándose y son más accesibles.
Lea cómo Purdue University introdujo la programación FPGA
a sus estudiantes en ni.com/newsletter/nsi3202.
Los estudiantes están utilizando NI CompactRIO para tomar ventaja de una arquitectura de E/S reconfigurable cuando construyen y prueban autos de carreras
La asistencia de miles de ingenieros profesionales y científicos en NIWeek no es la única exposición que los participantes del NI LabVIEW Student Design Competition está disfrutando. Los finalistas pasados han sido presentados en medios de prensa desde Vision Systems Design a Popular Science a BBC News. Además a la cobertura de medios de prestigio, premios en efectivo, y un viaje a NIWeek, algunos estudiantes incluso han vistos sus proyectos producidos.
“Es increíble poner algo a funcionar, verlo en la vida real, y luego ganar un premio por el,” dijo Dan Ambrosio, un finalista de LabVIEW Student Competition de University of Colorado Boulder.La fecha límite para la competencia fue Mayo 31.
Ver las reglas de la competencia y premios en ni.com/studentdesign.
En el 2012, NTS Press presentó Engineering Signals & Systems, el cual contiene aplicaciones reales así como conceptos teóricos y modelos matemáticos. Este libro también muestra a los estudiantes cómo utilizar el software LabVIEW para simular señales reales y aplicaciones de sistemas de ingeniería.
Un conjunto gratuito de actividades de exploración utilizando LabVIEW, NI myDAQ, y el NI Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite (NI ELVIS) elevan la relevancia del mundo real del material de enseñanza a un nuevo nivel. Estas actividades capturan la atención de estudiantes a través de proyectos prácticos incluyendo análisis de imagen, radio AM, procesamiento de audio, y decodificación DTMF. Cada proyecto guía a los estudiantes a través de la actividad con instrucciones detalladas y tutoriales basados en video para demostrar técnicas específicas para cada aplicación.
Vea el suplemento Engineering Signals & Systems en
ntspress.com/publications.
Estudiantes: De “Popular Science” a la BBC, ¿Es su Proyecto el Siguiente?
“Haga Ingeniería” en Señales y Sistemas
10 ni.com/es
Jitter es un componente no bienvenido pero siempre presente en todos
los sistemas eléctricos que utilizan transiciones de voltaje para representar
información de temporización. Está definido por la especificación
Methodologies for Jitter and Signal Quality (MJSQ) como la desviación de la
temporización ideal de un evento. El evento de referencia es el cruce
diferencial cero para señales eléctricas. Jitter está compuesto de contenido
determinístico y Gaussiano (aleatorio).
La taxonomía de jitter, mostrada en la Figura 1, resalta la complejidad de
temporización de jitter más allá del valor total de jitter (TJ), el cual puede ser
simplificado con el conjunto adecuado de herramientas. Conociendo lo
suficiente para el análisis de causa raíz de una falla requiere mayor desglose de
los componentes de jitter. Debido a su naturaleza combinada determinística y
aleatoria, jitter es difícil de predecir en lo que respecta a cómo y cuándo un
error en bit ocurrirá. Y aunque muchas soluciones ayudan a analizar
temporización de jitter, pocas pueden proporcionar la cantidad correcta de
cobertura de prueba minimizando el tiempo total de prueba.
Midiendo los Efectos Prácticos del JitterLa solución completa de prueba de integridad de señal del hardware NI PXI y el
NI LabVIEW Jitter Analysis Toolkit son ideales para pruebas automatizadas que
necesitan una solución personalizada de software que se adapte a cobertura de
prueba específica y requerimientos de tiempo de prueba. LabVIEW Jitter Analysis
Toolkit ofrece una librería de funciones optimizadas para realizar jitter de alto
rendimiento, diagrama de ojo, y de ruido de fase demandadas por los ambientes
La reducción del costo total de prueba junto
con una cobertura adecuada de prueba para
productos que continuamente se hacen más
complejos es un reto que las organizaciones
encuentran. Para mantenerse al día con este
reto, los sistemas de prueba automatizados
necesitan herramientas de software de
integridad de señal y jitter que no sólo
detecten y capturen eventos vagos sino
que también proporcionen conocimiento
profundo para el análisis de causa raíz.
Las Consecuencias del JitterLa caracterización temporización de interfaz
es típicamente realizada en el laboratorio y
“garantizada por el diseño,” por lo que la
prueba de jitter es frecuentemente eliminada
en la prueba final para hacerla más rápida y
menos costosa. Entender el jitter, incluyendo
sus causas, formas de caracterizarlo, y las
herramientas para probarlo pueden ayudar a
justificar la cobertura adicional en la prueba
final, minimizando la pérdida de ingresos y
mejorando el rendimiento.
Soluciones de Jitter ReveladorasLa única cosa más difícil que la falla de un producto en el campo es saber que se pudo haber prevenido por medio de cobertura adicional de prueba.
Figura 1. La taxonomía de jitter resalta la complejidad de temporización de jitter más allá del valor total de jitter que usted puede simplificar con el conjunto adecuado de herramientas.
Mida y Analice Jitter
JitterTotal (TJ)
JitterAleatorio (RJ)
JitterDeterminístico (DJ)
JitterPeriódico (PJ)
Jitter Dependientede Datos (DDR)
InterferenciaInter-Símbolo (ISI)
Ciclo de Trabajode Distorsión (DCD)
Técnicas de Prueba
11Tercer Trimestre 2013
de prueba de validación y producción. Cuenta con el
rendimiento más rápido de cualquier paquete o análisis de
jitter en el mercado hoy en día.
Técnicas de PruebaLabVIEW Jitter Analysis Toolkit proporciona varias características
de visualización, incluyendo diagramas de ojo a colores,
prueba de límite de máscara, y gráficas de bañera. Estos
gráficos se complementan por las gráficas de tendencia de
espectro e histogramas incluidos en LabVIEW.
Un diagrama de ojo es una herramienta ubicua de
medición para integridad de señal que presenta agresores de
jitter tales como interferencia inter-símbolo (ISI), distorsión
de ciclo de trabajo (DCD), y otros problemas que pueden
llevar a errores de bit. Componentes de jitter dependiente
de datos (DDJ) en una transmisión serial de bit pueden ser
fácilmente vistos en un diagrama de ojo.
Por ejemplo, ISI puede ser visto con banda dual en los
bordes de subida y bajada debido a la dispersión de alta
frecuencia, reflexiones, acoplamiento de baja frecuencia en
componentes de control, y otros mecanismos relacionados
a la respuesta en frecuencia del enlace.
La curva de bañera es otra herramienta útil para
fácilmente visualizar jitter determinístico y aleatorio. El jitter
determinístico (DJ) es causado por distribuciones de
eventos de jitter no Gaussiano. Siempre está unido y
puede ser descompuesto en componentes dependientes
de datos y periódicos además de crosstalk y ruido de
fuente de poder. Debido a que el DJ está agrupado, no
crece a medida que más muestras son adquiridas, como se
indican en las muestras de datos en amarillo en la Figura 4.
Los componentes de jitter aleatorio (RJ) no están agrupados
y continúan creciendo con más muestras, como se muestra
en las líneas azules convergentes.
La implementación apropiada de una solución de
prueba de jitter e integridad de señal puede prevenir fallas
en campo de manera significativa y mejorar el rendimiento
de fabricación con impacto mínimo en el tiempo total de
prueba y costo. A la larga, el tiempo y costo de
implementar una solución de jitter en prueba es más
rentable que las consecuencias de no probarlo.
Descargue el Paquete de Recursos de Fundamentos
de Jitter, Integridad de Señal, y Conectividad en
ni.com/newsletter/nsi3201.
Bill Driver [email protected] Driver es gerente de mercadotecnia de producto para sistemas de prueba en National Instruments.
Figura 2. Este es un diagrama de ojo con deterioros mínimos.
Figura 3. Este es un diagrama de ojo que muestra deterioros de ISI y DCD.
Figura 4. Esta gráfica de bañera muestra la contribución en tiempo al TJ del DJ en amarillo y del RJ en azul como una función de la tasa de error de bit.
ni.com/products/esa12
Producto a Fondo
de Señales En Febrero 25, 2013, National Instruments anunció el segundo
transceptor vectorial de señales en Mobile World Congress en
Barcelona, España. Al igual que el primer transceptor vectorial de
señales, el NI PXIe-5645R está construido en una arquitectura
diseñada en software que los ingenieros pueden modificar
con NI LabVIEW para resolver sus necesidades específicas.
Este nuevo transceptor vectorial de señales también agrega
una interfaz de banda base I/Q de alto rendimiento, diferencial,
o de terminación única con 16 bits de datos muestreados a
120 MS/s, para un total de 80 MHz de ancho de banda I/Q
ecualizado complejo.
¿Qué es Banda Base I/Q?Para simplificar los diseños de circuitos, las señales RF son
representadas como componentes I y Q cuando son convertidos
a frecuencias más bajas, conocido como banda base. El
transceptor vectorial de señales NI PXIe-5645R permite la
generación y análisis de estas señales I/Q de banda base, junto
con sus contrapartes de RF. El sistema de señal I/Q de banda
base diferencial en el NI PXIe-5645R tiene un componente
positivo (I+ y Q+) y un componente negativo (I- y Q-). Tal como
en muchos sistemas de medición diferencial, cualquier ruido
presente en ambos canales es rechazado, resultando en una
señal mucho más limpia.
Nuevas AplicacionesCon esta interfaz I/Q de banda base,
el NI PXIe-5645R resuelve muchas
aplicaciones adicionales, tales como la
prueba de señales RF convertidas hacia
arriba y señales de banda base convertidas
hacia abajo con un solo instrumento.
También puede utilizar la I/Q de banda
base para probar señales de más baja
frecuencia, tal como la tecnología de
comunicación cercana de campo (NFC), la
cual opera en la banda ISM de 13.56 MHz.
Extendiendo la Plataforma de Instrumentación Definida en SoftwareLos transceptores vectoriales de señales
de NI representan una nueva clase de
instrumentación que está construida en
una arquitectura diseñada en software,
con capacidades limitadas solo por los requerimientos de
aplicación del usuario en lugar de la definición del fabricante de
lo que el instrumento debería ser. A medida que los dispositivos
de RF se vuelven más complejos y los requerimientos de
tiempo al mercado se vuelven más retadores, este nivel de
funcionalidad del instrumento lleva el control de regreso al
diseñador de RF y el ingeniero de prueba. Con la flexibilidad
de un transmisor preciso de RF, un receptor RF, E/S digital, y
datos de I/Q de banda base conectados a un FPGA programable
por el usuario, los transceptores vectoriales de señales de NI
están listos para su próxima aplicación.
Producto: Transceptor vectorial de señales NI PXIe-5645R
Fuente: ni.com/vst/esa
Incremente la Cobertura de la Prueba de RF con el Segundo Transceptor Vectorial
13Tercer Trimestre 2013
NI Ofrece Certificación de Control y Monitoreo Embebido de LabVIEW National Instruments recientemente introdujo
una nueva opción de certificación para
expertos de control y monitoreo embebido.
Certified LabVIEW Embedded Systems
Developers (CLEDs) demuestran competencia
y experiencia analizando requerimientos para
diseñar, desarrollar, depurar, y desplegar
aplicaciones de misión crítica y de mediana a
gran escala de monitoreo y control embebido.
Los ingenieros con la certificación CLED deben
ser Desarrolladores Certificados de LabVIEW
(CLDs) o Arquitectos Certificados de LabVIEW
(CLAs) y tener habilidad técnica comprobada
utilizando el software de diseño de sistemas
NI LabVIEW y NI CompactRIO, NI Single-
Board RIO, o hardware de la Serie R de NI.
Actualmente el examen sólo está
disponible en inglés y consiste de dos partes:
un examen de opción múltiple de una hora y
examen práctico de desarrollo de aplicación
de 4 horas. Las dos partes del examen CLED
pueden ser tomadas en un solo día o días separados en una
oficina de NI, centro de entrenamiento, o en su ubicación.
El nivel recomendado de experiencia es 18 a 24 meses
desarrollando aplicaciones de monitoreo y control embebido
de LabVIEW o entrenamiento de LabVIEW Core 1, 2, y 3;
LabVIEW Real-Time 1 y 2; y LabVIEW FPGA con un año
o dos de experiencia en el desarrollo con CompactRIO,
NI Single-Board RIO, y/o hardware de la Serie R.
Para desarrolladores e ingenieros utilizando software de
NI, la certificación es un método probado de aumentar el
potencial de su carrera. Los beneficios incluyen el uso del logo
de certificación y listado en ni.com. La certificación ayuda a
diferenciar entre niveles de habilidad técnica, llevando a
promociones, nuevas oportunidades, y mayores ingresos para
individuos. Esta certificación puede ser utilizada para la valoración
y validación del conjunto de habilidades de individuos para el
propósito de dotación de personal o avance en la carrera.
Fuente: ni.com/cled.
Alliance Partners Extienden el Ecosistema de NILabVIEW Tools Network es el
recurso principal en línea para
complementos de software
creados por NI Alliance Partners
y desarrolladores. Estas
herramientas aumentan la
eficiencia de su software y el
tiempo total al mercado. Un
ejemplo es la aplicación de
software vibDAQ Transient, un
complemento de software que
utiliza los últimos algoritmos de procesamiento de señales y
seguimiento de orden. Analiza datos de vibración utilizando
remuestreo de ángulo incluso para proporcionar la resolución
angular más precisa posible, lo cual es ideal para máquinas
rotativas y vibraciones ambientales o sísmicas.
Desarrollado por Cal-Bay Systems, un Platinum NI Alliance
Partner, la aplicación le ayuda a utilizar ventanas flotantes, ver
una variedad de tipos de gráficos, y registrar datos basado en
criterio definido por el usuario para reproducción y análisis.
Fuente: ni.com/labview-tools-network/esa
Desarrollador AsociadoCertificado de LabVIEW (CLAD)
Desarrollador Certificadode LabVIEW (CLD)
ArquitectoCertificadode LabVIEW
(CLA)
Certificaciones NI LabVIEW
Certified LabVIEWEmbedded SystemsDeveloper (CLED)
Los chicos nacen ingenieros. Son curiosos por naturaleza acerca de la ciencia y tecnología. Ven aplicaciones increíbles y aspiran a construir robots y ser astronautas.
El mundo está enfrentando retos monumentales desde escasez de agua limpia a la necesidad de la energía renovable. No es secreto que los ingenieros y científicos estarán al frente de las líneas de batalla para resolver estos retos.
Pero a lo largo del camino, pierden ese sentido de curiosidad cuando los salones de clase se enfocan estrictamente en matemáticas y teoría sin experimentación práctica.
Como resultado, solo 4.5%* de los estudiantes de universidad se gradúan con grados de ingeniería. Dada la severidad de estos retos que estamos enfrentando, este número tiene que cambiar.4.5%
¿Funciona?
Con NI, los estudiantes HACEN INGENIERÍA.
¿Entonces cuál es el problema?
un ingeniero a la vez
En el 2009, la Universidad de Manchester integró la plataforma de NI en su plan de estudios. En tan solo un año, la satisfacción de estudiantes se disparó del 67% al 98%**
* NATIONAL SCIENCE FOUNDATION. ** NI.COM / MANCHESTER.
98%de SATISFACCIÓN
ni.com/academic/esa
¿Qué está Haciendo NI para ayudar?
6,000 universidades en 110 países utilizan productos de NI y LabVIEW para la educación. Como resultado, los ingenieros jóvenes están encontrando formas más atractivas y rápidas de “hacer ingeniería” y resolver problemas utilizando un lenguaje común.
Más de 35,000 compañías utilizan productos de NI para diseñar y probar los productos y sistemas requeridos para resolver los retos que enfrenta nuestro planeta. Están listos y esperando a estos graduados.
LEGO® MINDSTORMS®, basado en LabVIEW, está disponible en 17 idiomas para salones de clase a nivel mundial. Le da a los chicos una forma simple y divertida de explorar la construcción y programación.
Salvando al mundo SOLO
Los chicos nacen ingenieros. Son curiosos por naturaleza acerca de la ciencia y tecnología. Ven aplicaciones increíbles y aspiran a construir robots y ser astronautas.
El mundo está enfrentando retos monumentales desde escasez de agua limpia a la necesidad de la energía renovable. No es secreto que los ingenieros y científicos estarán al frente de las líneas de batalla para resolver estos retos.
Pero a lo largo del camino, pierden ese sentido de curiosidad cuando los salones de clase se enfocan estrictamente en matemáticas y teoría sin experimentación práctica.
Como resultado, solo 4.5%* de los estudiantes de universidad se gradúan con grados de ingeniería. Dada la severidad de estos retos que estamos enfrentando, este número tiene que cambiar.4.5%
¿Funciona?
Con NI, los estudiantes HACEN INGENIERÍA.
¿Entonces cuál es el problema?
un ingeniero a la vez
En el 2009, la Universidad de Manchester integró la plataforma de NI en su plan de estudios. En tan solo un año, la satisfacción de estudiantes se disparó del 67% al 98%**
* NATIONAL SCIENCE FOUNDATION. ** NI.COM / MANCHESTER.
98%de SATISFACCIÓN
ni.com/academic/esa
¿Qué está Haciendo NI para ayudar?
6,000 universidades en 110 países utilizan productos de NI y LabVIEW para la educación. Como resultado, los ingenieros jóvenes están encontrando formas más atractivas y rápidas de “hacer ingeniería” y resolver problemas utilizando un lenguaje común.
Más de 35,000 compañías utilizan productos de NI para diseñar y probar los productos y sistemas requeridos para resolver los retos que enfrenta nuestro planeta. Están listos y esperando a estos graduados.
LEGO® MINDSTORMS®, basado en LabVIEW, está disponible en 17 idiomas para salones de clase a nivel mundial. Le da a los chicos una forma simple y divertida de explorar la construcción y programación.
Salvando al mundo SOLO
Producto a Fondo
delantera de los cambios en requerimientos de sistema. Utilizando el software
de diseño de sistemas NI LabVIEW, usted puede integrar nueva tecnología y
fácilmente migrar sus aplicaciones de una plataforma a otra.
Los controladores de instrumentos LabVIEW Plug and Play se integran
directamente en el ambiente de desarrollo de LabVIEW y permiten la
personalización del código fuente para acomodar requerimientos específicos
de prueba. Estos controladores de instrumentos nativos, basados en Virtual
Instrument Software Architecture (VISA), proporcionan una capa adicional de
abstracción del hardware para que no tenga que preocuparse acerca de los
detalles de comunicación a través de un bus dado.
NI está comprometido a proporcionar controladores de instrumentos para
un amplio rango de instrumentación. Con más de 10,000 controladores de
instrumentos de más de 350 fabricantes, NI Instrument Driver Network
(IDNet) es la base de datos más grande de controladores de instrumento
gratuitos. Desde IDNet, usted puede acceder a descargas de controladores de
instrumentos para LabVIEW, NI LabWindowsTM/CVI, y Microsoft Visual Studio .NET.
Los controladores de instrumento IDNet simplifican el control de instrumentos
a través de una variedad de buses incluyendo GPIB, USB, PXI, PCI, Ethernet,
LXI, y RS232.
Los avances futuros en equipo de computación y medición son impredecibles,
así que proteja su inversión de instrumentación tomando una decisión de
software que no solo cumpla con las necesidades de su sistema actual, sino
también que se escale a medida que sus requerimientos cambien. No importa
qué nuevas tecnologías emerjan en los años siguientes, puede estar seguro
que NI continuará proporcionando el software de control de instrumentos que
necesita para tomar ventaja de las mejoras de tecnología preservando hardware
y software existente.
Producto: LabVIEW para control de instrumentosFuente: ni.com/labview/applications/instrument-control/esa
La marca LabWindows es usada bajo la licencia de Microsoft Corporation. Windows es una marca registrada de Microsoft Corporation en Estados Unidos y otros países.
ni.com/products/esa16
Instrumento ModularInstrumento
LabVIEW
NI-VISA
Controladores de Intrumentos E/S Directa
PXIVXISerialEthernetGPIB USB
Por años, ingenieros de prueba han estado
tomando un enfoque basado en PC para
automatizar instrumentación autónoma. Con
tanta inversión atada a bienes capitales para
equipo de prueba, ingenieros y equipo de
administración están buscando asegurar que
pueden satisfacer las necesidades de pruebas
actuales y futuras. El software que mantiene
compatibilidad hacia atrás con su equipo
existente y que al mismo tiempo le permite
tomar ventaja de nueva tecnología puede ser
la diferencia entre pasar tres horas trayendo
un nuevo instrumento en línea o tres meses
reescribiendo la aplicación.
Sistemas operativos nuevos y
evolucionados, incluyendo Microsoft,
Macintosh, y Linux, también influyen
fuertemente el panorama de software de
control de instrumentos. Nuevos sistemas
operativos son presentados cada año, dejando
a los usuarios con la tarea de actualizar y
mantener la integridad de sus sistemas de
prueba existentes. Además, el tomar ventaja
de nuevas tecnologías de PC tales como
procesadores multinúcleo puede producir
grandes ganancias de rendimiento.
Seleccionar un ambiente de software que es
lo suficientemente flexible para incorporar
tecnologías modernas le ayuda a estar a la
Proteja su Inversión de Instrumentación con Software
Haciendo Posible la Entrega Inteligente de Combustible: NI Direct Injector Driver SystemLos motores de combustión son el método primario para impulsar
a los automóviles, maquinaria pesada, y embarcaciones. A
medida que la legislación del gobierno y la demanda de
combustible exigen mejoras en la economía del combustible,
los fabricantes de motores necesitan optimizar la combustión
del combustible en el cilindro.
Uno de los métodos más adoptados para lograr este
objetivo es utilizar inyectores directos para inyectar el
combustible directamente en los cilindros del motor. Debido
a la naturaleza de inyectar el combustible directamente en
el cilindro antes de la combustión, la temporización de la
inyección se vuelve más crítica y requiere un control preciso.
Muchas aplicaciones de prototipado de motor requieren la
modificación de motores para utilizar inyectores directos.
La mayoría de las unidades de control de motor (ECUs)
disponibles en el mercado no tienen la electrónica de potencia
o temporización necesaria para controlar estos inyectores de
alta potencia, por lo que requieren de un sistema intermedio.
NI Direct Injector Driver System funciona como la etapa de
electrónica de potencia para controlar inyectores directos.
Señales de comando digitales de una ECU son leídas en
un módulo de entrada digital NI 9411 en el controlador
NI CompactRIO. Estas señales son interpretadas en un
ejecutable de software cargado en el controlador CompactRIO,
y son utilizadas para programar señales de salida de los
módulos controladores de inyección directa. El NI Direct
Injector Driver System está disponible en versiones de 3, 6,
9, y 12 canales.
Producto: NI Direct Injector Driver SystemFuente: ni.com/enginecontrol
Robot Ayuda a Tratar Niños Autistas con LabVIEW Conozca a Zeno. Creado por Hanson RoboKind, este robot de
2 pies de altura tiene un rostro muy parecido al humano que
puede reír, fruncir el ceño, y mirar de manera curiosa. El
está controlado por un dispositivo NI Single-Board RIO y el
software LabVIEW. La piel de Zeno consiste de FrubberTM,
un polímero de plástico muy ligero que se contrae y dobla tal
como la piel humana. También puede caminar y hacer gestos
con ambas manos.
El Dr. Dan Popa, un profesor asociado en la Universidad de
Texas en Arlington, y su equipo de investigación están utilizando
Zeno para diagnosticar y tratar a niños que sufren de trastornos
autistas. Tradicionalmente, el diagnóstico de autismo está
basado en deficiencias en la interacción social y el habla. Sin
embargo, el habla juega un papel pequeño en los dos primeros
años de la vida del niño. Zeno interactúa de manera primaria
con niños a través de comunicación no verbal tal como el
movimiento del cuerpo.
“Muchos niños autistas tienen un tiempo difícil con
comandos verbales, pero los robots pueden ser utilizados como
un vehículo para los terapistas para interactuar con los niños de
manera no verbal y ayudarlos a enseñarles a utilizar habilidades
sociales,” dijo el Dr. Popa. “Repetidamente vemos que los padres
tienen mucha esperanza en esta tecnología. Existe mucha
oportunidad para hacer la diferencia en las vidas de estos niños.”
Lea más acerca de Zeno y otras aplicaciones como esta en
ni.com/sweetapps.
Tercer Trimestre 2013 17
ni.com/products/esa18
Producto a Fondo
Simplifique los Sistemas de Visión con Capturadores de Imágenes Power Over EthernetEl NI PCIe-8236 y el NI PCIe-8237R son capturadores de
imágenes GigE Vision con dos puertos independientes que
cuentan con tecnología Power over Ethernet (PoE) con E/S
FPGA. PoE reduce la necesidad de fuentes de alimentación
externas al alimentar las cámaras con el bus Ethernet, lo cual
simplifica el diseño y cableado del sistema. El NI PCIe-8237R
cuenta con opciones de disparo y sincronización, tal como
disparo de red basado en FPGA de bajo jitter, y baja latencia
que puede realizar disparo determinístico de cámara sobre el bus
Ethernet. El NI PCIe-8237R también permite pulsos en fila de
espera, que pueden ser utilizados para sincronizar sensores,
disparadores de cámaras, y salidas para coordinar el rechazo
de partes defectuosas en una línea de ensamble que podría
tener partes múltiples donde la parte es inspeccionada y donde
necesita ser rechazada. Por ejemplo, a medida que las partes
pasan por la cámara, las imágenes son analizadas y un pulso
asociado con una parte específica puede ser agregado a una
fila de espera en el FPGA.
Luego, basado en los resultados del análisis de imagen, el
pulso puede ser recuperado basado en la estampa de tiempo
futura, cuenta de codificador, o cambio de línea de entrada para
expulsar o clasificar la parte más adelante en la línea de
ensamble. El NI PCIe-8237R permite que todas estas señales
sean sincronizadas en el capturador de imágenes con un solo
API sin sondeo de software o retardos.
El NI PCIe-8237R cuenta con la arquitectura de E/S
reconfigurable (RIO), incluyendo entradas aisladas digitales
y salidas, y líneas TTL bidireccionales para implementar
contadores personalizados, señales PWM, y entradas de
codificador de cuadratura. Los nuevos capturadores de
imágenes cumplen con las especificaciones de aislamiento
en el estándar PoE, proporcionando seguridad adicional para
operadores y sistemas de visión. Los tres capturadores de
imágenes PoE pueden hacer interfaz con las últimas cámaras
PoE de bajo costo en el mercado así como cámaras GigE
Vision sin PoE con longitudes de cable de hasta 100 m. Con
estas características, usted puede alimentar la cámara, realizar
disparos, y adquirir imágenes de un solo cable Ethernet.
Producto: NI PCIe-8236, NI PCIe-8237R Fuente: ni.com/vision/esa
Los nuevos capturadores de imágenes PoE simplifican el cableado y proporcionan opciones de disparo avanzadas.
19Tercer Trimestre 2013
3 Formas en que SC Express Puede Resolver Retos AutomotricesLos automóviles más avanzados de hoy en día podrían tener
hasta 30 millones de líneas de código de software. Compare
esta figura con 3 millones a 5 millones en los aviones
modernos o solo 500,000 en
algunos vehículos espaciales
iniciales. Esta complejidad en los
automóviles requiere de más
pruebas sofisticadas, tales como
hardware-in-the-loop (HIL), además
de las pruebas de producción que
ya tienen su propio conjunto de
retos. Con el nuevo miembro de la
familia SC Express, el módulo de
salida analógica aislada PCIe-4322
usted puede resolver estos retos
con confianza.
1. Voltajes más Altos,
Mayor Simulación de
Corriente más Potente
Los automóviles
frecuentemente cuentan con
una mezcla de sensores que generan voltaje o corriente.
Muchos de estos sensores podrían generar más que los
típicos rangos de 10 V o 0-10 V o 0 mA a 10 mA que la
mayoría de los módulos DAQ producen. El PXIe-4322,
puede generar hasta 16 V o 20 mA por canal. Usted
puede fácilmente cambiar entre salidas controladas de
voltaje o corriente utilizando nodos configurables en
software en un método por canal.
2. Aislamiento para Canales Apilables
La mayoría de las baterías automotrices operan entre 12.8 V
y 13.8 V, pero equipo más pesados tales como grandes
camiones podrían necesitar hasta 36 V. Estos vehículos
requieren simulaciones de sensores que también podrían
requerir voltajes mayores. Ya que el NI PXIe-4322 está
aislado canal a canal, usted puede simplemente apilar
canales para obtener los 36 V necesarios. Si no requiere
la resolución completa para prueba, usted también puede
aprovechar el aislamiento de este módulo apilando un canal
en la parte superior de una compensación externa. Por
ejemplo, puede aplicar compensación externa de 24 V con
el NI PXIe-4322 para un rango de 8 V a 40 V con solo un canal.
3. Operación en 4 Cuadrantes
Mientras que muchas aplicaciones requieren salidas
sourcing, otras, tales como simulaciones HIL, requieren
salidas sinking capaces de simular apropiadamente
sensores automotrices. Con el NI PXIe-4322, usted
puede realizar sinking y sourcing de corriente, hasta
20 mA por canal. O puede utilizar salidas controladas de
corriente y operar en todos los cuadrantes para resolver
los problemas de prueba más retadores.
El NI PXIe-4322 se une a otros 10 miembros de la
familia SC Express. Cada miembro de la familia cuenta con
acondicionamiento de señal integrado y adquisición de datos
para medir altos voltajes, termopares, detectores de resistencia
de temperatura (RTDs), acelerómetros, micrófonos, o sensores
basados en puente, equipándolo con soluciones para resolver
los retos automotrices de hoy en día.
Aprenda más acerca de la familia SC Express en
ni.com/scexpress/whatis/esa.
20 ni.com/es
La Ley de Moore en Acción en el Registro de DatosCon nuestro mundo digital volviéndose más complejo, los sistemas registrando los fenómenos físicos y eléctricos de hoy y del mañana necesitan resolver nuevos retos de adquisición de datos y registro.
Ingenieros y científicos han estado monitoreando y registrando
el mundo físico y eléctrico por mucho tiempo. El primer sistema
de registro de datos, el telégrafo, fue inventado a mitad del siglo
19 por Samuel Morse. El sistema automáticamente registraba
los puntos y líneas de código Morse, los cuales eran escritos en
papel por una pluma movida por un electromagneto. A inicios
del siglo 20, el primer registrador gráfico fue construido para el
monitoreo ambiental. Estos registradores gráficos iniciales los
cuales eran completamente analógicos y mecánicos en su
mayor parte, arrastraban una pluma de tinta sobre papel para
registrar cambios en señales eléctricas. El programa espacial
luego creó sistemas de adquisición digitales, de alta velocidad,
para datos analógicos y digitales.
Los registradores gráficos y sistemas de registro de datos
no utilizan papel y son digitales incluyendo procesadores
digitales, memoria, y comunicaciones para enlazarlos al
mundo. El almacenamiento digital se ha incrementado casi
exponencial-mente con la reducción de costo correspondiente.
A medida que la ley de Moore progresa, permitiendo a
científicos crear procesadores más potentes, menos caros,
y más pequeños que utilizan menos energía, los sistemas
futuros de adquisición de datos y registro aprovecharán esta
tecnología para crecer de manera más inteligente y ricos
en características.
La Próxima Generación de Sistemas de Registro de DatosEn las dos décadas pasadas, la inteligencia de los sistemas
de registro de datos se ha vuelto más descentralizada, con
elementos de procesamiento moviéndose más cerca del
sensor y la señal. Debido a este cambio, los sistemas DAQ
remotos y registradores están más integrados en el proceso
de toma de decisión.
Existen muchos ejemplos de sistemas de registro de alto
rendimiento que integran lo último en silicio y Propiedad
Intelectual de compañías como ARM, Intel, y Xilinx. La mayoría
de los sistemas toma ventaja de una arquitectura de
procesador único mientras que algunos sistemas incorporan
una arquitectura heterogénea de cómputo que combina un
procesador con lógica programable. Ejemplos de sistemas de
registro de datos de alto rendimiento en el mercado de hoy en
día son:■■ Stand-alone NI CompactDAQ■■ NI CompactRIO■■ HBM QuantumX CX22W■■ Yokogawa WE7000■■ Graphtec GL900
El software de registro de datos
tradicional consiste de herramientas
preconfiguradas que
los ingenieros utilizan para configurar
el sistema y obtener mediciones
rápidamente, como HBM’s Catman
o Yokogawa’s DATALOGGER. La
desventaja de las herramientas
preconfiguradas es que tienden a ser
menos flexibles; lo que ve es lo que
recibe. Por otro lado, ingenieros y
científicos pueden tomar ventaja de herramientas de
programación basadas en texto como Microsoft Visual Studio o
herramientas de programación gráfica como el software de
Intel ha sido un contribuyente clave a la ley de Moore en las cuatro décadas pasadas con invenciones tales como sus últimos procesadores Xeon que contienen 2.6 billones de transistores.
2012: Intel Xeon—2.6B transistores
1976: procesador 8086—6,500 transistores 2.3K
10K
100K
1M
10M
100M
1B2.6B
1976—2012
Cant
idad
de
Tran
sist
ores
Fecha de Introducción
Información Relevante
21Tercer Trimestre 2013
diseño de sistemas NI LabVIEW para programar los
procesadores dentro de estos sistemas. Las herramientas
de programación ofrecen la mayor personalización para estos
sistemas de registro de datos, incluyendo un rango más
amplio de procesamiento de señal y la habilidad de embeber
cualquier tipo de inteligencia, pero tienen una curva de
aprendizaje más pronunciada.
Aplicaciones Empujando los Límites de los Sistemas de RegistroVarias aplicaciones e industrias necesitan de mayor inteligencia
en sus sistemas de registro de datos. Industrias tales como la
automotriz, transportación, y de servicio eléctrico ya están
utilizando sistemas de registro de alto rendimiento.
Automotriz y TransportaciónLos vehículos diseñados hoy en día incluyen miles de sensores y
procesadores y millones de líneas de código. Con vehículos más
inteligentes vienen más parámetros, físicos y eléctricos, para
probar y monitorear. Los ingenieros de prueba requieren que los
sistemas de registro sean inteligentes y robustos para utilizarse
dentro de los vehículos que están probando. Por ejemplo,
ingenieros de Integrated Test & Measurement (ITM), un Gold
NI Alliance Partner en los Estados Unidos, necesitaban una
solución de prueba en vehículo flexible y de alto rendimiento
para determinar los niveles de vibración del sistema de escape
de vehículos pesados durante la operación. Construyeron una
solución de registro de vibración de alta velocidad que proporcionó
una interfaz inalámbrica de una laptop o dispositivo móvil que el
sistema NI CompactDAQ autónomo programado con LabVIEW.
El procesador Intel i7 de núcleo dual a 1.33 GHz dentro del
sistema NI CompactDAQ permitió capacidades avanzadas tales
como procesamiento de señal, transferencia de alta velocidad a
más de 6 MB/s a almacenamiento no volátil para todas las 28
entradas de acelerómetro muestreadas de manera simultánea,
y conectividad Wi-Fi. Además, con la última versión de Data
Dashboard para LabVIEW, los ingenieros en ITM ahora tienen
la habilidad de construir una interfaz de usuario personalizada
e interactuar directamente y controlar el sistema de registro de
vibración en una iPad.
Red EléctricaLa idustria de servicios públicos está invirtiendo en recursos
para hacer la Red Eléctrica más inteligente a través de la
integración de más sistemas y dispositivos de medición. Uno
de esos dispositivos es el analizador de calidad de potencia.
La calidad de voltaje está descrita por frecuencia, variación
de nivel de voltaje, parpadeo, desbalance de sistema de tres
fases, espectro de armónicos, distorsión
total harmónica, y nivel de voltaje de
señalización. Con la cantidad de análisis
y mediciones de alta velocidad requeridas
dentro de esta aplicación, un sistema de
registro tradicional no proporcionaría los
caballos de fuerza requeridos. Ingenieros
en ELCOM en la India utilizaron LabVIEW
y CompactRIO, un sistema de adquisición
embebido que cuenta con un procesador
embebido y un FPGA, para crear un analizador de calidad de
potencia flexible y de alto rendimiento. Dentro de este
sistema, el procesador fue utilizado para tareas tales como
procesamiento avanzado de punto flotante, transferencia de
alta velocidad a disco, y conectividad de red. El FPGA dentro
de CompactRIO permitió una unidad de procesamiento
adicional dentro del sistema y realizó temporización y
sincronización personalizada y cualquier procesamiento digital
de alta velocidad requerido dentro de la aplicación.
Los Sistemas de Registro Futuros Necesitan ser más InteligentesLos fabricantes de silicio e IP parecen estar haciendo su
trabajo mejorando el rendimiento, potencia, y costo de los
componentes de procesamiento. Ahora toca el turno a las
compañías de adquisición de datos seguir
el ejemplo con sistemas de registro de alto desempeño que
sean intuitivos, flexibles, y lo suficientemente inteligentes para
capturar cualquier tipo de datos. Con sistemas de registro de
datos más inteligentes, deberíamos ser capaces de obtener
datos más inteligentes de cualquier fuente y mejorar el
rendimiento, calidad, y mantenimiento de los sistemas
siendo construidos.
Este artículo es un extracto de Data Acquisition Technology
Outlook 2013. Lea el artículo completo y más acerca de
tendencias clave en adquisición de datos en
ni.com/daq-trends/esa.
Todd Dobberstein [email protected] Dobberstein es un gerente senior de grupo para mediciones básicas en National Instruments.
“ Prevemos la necesidad de sistemas DAQ que no solo adquieran datos sobre una red, servidor, o PCs, sino también que proporcionen inteligencia para ayudar con el proceso de decisión.”
—Mariano Kimbara, Analista Senior de Investigación, Frost & Sullivan
22
Punto de Vista del Desarrollador
Instrumentation Newsletter
Haciendo la Energía Solar Económica Los paneles solares pueden proporcionar suficiente electricidad para cumplir con la demanda global, sin embargo la energía solar solo produce 1.2 por ciento de la energía mundial de hoy en día.
Ningún otro recurso natural es tan pleno como la luz del sol, con
5,000 veces más energía del sol alcanzando el planeta Tierra
que todo el consumo de energía humano. Utilizando paneles
solares comercialmente disponibles, un área del tamaño de
Texas en teoría puede proporcionar suficiente electricidad
para cumplir con la demanda mundial. Entonces, ¿por qué
solo el 1.2 por ciento de la energía mundial es producida por
energía solar? Resolver este gran reto de ingeniería ha sido
identificado por la National Academy of Engineering (NAE)
como una de las metas técnicas más importantes de hoy en
día. La misión es hacer la energía solar limpia y renovable una
fuente primaria de energía. Cumplir con esta meta requiere
innovaciones en dos áreas clave: reducir el costo por kilowatt
hasta que sea significativamente más bajo que las fuentes de
combustible fósiles, y actualizar la red eléctrica para
administrar de manera inteligente la variabilidad y el flujo de
potencia bidireccional asociado con fuentes de energía
renovables distribuidas.
Reduciendo el Costo por KilowattLa primer meta es bajar el costo por kilowatt para energía
solar hasta que sea mucho más bajo que el costo de fuentes
tradicionales como carbón y gas natural. Alcanzar este punto
de cruce crítico de costo (CCC) debería ser meta primaria de
la industria de energía renovable. En este punto de paridad de
precio, la demanda se disparará y las fuerzas del mercado se
inclinarán a favor de renovables. El precio de paneles solares
fotovoltaicos (PV) se ha declinado de manera exponencial por
décadas. Los paneles ahora están disponibles por menos de
$1 dólar por watt – más de 100 veces menos costosos que en
1975. Las otras partes del sistema, tal como los inversores
solares, ahora son el factor dominante en el precio por watt.
El ex Secretario de Energía de los Estados Unidos, Steven Chu,
estima que el precio para que la energía solar alcance el precio
sin subsidio con fuentes convencionales es cerca de $0.50 dólares
por watt, asumiendo reducciones correspondientes en todos
los otros costos asociados cuando se instala un sistema.
Estos costos de “balance de sistema” incluyen el costo del
inversor y el sistema eléctrico, estante mecánico, instalación,
y permisos. En los últimos tres años, el precio promedio de
mayoreo para módulos solares ha caído cerca de $0.80 dólares
por watt, poniendo cerca el objetivo de $0.50 dólares por watt.
Debido a esto, los costos de balance de sistema son ahora el
factor limitante. Ellos pueden ser dos o tres veces más caros
que los paneles.
También es importante
considerar el costo total de
vida de operar un sistema de
energía solar. En el tiempo
de vida del sistema, los
costos de mantenimiento,
reparación, y tiempo de
inactividad son grandes. El
costo de electricidad nivelado
(LCOE) es un cálculo que
tiene en cuenta todos estos
costos de tiempo de vida.
Afortunadamente, los módulos
solares de alta calidad son
extremadamente durables y
frecuentemente duran por
20 años o más con solo un El precio de los módulos solares está altamente correlacionado con volumen de producción. Los precios han caído por debajo de $1 dólar por watt hoy en día.
Ajuste de Datos (1986-2006)Costo por Watt/Producción MWAjuste de Curva
Cost
o PV
por
MW
(200
7 en
dól
ares
) 0.5
5E-06
0.05
0.005
0.0005
5E-05
Producción Anual PV (MW)
10010 1000 10,000 100,000
1986
2000
2006
2010
2013
23Tercer Trimestre 2013
20 por ciento de reducción en la producción. Sin embargo,
la confiabilidad de los inversores de potencia que colocan la
electricidad en la red eléctrica es un reto para la industria
solar. Extendiendo el tiempo de vida del inversor a 20 años
podría reducir el costo real del sistema en un 40 por ciento.
Para facilitar la extensión del tiempo de vida de los
inversores de potencia, National Instruments recomienda un
enfoque de graphical system design exhaustivo que hace
posible que los diseñadores evalúen los difíciles compromisos
de diseño que impactan el costo y tiempo de vida.
Actualizando la Red EléctricaLa electrificación es considerada por la NAE como el logro de
ingeniería más importante del siglo 20. Las redes eléctricas
del mundo son probablemente las máquinas más complejas
construidas por la humanidad, sin embargo fueron diseñadas
originalmente para un sistema en el que la potencia fluye hacia
abajo desde unas cuantas plantas centralizadas hacia los
consumidores. Estos grandes generadores centralizados están
ubicados lejos de la demanda y son relativamente lentos para
responder. La producción de energía solar, por otro lado, está
distribuida a través de la red eléctrica, y la producción fluctúa
basada en cobertura de nubes y condiciones ambientales.
Afortunadamente, tecnologías de sensado digital y control
para la red eléctrica se están reduciendo en costo y
aumentando su rendimiento. Estos sistemas de monitoreo y
control ayudarán a la energía solar y eólica a convertirse en
fuentes primarias de electricidad al tiempo que se incrementa
la calidad, estabilidad, y resistencia de la red eléctrica. Un
elemento clave de este rompecabezas es el desarrollo de
tecnologías de almacenamiento de energía que sean rentables
y capaces de escalarse a nivel de terawatts.
Trabajando a través de múltiples fabricantes, clientes de
NI tales como Elcom, Prolucid, y Siliken están utilizando el
enfoque graphical system design para realizar grandes logros
en la reducción del costo por kilowatt y la actualización de la red
eléctrica para tener verdadera eficiencia y disponibilidad de la
energía solar. A medida que la población global y el consumo
de energía se expanden, es cada vez más importante hacer la
energía solar más económica para lograr independencia de
fuentes no renovables y alcanzar una solución a este gran reto.
Lea más acerca de aplicaciones que directamente
resuelven este gran reto visitando ni.com/casestudies/esa
y busque “solar.”
Este artículo es la segunda entrega de una serie de cuatro partes en los
Grandes Retos de la Ingeniería a ser presentados de manera trimestral en
Instrumentation Newsletter.
Amee Christian [email protected] Christian es una gerente de comunicaciones de mercadotecnia para programas corporativos en National Instruments.
Brian MacCleery [email protected] MacCleery es el gerente principal de producto para tecnología de energía limpia en National Instruments. Su misión es facilitar el diseño, prototipado, y despliegue de tecnologías de sistemas embebidos avanzados para ayudar a hacer la energía limpia menos costosa y más abundante que los combustibles fósiles.
Clientes de NI tales como Siliken utilizan el enfoque graphical system design para realizar grandes logros en la reducción del costo por kilowatt y la actualización de la red eléctrica.
24 ni.com/es
Tecnologías de Bus Emergentes Nuevas tecnologías de bus están a punto de evolucionar los sistemas de adquisición de datos y resolver los retos de aplicaciones de medición futuras.
Los primeros sistemas de adquisición de datos basados en PC
consistían de una PC de escritorio con tarjetas de E/S internas.
Mientras que la arquitectura fundamental se ha mantenido –
un dispositivo de E/S con convertidores analógico a digital (ADCs),
una PC con software, y un bus de interfaz que conecta los dos
– cada componente ha evolucionado de manera significativa
a través de los años. Nuevas tecnologías de PC y bus han
proporcionado a los ingenieros con más capacidad para resolver
las necesidades de nuevas aplicaciones.
PCI Express 4.0Comparado a su predecesor PCI, el cual tiene un ancho de
banda pico teórico de 132 MB/s que es compartido a través
de múltiples dispositivos, PCI Express proporciona ancho de
banda dedicado por dispositivo y hasta 16 líneas de datos, con
capacidad de hasta 250 MB/s por línea. PCI Express 4.0, la
próxima revisión mayor del bus, proporciona 16 gigatransferencias
por segundo (GT/s). Esto se traduce a anchos de banda de
hasta 2 GB/s por línea y un total de 32 GB/s por dispositivo
para todas las 16 líneas. Para sistemas de adquisición de datos
de alto rendimiento que requieren rendimiento de datos de PCI
Express o PXI Expres, PCI Express 4.0 podría proporcionar 8
veces más de rendimiento de datos, resultando en la habilidad
de transferir más canales a más altas resoluciones y tasas de
muestreo más rápidas. Se espera que PCI Express 4.0 esté
listo en el plazo 2014-2015.
USB 3.0USB se ha convertido en una de las interfaces más populares
en la historia de las computadoras. La última revisión, USB
3.0 (SuperSpeed), ofrece mejoras de
rendimiento significativas y
compatibilidad hacia atrás con
dispositivos USB existentes.
Comparado a USB 2.0 (Hi-Speed), el
cual tiene un máximo rendimiento de
60 MB/s, USB 3.0 utiliza cuatro cables
adicionales e implementa comunicación
full-duplex para lograr transferencias
mucho más altas de hasta 625 MB/s.
La máxima potencia proporcionada por
un puerto de bus se ha incrementado
a 900 mA, lo que permitirá que más
dispositivos se puedan alimentar del
bus en lugar de fuentes de poder
externas. USB 3.0 muestra el potencial,
cuando se combina con la última
tecnología de adquisición de datos,
para proporcionar un sistema que no
solo es simple y portátil pero
también de alto rendimiento.
ThunderboltThunderbolt es una nueva tecnología de bus desarrollada por
Intel y Apple que busca consolidar múltiples cables en uno al
combinar datos, video, audio, y potencia en una sola conexión.
Ofrece dos veces el rendimiento de USB 3.0 con un rendimiento
de hasta 1.25 GB/s por dispositivo. Parte de la razón por la cual
Thunderbolt puede proporcionar dicho rendimiento impresionante
es porque está basado en tecnología PCI Express. Cada puerto
Thunderbolt también proporciona hasta 10 W de potencia a
dispositivos conectados. A pesar de los beneficios aparentes
Tecnología de Bus Resumen
PCI Express 4.08 veces más rendimiento que PCI Express 1.0 (hasta 32 GB/s por dispositivo)
USB 3.0Rendimiento mejorado con respecto a USB 2.0 (hasta 625 MB/s; hasta 900 mA)
ThunderboltDos veces el rendimiento de USB 3.0 (hasta 1.25 GB/s por dispositivo)
Power over Ethernet+El último estándar IEEE 802.3at2009 (PoE+) proporciona hasta 25.5 W de potencia y puede colocarse hasta 100 m
802.11ac Doble las tasas de transferencia de 802.11n (hasta 1.3 Gbit/s)
Wi-Fi DirectSimplifica la conectividad directa entre dispositivos inalámbricos sin la necesidad de un ruteador inalámbrico o punto de acceso
Bluetooth Smart Utiliza mucho menos potencia que Bluetooth clásico
LTETasas de transferencia de datos mucho más rápidas que las tecnologías 3G (hasta 300 Mbit/s)
Información Relevante
25Tercer Trimestre 2013
de Thunderbolt con respecto a USB 3.0, es nuevo, por lo que
tomaría tiempo antes de convertirse tan popular como USB y
sea utilizado en sistemas de adquisición de datos.
Power over Ethernet+Power over Ethernet (PoE) es un método para pasar de manera
segura potencia eléctrica junto con datos sobre un cable
Ethernet. Equipo especializado es utilizado para proporcionar
potencia en modo común sobre dos o más pares de cables
diferenciales encontrados en los cables Ethernet. El último
estándar IEEE 802.3at2009, o PoE+, proporciona hasta
25.5 W de potencia y puede funcionar hasta 100 m. PoE es
más utilizado en administradores de redes empresariales para
desplegar redes corporativas; sin embargo, a medida que
Ethernet se vuelve un bus más popular para sistemas de
adquisición de datos, podría crecer como una opción más
interesante para ingenieros y científicos.
802.11acWi-Fi es una de las formas más populares de conectar
dispositivos de cómputo a redes de área local y la Internet.
Un estándar Wi-Fi por venir, 802.11ac, puede aliviar algunas
limitaciones de rendimiento que tienen los sistemas de
adquisición de datos inalámbricos. Utiliza el mismo espectro
de 5 GHz que 802.11n, pero también utiliza canales que son
80 MHz más amplios en lugar de 40 MHz y cuenta con ocho
flujos espaciales en lugar de cuatro. La velocidad máxima
teórica es 1.3 Gbit/s, la cual es considerablemente más rápida
que la velocidad máxima de 802.11n de 450 Mbit/s. Además
de velocidades más altas, 802.11ac ahorra energía. Ya que es
más eficiente a la misma potencia de transmisión de 802.11n,
utiliza menos energía por byte. Pruebas iniciales han mostrado
que es 5 veces más económico en la vida de batería. 802.11ac
aún está en desarrollo, y los primeros productos para PC con
esta tecnología se espera estén disponibles en el 2013.
Wi-Fi DirectWi-Fi Direct es un estándar que conecta dispositivos Wi-Fi sin un
ruteador inalámbrico o punto de acceso. Funciona embebiendo
un punto de acceso de software en el dispositivo. Previamente,
dispositivos Wi-Fi se conectaban directamente utilizando una
conexión ad hoc. Wi-Fi Direct actualiza este concepto y lo hace
mucho más fácil, rápido, y seguro. Comparado a Bluetooth, el
cual puede alcanzar tasas de transferencia de hasta 3Mbit/s y
tiene un rango de aproximadamente 30 m, Wi-Fi Direct puede
mover datos hasta con 250 Mbit/s y tiene un rango de hasta
200 m. De manera similar a Bluetooth, los dispositivos Wi-Fi
Direct pueden descubrirse unos a otros automáticamente.
Bluetooth SmartBluetooth es una tecnología de corto alcance y baja potencia
que es utilizada para crear una conexión inalámbrica punto a
punto entre dispositivos y computadoras o dispositivos móviles.
La última revisión de Bluetooth, Bluetooth Smart, crea algunas
nuevas oportunidades interesantes para aplicaciones de
adquisición de datos. Está optimizado para ser de baja energía,
por lo que utiliza solo una fracción de la potencia de un
dispositivo Bluetooth clásico. Esto presenta oportunidades para
un amplio rango de nuevas aplicaciones de adquisición de datos
en factores de forma mucho más pequeños y autónomos. El
uso de Bluetooth Smart aún es preliminar, pero muestra el
potencial para moverse a un área de sistemas de adquisición
de datos más pequeños, más bajo costo, y más baja potencia
que se conecten a dispositivos móviles.
LTEA través de los años, las redes celulares han evolucionado de
proporcionar cobertura de teléfono móvil a ofrecer conexiones
de datos de alta velocidad. Sin embargo, para aplicaciones de
transferencia de alta velocidad, la tecnología celular raramente
ha sido una opción debido al costo y lento rendimiento de
datos. LTE es una tecnología celular de cuarta generación que
mitigará estas limitaciones. Las tecnologías actuales 3G ofrecen
tasas picos de datos alrededor de 200 kbit/s a 500 kbit/s. LTE
utiliza nuevas técnicas de modulación y procesamiento digital
de señal para incrementar la capacidad y proporcionar tasas
de datos alrededor de 300 Mbit/s. Actualmente, el servicio
LTE es ofrecido por muchos proveedores y la cobertura se
está expandiendo. Los ingenieros pueden tomar ventaja de la
tecnología LTE en los sistemas de adquisición de datos hoy en
día al combinar un punto de acceso LTE con dispositivo de
adquisición de datos Wi-Fi o Ethernet.
Históricamente, a medida que nuevas tecnologías de bus
han surgido, los fabricantes de adquisición de datos han
incorporado las tecnologías en sus productos y expandido la
capacidad de los sistemas de adquisición de datos. A pesar de
que ninguna de las tecnologías mencionadas de bus existen en
los productos de adquisición de datos de hoy en día, ellas
proporcionan una idea de lo que el futuro podría tener para las
aplicaciones de medición.
Read more about major trends in data acquisition
at ni.com/daq-trends/esa.
Chris Delvizis [email protected] Delvizis es un gerente de mercadotecnia de producto para adquisición de datos en National Instruments.
26 Instrumentation Newsletter
Únase a National Instruments en la 19a conferencia anual
global en Graphical System Design. Reuniremos a más de
3,000 ingenieros y científicos líderes de todo el espectro
de ingeniería – incluyendo automotriz, telecomunicaciones,
robótica, y energía – para discutir y demostrar nuevas
tecnologías que proporcionan ventajas competitivas cuando
se desarrollan sistemas definidos en software para medición
y control.
NIWeek es la oportunidad perfecta para ingenieros y
científicos para aprender y conectarse con otros colegas. Los
participantes tienen acceso a más de 250 sesiones prácticas
interactivas, seis cumbres de la industria, y más de 150
exhibiciones de innovación en el diseño, investigación, y
prueba. Adicionalmente, las presentaciones principales de
líderes en tecnología volverán a encender su inspiración.
Presentadores en ediciones anteriores, incluyen el Dr. Neil
Gershenfeld de MIT’s Center for Bits and Atoms y Tim
Samaras del Discovery Channel’s Storm Chasers.
NIWeek 2013 tendrá lugar del 5 al 8 de Agosto en el
Austin Convention Center en Austin, Texas. Para inscribirse y
aprender más acerca del contenido, paneles y eventos, visite
ni.com/niweek. También puede conectarse con NI en
Facebook, Twitter, y LinkedIn para mantenerse actualizado a
medida que el evento se acerca.
Aproveche descuentos especiales:■■ Descuento de volumen (inscriba a cuatros personas
por el precio de tres)■■ Descuentos significativos para miembros de facultad
de tiempo completo o estudiantes graduados■■ Precios descontados en entrenamiento y exámenes
de certificación
Inscríbase Ahora a NIWeek 2013:
August 5–8, 2013 | Austin Convention Center
Austin, Texas, United States
Eventos y Entrenamiento
27Tercer Trimestre 2013
Fortalezca su Negocio en Alliance Day 2013El registro ya está abierto para Alliance Day 2013, la reunión
global exclusiva de NI Alliance Partners que está dando nueva
forma al mundo a través del graphical system design. Si usted
es nuevo en el programa o ha sido miembro activo por
muchos años, lo invitamos a unirse a la celebración de sus
esfuerzos e inspirarse para lograr el éxito mutuo.
» ¿Por qué Asistir?Alliance Day cuenta con oportunidades invaluables de hacer
contactos y un programa técnico completo con expertos
líderes de NI y la industria.■■ Aprenda más acerca de los últimos objetivos de
NI y áreas de enfoque de negocios■■ Conéctese con colegas y construya su red■■ Descubra nuevos productos y perspectivas de productos■■ Colabore con representantes regionales de ventas de NI■■ Asista a sesiones técnicas, ventas, y negocios
» InvolúcreseTambién puede tomar ventaja de varias oportunidades para
mostrar sus últimos éxitos, demostraciones, y contenido
técnico en Alliance Day.■■ Exponga en NIWeek —Compre espacio de stand en el
piso de exhibición. ■■ Invierta en un paquete de patrocinio—Incremente el
tráfico en su stand y construya identidad de su marca.■■ Aplique por un premio —Ingrese para ser seleccionado
para un premio Alliance Partner.
No pierda la oportunidad de elevar su experiencia y
extender su alcance a la audiencia de NI.
Regístrese y vea mayores detalles en ni.com/allianceday.
Tercer Trimestre 2013 27
Alliance Partner Network
Alliance Day en NIWeek ofrece presentaciones y recursos específicos para compañías de la Alliance Partner Network.
11500 N Mopac ExpwyAustin, TX 78759-3504
Address Service Requested
11500 N Mopac ExpwyAustin, TX 78759-3504
Address Service Requested
351256R-03 12054
Manténgase Conectado con National InstrumentsNI ofrece múltiples oportunidades para establecer contacto para que usted se pueda comunicar activamente con colegas y desarrolladores de NI, enviar preguntas de soporte, y recibir las últimas noticias de la industria.
Información y Recursos de Newsletter■■ ■Para ver ediciones pasadas de Instrumentation Newsletter, actualizar sus preferencias de suscripción,
o suscribirse al correo electrónico semimensual, NI News, visite ni.com/newsletter.
■■ ■Para preguntas, requerimientos de permiso, o cambios de dirección, envíe un correo electrónico
al gerente editor a [email protected].
ni.com/community para descargar
código ejemplo o enviar ideas de
características de productos.
facebook.com/nationalinstruments ó
facebook.com/labview
Siga@NIglobal, @LabVIEW, y @NIWeek
youtube.com/niglobal
linkedin.com/company/national-instruments
Instrumentation Newsletter es publicada trimestralmente por National Instruments Corporation, 11500 N Mopac Expwy, Austin, TX 78759-3504 USA.
©2013 National Instruments. Todos los derechos reservados. AutoCode, cDAQ, CompactRIO, CVI, DAQBook, DAQCard, DAQ-STC, DASYLab, DIAdem, Electronics Workbench, FieldPoint, Flex ADC, FlexMotion, HiQ, IOTech, Instrumentation Newsletter, LabVIEW, Lookout, MATRIXx, Measure, Measurement Studio, MITE, Multisim, NAT4882, National Instruments, NI, NI-488, ni.com, NI-CAN, NI CompactDAQ, NI-DAQ, NI Developer Suite, NI-FBUS, NI FlexRIO, NI-IMAQ, NI SoftMotion, NI TestStand, NI VeriStand, NIWeek, Planet NI, RTSI, SCXI, Sensors Plug&Play, SignalExpress, SourceAdapt, SystemBuild, The Software is the Instrument, The Virtual Instrumentation Company, Tracer DAQ, Turbo488, USRP, USRP2, Ultiboard, VirtualBench, y Xmath son marcas registrada de National Instruments. The mark LabWindows is used under a license from Microsoft Corporation. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation in the United States and other countries. LEGO, el LEGO logo, MINDSTORMS, y WEDO son marcas registradas de LEGO Group. Tetrix by Pitsco es marca registrada de Pitsco, Inc.©2012 ARM, Keil, y μVision son marcas o marcas registradas de ARM Ltd o o sus subsidiarios. Tektronix es una marca registrada de Tektronix, Inc. FireWire es una marca registrada de Apple, Inc., registrada en los Estados Unidos y otros países. Otros productos y nombres de compañías listadas son marcas registradas o nombres comerciales de sus respectivas compañías.
Un Alliance Partner de National Instruments es una entidad de negocio independiente de National Instruments que no posee relación de agencia, asociación o sociedad conjunta con National Instruments.