Tema: Introducción a USB6009 con LabVIEW

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1 Interfaces y Periféricos, Guía 6 Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Interfaces y Periféricos Tema: Introducción a USB6009 con LabVIEW Objetivos Específicos. Realizar la configuración básica de una tarjeta de adquisición de datos. 2. Procesar los datos adquiridos a través de la DAQ con un VI diseñado en LabVIEW. Material y Equipo No Cantidad Descripción Una computadora con software LabVIEW versión 7.0 o superior instalado Tarjeta de adquisición DAQ NI USB 6009 ó 6008 Potenciómetro de 5KΩ Resistencias de 5.kΩ Resistencias de 330Ω LEDs Breadboard Pinzas Cortadora Cable UTP Introduccion Teorica NI USB entradas analógicas (4 bits, 48 ks/s) 2 salidas analógicas (2 bits a 50 S/s), 2 E/S digitales; contador de 32 bits Energizado por bus para una mayor movilidad, conectividad de señal integrada La versión OEM está disponible Compatible con LabVIEW, LabWindows/CVI y Measurement Studio para Visual Studio.NET El software de NI-DAQmx y software interactivo NI LabVIEW SignalExpress LE para registro de datos

2 2 Interfaces y Periféricos, Guía 6 ADQUISICIÓN DE DATOS LabVIEW incluye un grupo de VIs que permiten configurar, adquirir datos y enviarlos a los dispositivos DAQ. Frecuentemente un dispositivo puede ejecutar una variedad de funciones (conversión análogo a digital A/D-, conversión digital a análogo D/A-, E/S digital y operaciones de contador / temporizador. Cada dispositivo soporta diferentes DAQ y velocidades de generación de señal. También cada dispositivo DAQ es diseñado para plataformas de hardware y sistemas operativos específicos. HARDWARE DE ADQUISICIÓN DE DATOS La tarjeta NI6009 es una tarjeta de adquisición de datos multifuncional para Windows 2000/XP/Vista, MAC OS X, LINUX; posee alto rendimiento y alta velocidad de muestreo. Las especificaciones de la tarjeta y el soporte de proveedores externos hacen ideal su uso para un amplio rango de aplicaciones en nuestro caso el de la adquisición de datos, para la industria, laboratorios, control de procesos y automatización de sistemas en las fábricas. Características: Canales de entrada analógica seleccionados por software: 8 canales unipolares y 4 diferenciales. Un convertidor A/D de 4 bits de aproximaciones sucesivas. Y 3 bits de modo diferencial. El rango máximo de muestreo de la tarjeta es 5 Mhz. Rangos de entradas analógicas seleccionadas por software: Unipolares: ± 0V. Diferenciales: ±20V, ±0V, ±5V, ±4V, ±2.5V, ±2V, ±.25V, ±V. Provee de dos modos de disparo para el A/D: por software y por disparador digital externo. Resolución de entrada: 4 bits en modo unipolar y 3 bits en modo diferencial. Muestreo de tasa máxima: Un canal 48 KS/s, para múltiples canales 42KS/s. Voltaje de trabajo ±0V, con una impedancia de entrada de 44KΩ y una protección de sobretensión de ±35V. Cuenta con 8 entradas analógicas y 8 digitales ambas pueden configurarse como entradas o salidas por medio de software además posee 8 salidas digitales con 2 salidas analógicas utilizando un convertidor de aproximaciones sucesivas. Pinout de la tarjeta DAQ USB 6009 TARJETA DE ADQUISICIÓN DE DATOS 6009 DE NATIONAL INSTRUMENTS. La tarjeta NI USB-6009 provee de la conexión a ocho canales de la entrada análoga (AI), a dos canales de la salida análoga (AO), a 2 canales digitales de la entrada-salida (DIO), y a un contador de 32 bits un interfaz USB full speed.

3 Interfaces y Periféricos, Guía 6 3 Procedimiento PARTE I. CONTROL DE ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES CON USB6009. Realice las conexiones que se muestran en la figura en la tarjeta DAQ.

4 4 Interfaces y Periféricos, Guía 6 2. Antes de proceder a la creación del VI en LabVIEW, conecte la DAQ NI USB 6009 en la computadora y verifique que la tarjeta es reconocida por el ordenador. Para determinar si la tarjeta ha sido reconocida será necesario acceder al menú de inicio de Windows y buscar dentro de los programas instalados, el software Measurement & Automation, al correr el software deberá abrirse una ventana como la que se muestra en la Figura En ella se deberá verificar que el icono enmarcado se encuentra exactamente como en la figura 2 (es decir de color verde), lo cual indica que existe un dispositivo conectado y reconocido, si este es el caso entonces siga al numeral 5. Si el icono antes mencionado no se encuentra o se muestra con una X tal como en la Figura 3, significa que el dispositivo no ha sido reconocido

5 Interfaces y Periféricos, Guía En caso que la tarjeta no sea reconocida, desconecte y vuelva a conectar la USB 6009, si con esta acción no se soluciona el problema, reinicie el ordenador con la tarjeta DAQ conectada, si aún el problema persiste llame a su instructor. 5. Proceda a crear un nuevo VI en LabVIEW. 6. Diseñe el panel frontal que se le muestra en la figura 6, teniendo en cuenta los siguientes detalles: a) De los controles denominados como Entradas y los indicadores denominados como Salidas tenga en cuenta que son arreglos, por lo cual antes de insertar los Leds o los Switch en el panel frontal proceda a hacer lo siguiente: Inserte un arreglo en el panel frontal, el cual se encuentra en la siguiente ubicación de la paleta de herramientas: All Controls>>Arrays & Cluster >> Array, identificado con este icono. b) Ahora inserte un Toggle Switch en cualquier parte del panel, deberá tener hasta este momento un arreglo y un Toggle Switch independientes en el panel frontal como se muestra en la Figura 4. Figura 4. Toggle Switch y Arreglo independientes c) Dando click derecho sobre el Toggle Switch seleccione la opción Change to Indicator, con lo cual usted habrá cambiado la función del Toggle Switch, convirtiéndolo en un indicador en vez de control que es la opción por defecto, esto con el objetivo que en él se visualice un evento, en vez de que este genere un evento. d) Ajuste el tamaño del Toggle Switch según usted lo considere conveniente, ahora procederá a insertar el Toggle Switch al arreglo, para ello simplemente desplace el Toggle Switch hacia el arreglo, quedando un arreglo similar al de la Figura 5-B. Para incrementar el número de elementos basta con dar click izquierdo en la orilla del recuadro que genera el arreglo y manteniendo el click presionado desplazarlo hacia la izquierda o derecha (para posición horizontal), arriba o abajo (para posición vertical), como se muestra en la Figura 5-C e) Para los leds basta con repetir los pasos anteriores, excepto que para ellos no es necesario cambiar la opción Change to Indicator, ya que por defecto el led es un

6 6 Interfaces y Periféricos, Guía 6 indicador. (Nota: Recuerde que no tiene que insertar los ocho leds, sino que simplemente inserte uno dentro del arreglo y luego ajuste el tamaño del arreglo) 7. Inserte los demás elementos que faltan en el panel frontal, decore y etiquete el VI tal como se muestra en la Figura 6. Figura 6. Panel Frontal 8. Ahora realice el cableado correspondiente en el diagrama de bloques tal como se muestra en la Figura 7, ayudándose a encontrar la ubicación de cada bloque y la configuración necesaria para algunos de ellos en los pasos posteriores.

7 Interfaces y Periféricos, Guía 6 7 Figura 7. Diagrama de bloques 9. La ubicación de las nuevas funciones utilizadas en esta guía se presentan en la tabla. Tabla. Ubicación de las funciones a utilizar 0. Para la configuración DAQ Assistant siga los siguientes pasos: a) Configuración de salidas digitales: -Inserte desde la paleta de herramientas la función DAQ Assistant, se abrirá una ventana como la mostrada en la figura 8. En ella deberá seleccionar la opción Digital I/O >> Port Output.

8 8 Interfaces y Periféricos, Guía 6 Figura 8. Configuración de puerto de salida digital - Luego se desplegará una nueva ventana, con la lista de puertos que posee el dispositivo, seleccione el port 0 y presione el botón Finish, como se muestra en la figura 9. Se desplegará una nueva ventana, de la cual deberá dejar con la configuración por defecto, seleccionando el botón OK - Con lo anterior usted habrá configurado el puerto cero (8 bits de P0.0 hasta P0.7), como salidas digitales, Identificado en el diagrama de bloque como DAQ Assistant.

9 Interfaces y Periféricos, Guía 6 9 Figura 9. Selección de puerto digital b) Configuración de entradas digitales: - Inserte nuevamente un nuevo bloque con la función DAQ Assistant, solo que esta vez deberá seleccionar la opción Digital I/O >> Port Input. - De manera similar a la configuración de salida, esta vez seleccione el port y deje la configuración por defecto. - Con lo anterior usted habrá configurado el puerto uno (4 bits de P.0 hasta P.3), como entradas digitales, Identificado en el diagrama de bloque como DAQ Assistant2.. Para agregar la función Array Constant es necesario realizar los siguientes pasos: a) Insertar la función Array Constant desde la paleta de herramientas. b) Insertar una constante numérica en cualquier parte del diagrama de bloques c) Arrastrar la constante numérica hacia dentro del arreglo y expandir el arreglo al número de elementos deseados. d) Rellenar los elementos con los números que se desean almacenar dentro del arreglo. 2.Note que en el diagrama de bloques de la Figura 7, existe una estructura de casos Case Structure y que en este momento se ha cableado solo un caso ( 0, Default ). Para este VI será necesaria la utilización de cuatro casos, por lo que deberá agregar los casos necesarios y cablearlos como se muestra en la Figura 0.

10 0 Interfaces y Periféricos, Guía 6 Figura 0. Casos a Agregar 3.Una vez concluido el diagrama de bloques y el panel frontal, asegurándose que la tarjeta DAQ ha sido reconocida, que el circuito se encuentre listo y correctamente armado, proceda a correr el VI. 4.Una vez corriendo el VI manipule los Switch físicos en su breadboard y observe lo que sucede con los leds físicos y virtuales, describa lo sucedido: 5. Manipule el control TIEMPO ms y explique lo sucedido: 6.Modifique el VI para que cuando los dos switch físicos se encuentre en estado bajo, los leds físicos y virtuales muestren un barrido de tres leds encendidos al mismo tiempo. 7. Llame a su instructor para la correspondiente revisión. PARTE II. CONTROL DE ENTRADAS ANALOGICAS CON USB Realice las conexiones que se muestran en la figura en la tarjeta DAQ.

11 Interfaces y Periféricos, Guía 6 Figura. Conexiones en la DAQ NI USB Proceda a crear un nuevo VI en LabVIEW. Ω 20.Diseñe el panel frontal que se le muestra en la figura 2. El panel frontal contiene dos indicadores gráficos denominados SENAL DE ENTRADA FILTRADA y SENAL DE ENTRADA SIN FILTRAR respectivamente. En el primero se observa la señal adquirida con la DAQ pero pasando antes por un filtro, en el segundo, es la señal original que está presente en la entrada. El control numérico NIVEL DE VOLTAJE establece el valor del límite máximo de voltaje para activar la alarma, la cual está representada con el indicador booleano ALARMA. Dicha alarma se activara cada vez que se rebase el límite máximo de voltaje establecido. Cambie los límites de amplitud en los indicadores gráficos y desactive la auto escala en cada uno de los ejes. Figura 2. Panel Frontal para visualizar los datos provenientes de la DAQ. 2.Conecte el respectivo diagrama de bloques tal como se muestra en la figura 3.

12 2 Interfaces y Periféricos, Guía 6 22.Cuando inserte la función DAQ Assistant aparecerá una ventana de configuración (figura 4) seleccionar la opción Analog Input>>Voltage. Figura 3. Diagrama de bloques de la aplicación. Figura 4. Ventana de configuración DAQ Assistant. 23.Posteriormente aparecerá una ventana donde se muestran los canales físicos presentes en la DAQ (figura 5). Seleccionaremos ai0, puesto que es ahí donde hemos conectado nuestra señal de entrada (voltaje proporcionado por medio del potenciómetro).

13 Interfaces y Periféricos, Guía 6 3 Figura 5. Canales físicos presentes en la DAQ. 24.Una vez seleccionado el canal que utilizaremos para introducir nuestra señal de voltaje, se realizarán las configuraciones en el modo de adquisición de datos. Para ello configure los siguientes parámetros tal como se ilustra en la ventana a continuación (figura 6). Figura 6. Configuración para el canal ai0.

14 4 Interfaces y Periféricos, Guía 6 25.Una vez realizada la configuración anterior, basta con presionar el botón ok para guardar los cambios realizados. 26.Debido a que la señal de entrada presenta bastante ruido es necesario hacerla pasar por un filtro. Cuando inserte el subvi Filter configure los parámetros como siguen (figura 7). Figura 7. Configuración del filtro (Filter). 27.Ejecute el VI y compruebe su funcionamiento, una vez terminado guárdelo y llame a su instructor para su correspondiente revisión.

15 Interfaces y Periféricos, Guía 6 5 Análisis de Resultados Presente los programas de aplicación solicitados y la modificación en el procedimiento 6 Investigación Complementaria Haga un VI que genere una señal que pueda tener las siguientes formas: cuadrada, senoidal, triangular por medio de la salida analógica. El panel frontal deberá tener controles para la frecuencia y para la amplitud de la señal (Recuerde que la señal deberá estar entre 0 y 5V que es el rango de la salida analógica). Bibliografía Lázaro, A. LABVIEW Programación gráfica para el control de instrumentación, Editorial Paraninfo National Instruments LabVIEW User Manual. Clark, C. Labview Digital Signal Processing and Digital Comunication, Editorial Mc Graw Hill

16 6 Interfaces y Periféricos, Guía 6 Hoja de cotejo: 6 Guía 6: Introducción a DAQ USB 6009 con Labview Alumno: Maquina No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION % Nota CONOCIMIENTO 25% Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 70% No finalizó los programas de aplicación Terminó parcialmente los programas de aplicación Terminó completamente los programas de aplicación ACTITUD 2.5% Es un observador pasivo. TOTAL 00% 2.5% Es ordenado; pero no hace un uso adecuado de los recursos Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero. Hace un uso adecuado de los recursos, respeta las pautas de seguridad; pero es desordenado. Participa propositiva e integralmente en toda la práctica. Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos conforme a pautas de seguridad e higiene.