LAB INTERFACE 008 MANUAL DEL USUARIO

Transcripción

1 LAB INTERFACE 008 MANUAL DEL USUARIO CENTRE FOR MICROCOMPUTER APPLICATIONS

2 LAB Manual del Usuario ver. 4.0, Diciembre 2014 Autor: Ewa Kedzierska Traducción: Hugo Aguilar CMA, Amsterdam, LAB Manual del Usuario

3 TABLA DE CONTENIDO I. PRIMER ACERCAMIENTO A LA INTERFACE LAB 4 1. Introducción 4 2. LAB components 4 3. Sistema Operativo de la LAB 5 4. Requerimientos 5 5. Conexión de la LAB a la Computadora 5 6. Tips a Problemas Típicos 5 7. Conexión de Sensores Sensores Analógicos Reconocimiento de Sensores Contadores... 6 II. USANDO LAB CON LA COMPUTADORA 7 1. Trabajando con Coach Detección automática de Sensores en Actividades de LAB 7 3. Ejemplo de una medición con LAB y Coach 8 III. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA INTERFACE LAB Conexión a la Computadora Fuente de Poder Conversión Analógica a Digital Memoria Entradas Sensores que pueden usarse con LAB Requerimientos Máximos Calidad del puerto USB LAB Manual del Usuario 3

4 I. PRIMER ACERCAMIENTO A LA INTERFACE LAB 1. Introducción La Interface LAB introduce a los estudiantes en las mediciones, es una Interface muy simple y sencilla de usar. La Interface tiene dos entradas analógicas para conectar sensores con conexión tipo BT. LAB puede conectarse una gran variedad de sensores para la medición de diferentes magnitudes físicas, biológicas y químicas. La Interface no requiere fuente de poder extra al proporcionado por el puerto USB. Para usar LAB se necesita tener instalado el software Coach 6 Lite o Coach LAB components LAB cuenta con (ver figura de abajo): A. Entrada Análoga BT 1 B. Entrada Análoga BT 2 C. LED indicando la inicialización de la Interface D. Cable USB. C A B D LAB contiene su propio microprocesador y memoria propia interna, capaz de medir muestras de hasta 40,000 mediciones por segundo con total precisión, independiente del procesamiento de la computadora. La memoria FLASH interna hace que sea muy sencilla la actualización del sistema operativo de la interface LAB Manual del Usuario

5 3. Sistema Operativo de la LAB La interface LAB esta equipada con un software interno (firmware), el cual es almacenado en su memoria FLASH. La actualización del firmware puede hacerse manualmente usando el programa de Actualización del Firmware CMA o automáticamente vía el programa Coach 6 y Coach 6 Lite. Coach6 reconoce automáticamente cuando es necesario actualizar el sistema en la interface. 4. Requerimientos Para usar LAB con la computadora necesitarás la versión de Coach 6 Lite (libre) o Coach 6 (licencia requerida) versión 6.2 o superior, computadora con procesador Pentium III con sistema Windows 2000/XP/Vista/Windows7/Windows 8 con al menos 192 MB RAM (se recomienda 256 MB), un puerto USB libre. Ambos programas pueden descargarse a través de la página: science.nl. 5. Conexión de la LAB a la Computadora Puede suceder que la comunicación entre la Interface LAB y la computadora se pierda. Si esto sucede se tiene que reinicializar la Interface LAB. Para conectar LAB a la Computadora simplemente conectela a un puerto USB libre. El LED de la interface parpadea por un corto período de tiempo. Esto lo realiza la interface para su inicialización. Windows puede mostrar un mensaje de que un Nuevo dispositivo se ha encontrado. Después de esto la Interface LAB arrancará y abrirá un nuevo proyecto. Automáticamente. La detección automática de la interface LAB puede cambiarse dando click en el ícono en la barra de herramientas y seleccionando la opción Detener. 6. Tips a Problemas Típicos Puede suceder que la comunicación entre l y la computadora se pierda. Si esto sucede se necesitará reiniciar la interface LAB. Esto puede hacerse en dos maneras (en el Software Coach): 1. Cuando no hay comunicación al abrir la Actividad/Resultados y el programa despliega un mensaje de que la Interface LAB no puede inicializarse, entonces desconecte el cable USB y vuelva a conectar a la Interface. Presione la opción Reintentar.. 2. Cuando la comunicación con la Interface se pierde mientras se trabaja con una Actividad/Resultados entonces: De doble click en el panel de la Interface LAB Seleccione la opción Reinicializar Hardware. Esta opción es solamente disponible si la pantalla de panel esta activa LAB. 008 LAB Manual del Usuario 5

6 7. Conexión de Sensores 7.1. Sensores Analógicos Una amplia variedad de sensores pueden conectarse a la inetrface LAB. Pueden conectarse sensores de la marca CMA, Vernier y Texas Instruments. Ambas entradas de la Interface LAB tienen dos rangos de medición: 0 a 5V y 10 a 10V (pueden ser usadas simultáneamente). Por favor note que debido a las limitaciones de voltaje en los puertos USB algunos sensores no trabajan correctamente, vea el apartado III.6.Sensores que no pueden conectarse a la LAB Reconocimiento de Sensores La interface LAB identifica automáticamente los sensores que son conectados a las entradas. La Interface LAB reconoce a los sensores como Inteligentes y de Autoidentificación. Un Sensor Inteligente tiene una memoria con un chip con la información acerca del sensor. A través de un protocolo (I 2 C) el sensor se comunica con la Interface LAB (nombre, cantidad, unidad y calibración) al software. Un sensor de Auto- identificación está equipado con una resistencia específica la cual permite la identificación del sensor de la librería del software. Cuando un sensor es físicamente conectado a una entrada de LAB entonces la interface automáticamente detecta al sensor. Cuando la Interface reconoce los sensores conectados y son del tipo Inteligente o de Autoidentificación entonces el software Coach despliega los valores del sensor. Cuando la interface LAB reconoce que el sensor conectado no se encuentra en la librería entonces aparece un mensaje que dice Sensor desconocido. Será necesario buscar en la librería de sensores y seleccionarlo manualmente. (Vea Anexo II. 2. Detección Automática de Sensores ) Contadores Una entrada de la Interface LAB puede trabajar como contador. Si el sensor el cual genera un pulso como el sensor de radiación Geiger- Müller o el fotopuente con la Polea son automáticamente detectados sensores como contador. La Interface LAB tiene la posibilidad de umbral con contador. Si un sensor genera un pulso como el sensor de radiación Geiger- Müller (CMA art. nr. 0661) o el fotopuente con la polea (CMA art. nr. 0662i), dichos pulsos pueden contarse automáticamente. Si la señal del contador cruza el umbral en una dirección predefinida, el contador se incrementa en una unidad. Algunas veces es útil contar el cambio de la señal de un sensor análogo como LAB Manual del Usuario

7 pulsos, e.j. para medir que tan a menudo una pantalla es refrescada (usando el sensor de luz como contador) o para medir la rapidez a la cual el corazón late (usando el sensor de ritmo cardiaco como contador). Con la Interface LAB es posible definir los sensores analógicos como contadores (Para información detallada consulte los libros Guía a Coach 6 Lite o Guía a Coach 6, los manuales pueden descargarse en la página CMA website science.nl.) II. USANDO LAB CON LA COMPUTADORA Para usar la Interface con la computadora se necesita tener instalado el software Coach 6 Lite o el programa Coach 6 en la computadora (vea I. 4. Requerimientos ). Durante la medición la Interface LAB debe estar conectada a la computadora. Los datos de la medición son transferidos a la computadora. 1. Trabajando con Coach 6 Cuando se trabaja con Coach 6 Lite (6.2 o superior) se puede empezar el trabajo de manera automática. Conecte la Interface LAB en el puerto USB, después la Interface es conectada y empezará el proyecto. Cuando trabaje con Coach 6 (6.2 o superior) se tiene que abrir el botón de comenzar de Windows o doble clikc en el archivo con extensión (*.cma) o (*.cmr). Coach 6 Lite y Coach 6 ofrece un conjunto de Actividades lista a usarse relacionadas con el sensor de temperatura, luz y sonido. El Laboratorio Propio permite la realización de experimentos con los sensores soportados. 2. Detección automática de Sensores en Actividades de LAB En actividades con la Interface LAB, existen dos tipos de iconos de sensores: normal (verde) y detectados(naranjas). Los sensores de iconos normales pueden ser seleccionados de la librería de Sensores y son puestos en la paleta de sensores del software por el usuario. Los sensores detectados son automáticamente son reconocidos por el panel de la interface del software. Estos sensores no pueden alterarse por el usuario porque esta predefinidos internamente por el software. 008 LAB Manual del Usuario 7

8 Cuando un sensor es físicamente conectado a una de las entradas de LAB entonces, dependiendo de la corriente, Coach actúa como sigue: 1. Si no hay icono en el Panel de Entrada Entonces en voltaje es medido y los valores son desplegados en el icono. 2. Si hay un icono normal en el Panel de Entrada Entonces nada pasa, los valores medidos son desplegados en el icono. Cuando un sensor es desconectado de una entrada, Coach actúa como sigue: 1. Si no hay un sensor detectado en el Panel de entrada entonces el icono del sensor detectado desaparece de la interface; 2. Si no es un sensor normal en la entrada del Panel - el sensor normal permanece sin cambios, sin embargo los valores medidos no son desplegados. Cuando el usuario intenta reemplazar un sensor arrastrando un icono normal aparece la pregunta Reemplazar el sensor conectado? aparece en la pantalla de la computadora. Da Sí y reemplaza el icono del sensor. 3. Ejemplo de una medición con LAB y Coach Guiados por este tutorial paso a paso realizaremos la primera medición de temperatura con LAB. Antes de empezar, asegúrese de que el software Coach 6.2 Lite está instalado en su computadora. En este experimento se va a investigar las variaciones de temperatura del agua en un vaso de precipitado. Durante esta medición LAB recopila los datos de temperatura y los datos medidos se muestran en la pantalla en un gráfica, una tabla o como un valor digital. El valor medido también se muestra en el icono del sensor en el panel de la pantalla LAB. Materiales Interface LAB Computadora PC con Coach 6.2 Lite instalado Sensor de Temperatura (CMA art. nr 0511) Vaso de precipitado de 250 ml y 100 ml de agua caliente Procedimiento de Medición 1. Conecte la interface LAB a la computadora. 2. Después de que la interface LAB se detecta Coach 6 Lite se iniciará automáticamente y el proyecto LAB se abrirá. 3. Abra el proyecto Laboratorio Propio y seleccione la actividad de laboratorio propio. 4. Conecte el sensor de temperatura ( CMA art. Nr ) en la entrada 1 de la interface LAB. 5. La interface LAB detecta el sensor de temperatura y su icono aparece en el panel de la pantalla LAB. Puede hacer caso omiso de estos valores arrastrando LAB Manual del Usuario

9 un icono de sensor de la paleta de sensor a la entrada 1 del panel de la pantalla LAB. 6. Haga click derecho en el icono y seleccione la opción Mostrar como Diagrama. Coloque el diagrama en uno de las ventanas vacías. 7. Haga click derecho en el icono y seleccione Mostrar como Tabla. Coloque la tabla en uno de las ventanas vacías. 8. Haga click derecho en el icono y seleccione Mostrar como Valor. Coloque el valor en uno de las ventanas vacías. 9. Determinar la temperatura ambiente. 10. Llene un vaso de precipitado con agua caliente y coloca el sensor de temperatura dentro del agua. 11. Presione sobre el botón de Configuración de Mediciones y configure a 3 minutos y frecuencia de 50 por segundo. 12. Presione sobre el botón de Comenzar y comienza la medición. 13. La medición se detiene después de que el tiempo es alcanzado o presione el botón rojo Detener. 14. Analiza los datos medidos. Todo el procesamiento y análisis de datos están disponibles en el botón de Menú. 008 LAB Manual del Usuario 9

10 III. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LA INTERFACE LAB 1. Conexión a la Computadora La interface LAB es conectada a la computadora vía el puerto USB (compatibilidad USB 1.0, USB 1.1 y USB 2.0), Transferencia Máxima 64 kb/s. 2. Fuente de Poder LAB se alimenta de la fuente de alimentación USB. Debido a esto la calidad de la fuente de alimentación de 5V para los sensores depende de la calidad de la USB (puede variar de un equipo a otro). Fuente de poder 5V Máxima Corriente V (la calidad de la corriente de salida depende de la computadora Al menos 40 ma es necesaria para la alimentación del sensor. Arriba de 440 ma está normalmente disponible, pero dependido de el hardware de la computadora y otros dispositivos USB conectados a la computadora. Consumo de energía sin sensores conectados max. 60 ma. 3. Conversión Analógica a Digital LAB utiliza un convertidor analógico digital de 12 bit(adc). La resolución de 12 bits da como resultado una resolución de 1,2 mv para el rango de V y 5 mv para el rango de V. La velocidad máxima de la muestra depende del número de canales utilizados en la interface y la forma en que se utilizan los canales. En el modo normal, la interface puede tomar una muestra cada 100 µs. Esto significa que un canal puede ser muestreado a 10 khz y dos canales puede ser muestreado a 5 khz. Intervalos de muestra pueden ser elegidos en unidades de 100 µs, así posibles tasas son: 10 khz, 5 khz, 3,3 khz, 2,5 khz, 2,0 khz, 1,67 khz etc. En el modo rápido, la Interface toma una muestra cada 25 µs (frecuencia de muestreo: 40 khz). Durante el modo rápido sólo un sensor / actuador se puede conectado. La operación de Contador es posible para un canal a la vez. El canal se controla cada 200 µs para determinar si la señal ha pasado el valor umbral establecido (arriba o abajo). Esto significa que el ancho mínimo de un impulso que debe ser contado es 200 µs. La frecuencia máxima de una señal para ser contado es 2,5 khz en el caso de una señal simétrica. Operación Contador no está disponible en el modo rápido LAB Manual del Usuario

11 4. Memoria La interface LAB está equipada con memoria flash (no volátil), que contiene el sistema operativo interno (firmware). La memoria flash puede ser reescrita para actualizar el firmware. Para el almacenamiento en buffer de datos muestreados, LAB está equipada con 32 KB de memoria RAM que pueden contener máxima muestras. 5. Entradas Las entradas 1 y 2 se utilizan para sensores analógicos, los conectores BT trabaja de de la siguiente manera: Pin Entrada analógica1 y 2 Right-hand connector 1 Vin 2 Tierra 3 Vres 1 /I2C 3 data 4 Auto-ID 2 /I2C 3 clock 5 +5 V DC 6 Vin-low Nota: La entrada BT tiene dos señales Vin (pin 1) y Vin (pin 6). La entrada de Voltaje del pin 1 es - 10V a + 10V, y para el pin 6 es 0 a +5V. En el software Coach es posible seleccionar el rango i.e. seleccionar el pin de que señal será tomada.(vea la palabra rango de entrada ). El rango estandar es 0 a +5 V (pin 6). Para conectar sensores con 4-mm plugs vía el adaptador rt. nr 0519 rango standard 0 a +5 V (pin 6) debe ser seleccionado. Vin Vin-low Entradas Entrada 1, Entrada 2 Entrada 1, Entrada 2 Rango de Entrada -10 a +10 V 0 a +5 V Resolución(12 bit) 5 mv 1.2 mv Presición 1 % 1 % Impedancia de Entradace 100 kω 100 kω 1 Vres - Voltaje de Referencia de salida (Resistencia 15 kω) para mediciones. 2 Auto ID Conector con una Resistencia 10 kω) - Auto ID sensor. Las entradas BT tienen la posibilidad de reconocimiento automático de sensores. 3 Para la comunicación (I 2 C) entre LAB y sensores inteligentes. 008 LAB Manual del Usuario 11

12 6. Sensores que pueden usarse con LAB En principio, todos los sensores de CMA, Vernier y Texas Instruments pueden trabajar con LAB, pero para algunos sensores la precisión puede verse afectada debido a la calidad de la fuente de alimentación USB (ver detalles más abajo). Note que esto no depende de la interface LAB, pero el puerto USB puede diferir de computadora a computadora Requerimientos Máximos En algunas ocaciones pueden surgir poblemas con las comunicaciones con los sensores debido a la alimentación. Los puertos USB de la computadora están garantizados para suministrar al menos 100 ma por puerto (la mayoría de las computadoras suministrar hasta 500 ma sin problemas). Debido a que la interface utiliza hasta 60 ma, 40 ma están disponible para los sensores. Algunos sensores utilizan más de 40 ma como el sensor de CO2 0660i. Para la mayoría de las computadoras, esto no va a causar ningún problema, pero algunos equipos no proven más energía. Si este problema se produce un concentrador USB se puede utilizar. Algunos sensores necesitan más de 40 ma por un período corto de tiempo. En la mayoría de los casos esto no causará ningún problema, pero con algunos sensores un restablecimiento (reset de la interface) funcionara. Después de la interface se ha restablecido la interface volverá a funcionar con normalidad. El software Coach automáticamente reestablecera la conexión a la interface. Si esto sucede, usted puede notar un retraso de varios segundos y el LED en la Interface LAB se encenderá por un corto tiempo cuando se restablece la interface. Los sensores de CMA que puedan causar un restablecimiento de la interface son: Presión Sanguínea 0377i, Sensor Colorímetro 03581, Sensor de fuerza 0663i, Sensor de Iones 039x, 0313i Sensor Oxido Reducción y Sensor Espirómetro 0378i. Tenga en cuenta que esto depende de la fuente de alimentación USB y puede diferir de una computadora a otra. En algunas computadoras un reinicio se puede producir cuando otros sensores están conectados Calidad del puerto USB Los puertos USB garantizan tener el 5 V de alimentación entre 4,35 V y 5,25 V, por lo que la fuente de alimentación no siempre proporciona exactamente 5 V. Debido a que la fuente de alimentación para los sensores se deriva directamente de la fuente de alimentación USB. Normalmente, si la fuente de alimentación de 5 V no es exactamente 5 V (poco más baja o más alta), esta puede influir en el máximo de medición de los sensores conectados. Por ejemplo, si el suministro de 5 V es un poco inferior a 5 V, un sensor de fuerza que normalmente puede medir fuerzas de hasta 60 N A continuación, sólo medira fuerzas de hasta por ejemplo, 57 N LAB Manual del Usuario

13 Aunque los valores máximos de los sensores se verán afectados, para la mayoría de los sensores no se verán afectados: la salida de la mayoría de los sensores no es dependiente del valor exacto de la alimentación de 5 V en el rango de medición normal y las calibraciones no se verá afectada. Para algunos sensores esto no es del todo cierto y la salida de estos sensores se ve afectada por el valor exacto de la fuente de alimentación 5 V. Estos sensores parecen funcionar normalmente, pero la precisión de estos sensores pueden ser degradados y surgir posible ruido en la fuente de alimentación USB. Estos son los siguientes a lo que les puede ocurrir tal situación: Sensor de posición angular 013i, sensor de carga 0361i, sesnor colorímetro 03581, sensor de conductividad 0382, Sensor de oxígeno disuelto 0376, sensor de presión de gas 0341 (influencia muy pequeña), ritmo cardíaco Sensor 027i (tiene que reajustar después de una fluctuación), sensor de campo magnético 024 y sensor de humedad relativa LAB Manual del Usuario 13

14 Garantía: La interface LAB está garantizada de defectos en la elaboración de sus materiales y su proceso de manufactura por un periodo de 12 meses a partir de su compra y su garantía está sujeta a el buen uso bajo las condiciones descritas en su uso y mantenimiento descritas en este manual Nota: Este producto es usado para propósitos educativos solamente. No es apropiado para uso industrial, médico o de aplicaciones comerciales. Rev. 10/12/ LAB Manual del Usuario