Sistema de medición. LabView

Transcripción

1 Sistema de medición El análisis de los desvanecimientos temporales hace obligatorio la observación del enlace por intervalos de tiempo bastante largos, a una tasa de muestreo tal que los desvanecimientos sean perceptibles, es decir, que se pueden captar hasta los desvanecimientos más breves existentes. Lo anterior nos fuerza a desarrollar instrumentos de adquisición de datos automáticos, ya que dicha labor es imposible de llevar a cabo mediante pruebas estáticas. Existen diversas herramientas en el mercado que pueden efectuar esta tarea, por ejemplo, la utilización de una interfaz GPIB conectada a un analizador de espectros, medidores de potencia, Matlab conectado a una tarjeta adquisidora de datos, etc. En el presente trabajo se utilizará el medidor de potencia Frankonia Power Meter PMS Este equipo trabaja sobre la plataforma virtual LabView de National Instruments, donde se desarrollan instrumentos virtuales destinados a controlar los dispositivos, adquirir y almacenar datos. LabView LabView es un lenguaje de programación gráfico orientado al diseño de sistemas de adquisición de datos, instrumentación y control. LabView permite diseñar interfaces de usuario mediante una consola interactiva basada en software. Usted puede diseñar especificando su sistema funcional, su diagrama de bloques o una notación de diseño de ingeniería. LabView es a la vez compatible con herramientas de desarrollo similares y puede trabajar con programas de otra área de aplicación, como por ejemplo Matlab. Tiene la ventaja de que permite una fácil integración con hardware, específicamente con tarjetas de medición, adquisición y procesamiento de datos. Cuando se diseñan programas en LabView, se está trabajando siempre bajo un VI, es decir, un instrumento virtual. Entre sus principales características es posible destacar: - Se pueden crear VI s a partir de especificaciones funcionales. - Estos VI s pueden utilizarse en cualquier otra aplicación como una sub-función dentro de un programa general. - Los VI's se caracterizan por ser un cuadrado con su respectivo símbolo relacionado con su funcionalidad. Se exhiben entradas con su color de identificación de dato (tipo de dato), poseen una o varias salidas. - Permiten ser programados en un lenguaje sencillo mediante diagramas de bloques. La programación G (gráfica) de LabView consta de un panel frontal y un panel de código (diagrama de bloques). En el panel frontal es donde se diseña la interfaz de usuario y se ubican los controles e indicadores. En el panel de código se encuentran las funciones. Cada control que se utiliza en la interfaz tiene una representación en el panel de código, igualmente los indicadores necesarios para entregar la información procesada al usuario tienen un icono que los identifica en el panel de código o de programación. Los controles pueden ser booleanos, numéricos, strings, un arreglo matricial de estos o una combinación de los anteriores; y los indicadores pueden ser como para el caso de controles pero pudiéndolos visualizar como tablas, gráficos en 2D o 3D, browser, entre otros. Para instalar esta plataforma, basta con ejecutar el setup del CD nº1 de LabView 6.1 de acuerdo a las instrucciones y consejos expuestos en pantalla. 1

2 Frankonia Power Meter PMS Frankonia Power Meter es, tal como indica su nombre, un medidor de potencia cuyos resultados son entregados (vía puerto serial) en la pantalla de un PC donde se haya instalado el software necesario. Las especificaciones entregadas por el fabricante corresponden a: Figura 1: Frankonia Power Meter Tabla 1: Especificaciones Frankonia Power meter. PMS1080 Frequency range 10 khz to 500MHz Measuring range min 10nW - 0,5W (-50,,,,+27 dbm) Accuracy ± 1 db (0,5 db typical) VSWR 1,25 RF-Impedance 50 Ω max. Input level <1 W (30 dbm) Interface to PC RS 232 (9 -pol Sub D, female) Interface to further RS 232 three PMS (9 -pol Sub D, male) Signal Input N-Buchse Dim. (LxWxH) 164 x 105 x 34 [mm] Weight about 600 gr Voltage Supply 7,5 V with external power supply Included accesory External power supply Interface cable, software, LabView-driver, manual Fuente: 2

3 El fabricante entrega un CD con un programa llamado PMS1080. Dicho programa sólo permite visualizar en un display la potencia medida por el instrumento. Excluye completamente el despliegue gráfico o el almacenamiento de los datos. Para resolver el problema se desarrolló un nuevo instrumento virtual que fue denominado mediciones.vi Este instrumento opera sobre el que entrega Frankonia. Software de adquisición de datos. Tal como se indicó con anterioridad, se utilizó LabView y del módulo adquisidor de datos por puerto serial Frankonia. A continuación se detalla el procedimiento para instalar el software y chequear su buen funcionamiento. A) Instalación del Software. Antes de realizar las mediciones, es necesario instalar LabView y los drivers de Frankonia. Para ello se debe realizar el siguiente procedimiento: a. Instale el CD nº1 de LabView. Acepte las opciones por defecto. Se recomienda realizar una instalación completa. No es necesario instalar el segundo CD. b. Instale el CD de Frankonia. Acepte las condiciones por defecto. c. Al instalar Frankonia se creó un directorio llamado PMS1080. Copie la librería PMS_108X.llb en el directorio C:\Archivos de programa\national Instruments\LabView 6.1\instr.lib\. B) Chequeo de controladores de Frankonia. Si realizó correctamente los pasos antes descritos, el sistema debería estar funcionando correctamente. De todas formas, se recomienda llevar a cabo la siguiente prueba: Conecte un generador de señales a la entrada de Frankonia. Recuerde que la máxima entrada es de 30 dbm! Ejecute el archivo PMS1080.exe disponible en C:\PMS1080. Seleccione dirección 1 y el puerto correspondiente al cual está conectado vía puerto serial. En pantalla debería aparecer una lectura de potencia. Esta pantalla corresponde al software entregado por el fabricante. De no ser así, compruebe que Frankonia esté enchufado. Verifique que la dirección y puerto sean los correctos. Asegúrese de no haber borrado la librería PMS_108X.llb. del directorio C:\PMS1080. Si aún no logra los resultados esperados, la falla puede tener tres posibles motivos: Los controladores del instrumento no fueron bien instalados (CD de Frankonia). Existe un problema con el puerto serial. Existe un problema con el Frankonia Power Meter. La solución más optimista consiste en reinstalar el CD de Frankonia. Antes de llevarla a cabo conviene desinstalar la aplicación. Nótese que se elimina la posibilidad de error en LabView ya que el software entregado por el fabricante es independiente de esta plataforma de instrumentos virtuales. C) Chequeo del funcionamiento de LabView. Una vez que se ha verificado el funcionamiento de los controladores de Frankonia, es posible adquirir y guardar los datos de las mediciones. Para ello debe ejecutar el archivo mediciones.vi. A continuación se exhibe una captura del panel frontal del instrumento virtual creado para este trabajo: 3

4 Figura 2: Panel frontal del instrumento virtual. En el panel frontal de la figura se pueden distinguir los siguientes elementos: Integration Time: Corresponde al tiempo de promediación de las muestras. El fabricante entrega dos opciones: short (10[ms]) o long (100[ms]). Puerto: Define el puerto de comunicaciones con el Frankonia Power Meter. Address: Corresponde a la dirección física seteada en la parte posterior del Frankonia Power Meter. La opción a utilizar corresponde al valor 1, que implica que no existen módulos conectados en cascada. Power: Botón de encendido del instrumento virtual. Archivo destino: Ruta completa al archivo en que se guardarán los datos, por ejemplo, C:\medidiones\prueba.txt Ruta descripciones: Ruta completa al archivo en que se guardará el texto ingresado en los campos de fecha, posición y comentarios adicionales. Si se selecciona la misma ruta del archivo destino, ellos pasarán a ser encabezado del mismo. HF: Muestra la lectura instantánea medida por el Frankonia Power Meter. Status: Muestra el estado de la medición. Indica error de conexión serial no establecida. A continuación se presenta el diagrama del instrumento virtual. 4

5 Figura 3: Diagrama de bloques del instrumento virtual. Para almacenar los datos debe realizar el siguiente procedimiento en el panel frontal: 1. Ingrese la ruta del archivo destino y de las descripciones. Agregue los comentarios donde corresponda. 2. Seleccione el tipo de integración, puerto y address. 3. Presione Power. Se encenderá un led verde. 4. Presione el botón RUN de LabView Para detener la medición presione STOP desde la barra de herramientas de LabView. 5

6 Descripción del diagrama de bloques del instrumento virtual Como se indicó anteriormente, el instrumento virtual entregado por el fabricante del medidor de potencia PMS1080 no permite el almacenamiento de datos. Se recurre, entonces, a crear un nuevo instrumento virtual llamado mediciones.vi que entrega al sub-vi del fabricante los parámetros necesarios para su funcionamiento (puerto, dirección, etc..), almacenando en archivo y desplegando gráficamente el valor de retorno. En la figura 2.12 es posible identificar un cuadrado con el nombre PMS1080, correspondiente al módulo del fabricante. Este módulo se incluye dentro de un bucle representado por el rectángulo terminado en flecha (borde gris). El bucle es el encargado de entregar en cada ciclo los parámetros al PMS1080 y luego almacenar en un arreglo el resultado (además de ingresarlo al gráfico). En cada ciclo del bucle se almacena el dato correspondiente mediante el bloque export to txt file representado por un disquette junto a las letras TXT. La variable booleana conectada a él indica que el almacenamiento se realizará en formato ASCII La condición del bucle está dada por el led power del panel frontal: mientras esté encendido seguirá adquiriendo muestras. 6