29 de Octubre de 2009 Cd de México Crowne Plaza WTC
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Mediciones para No Programadores Elizabeth Solís Ingeniera de Mercadotecnia
Agenda • • • • • • •
Instrumentación Virtual Adquisición de Datos NI CompactDAQ Software para DAQ Entrada/Salida Analógica Contadores Disparos 3
Caso de Estudio. Sistema Medidor de Lubricidad para DUBA Reto: Construir un sistema reciprocante de alta frecuencia (HFRR por sus siglas en ingles) que cumpliera con los requisitos de la norma ASTM 6079 en el menor espacio y costo posible. Solución: Sistema basado en computadora que permitió centralizar la instrumentación de diferentes sensores y ejecutar simultáneamente dos controles de lazo cerrado (posición y temperatura).
Productos NI utilizados: •LabVIEW •NI CompactDAQ
Beneficio Principal: Reducción de tamaño y costos de implementación
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¿Que es Instrumentación Virtual? Instrumentos Tradicionales
Procesador
Soluciones de Medición y Automatización basados en PC definidos por usuarios
Despliegue
RAM
Fuente de Energía
ROM
Disco duro
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¿Qué es Instrumentación Virtual? Servicios de Medición & Software de Aplicación
Hardware Modular
Sensores o Unidad Bajo Prueba (UUT)
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Ejemplos de Aplicaciones Monitoreo o Registro de Datos Casual Ejemplo: Mediciones ocasionales en el laboratorio
Transferencia de Señales Ejemplo: Monitoreo de la salud de puentes
Actualizaciones Puntuales Ejemplo: Manejo de relés
Estímulo/Respuesta Ejemplo: Simulación HIL para coches híbridos
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Adquisición de Datos
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Adquisición de Datos basada en PC
Transductor
Señal
Acondicionamiento de Señal
DAQ
Software
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¿Qué es un Transductor? Fenómeno Físico
Señal Transductor o Sensor
Un transductor o sensor convierte un fenómeno físico a señales eléctricas que un sistema de medición DAQ puede medir. 10
¿Qué es un Transductor? Fenómeno Temperatura
Luz
Transductor/Sensor Termopares (RTDs) Termistores Foto sensores
Sonido
Micrófono
Fuerza y Presión
Galgas extensiometricas Transductores piezoeléctricos Potenciómetros Decodificador óptico Medidores de Flujo rotacionales y ultrasónicos Electrodos pH
Posición y Desplazamiento Fluidos pH
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Acondicionamiento de Señal Señales de alto voltaje y la mayoría de los sensores requieren acondicionamiento de señal para leer la señal apropiadamente Acondicionamiento de Señal Sensores/Señales Termopares
Amplificación, Linearización, Compensación de Punta Fría, Filtro
RTDs
Excitación de corriente, Linearización, Filtro
Galgas extensiometricas
Excitación de Voltaje, Configuración de Puente, Linearización, Filtro
Alto Voltaje
Aislamiento
Dispositivo DAQ 12
Opciones de Acondicionamiento de Señal CompactDAQ
Acondicionamiento de Señal Modular
CompactRIO
SCXI
Acondicionamiento de Señal Integrado
Instrumentos PXI
Serie SC
Serie USB-9200 13
Opciones de Hardware DAQ Ethernet
Distribuido
Escritorio
PXI
Portátil 14
El Hardware de Hoy: NI CompactDAQ ADCs Avanzados
USB 2.0 de Alta Velocidad
Acondicionamiento de Señal Integrado Conectividad Directa de Sensores
Más de 40 Módulos de E/S
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Tecnología USB de National Instruments Escritura a disco a Alta Velocidad Paralela
USB STC-2 Temporización y Disparo
NI CompactDAQ Chassis Backplane 16
Módulos de Auto – Detección y Control
DAQ Integrado: Conectividad y Acondicionamiento de Señal Acondicionamiento de Señal Integrado
Exactitud Garantizada Calibración detectable NIST
Conexión directa a sensores industriales y actuadores
Barrera de Aislamiento para Señales Seguridad, inmunidad a ruido,
ADC Delta – Sigma de 24 bits Disponible Señales DSA, TEDS habilitado, Filtros antialiasing integrados
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¿Por qué el Software es Importante? Costo Total de la Aplicación de Medición = Precio
36%, Precio de HW y+SW de HW Precio
Precio Visible
de SW + Costo de Desarrollo 64%, Costo de Costo Oculto Tiempo de Desarrollo
Source: National Instruments Survey of Data Acquisition Customers and Prospects 2005
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Opciones de Software DAQ Software de Pruebas y Administración de Datos NI TestStand, DIAdem Herramientas Interactivas
LabVIEW SignalExpress
Software de Desarrollo de Aplicaciones LabVIEW
LabWindows/ CVI
Measurement Studio
Desarrollo Gráfico
Desarrollo ANSI C
Componentes Visual Studio
Servicios de Medición y Control: NI-DAQmx
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Servicios de Medición – NI-DAQmx • API de fácil uso
Funciones Polimórficas Generación Automática de Código
• Arquitectura de Controlador Mejorada
Mediciones multihilo Calibración instantánea 20x más rápida para operaciones de un solo punto Generación de Código
LabVIEW Asistente DAQ Administrador de Configuración
API Motor de Controlador
Hardware
NI-DAQmx Servicios de Medición y Control 20
Measurement & Automation Explorer (MAX) Ventanas de panel integrados
Creación de tareas y canales
Configuración de dispositivo y administración de conexión
Diagramas de conexiones de señales
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DAQ con LabVIEW SignalExpress • Fácil registro y análisis de mediciones sin programación • Rápida configuración de sistemas de registro con tecnología USB plug and play • Conexión a +250 dispositivos DAQ, +400 instrumentos y 1,000s sensores
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DEMO ¡Adquiera Datos con 3 clics!
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Medición de Señales Analógicas de Entrada Factores Importantes a Considerar • Arquitectura – multiplexada vs muestreo simultaneo • Tasa de Muestreo • Exactitud
Resolución Exactitud Absoluta Rango y amplificación Ruido y Filtros
• Sensores y Mediciones de Alto Voltaje
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Entrada Analógica – Arquitecturas Multiplexadas Canal 0
Canal 0 MUX
ADC
AMP
Canal 1
Canal 1
Muestreo Simultaneo Canal 0
AMP
ADC
Canal 0 Canal 1
Canal 1
AMP
ADC
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Resolución VS Exactitud • Resolución
Una propiedad del ADC
• Exactitud
E
R
Una especificación del dispositivo completo DAQ Incluye varios componentes y factores
• • • •
Error no linear de ADCs Temperatura Ruido de Sistema Ganancia de amplificador y errores offset
• Mayor resolución no siempre igual a mayor exactitud!
Busque la especificación Absolute Accuracy
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Entrada Analógica – Rango y Amplificación
ADC
Señal 10 mV
Resolución: 16-bit Rango: ± 10 V
32 niveles de resolución
SIN AMPLIFICACIÓN
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Entrada Analógica – Rango y Amplificación 65,536 niveles de resolución
AMP X100 Señal 10 mV
ADC Resolución: 16-bit Rango: ± 10 V
CON AMPLIFICACIÓN ** La Amplificación optimiza la resolución sobre el rango de medición **
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Salida Analógica – Consideraciones • Exactitud: resolución de convertidor digital – analógico (DAC) • Tasa actualizada: fijar tiempo y forma de onda de frecuencia • Rango: salida de voltaje/corriente ajustable Canal 0
DAC
Canal 0 Canal 1
Canal 1
DAC
• 16-bit • 100 kS/sec • ±10 VDC, 0–20 mA 29
E/S Digital – Terminología • Terminología General
Bit – La unidad más pequeña. Cada bit es 1 o 0. Línea – Una señal individual en un puerto. Bit se refiere a los datos transferidos. Línea se refiere al hardware. Puerto – Una colección de líneas digitales .
• CompactDAQ digital E/S
Hasta 10 MHz digital de E/S Hasta 256 líneas digitales de E/S Sincronización con AI y AO
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Contadores – Aplicaciones • Conteo de bordes
Conteo simple de bordes Medición de Tiempo
• Generación de Pulsos
• Medición de Frecuencia • Medición de Posición • Medición de codificador de cuadratura
Generación de Pulsos Sencillo Generación de Tren de Pulsos
• Medición de Pulsos
Medición de Periodo Medición de Ancho de Pulso 31
Disparo – Digital Señal Adquirida
Señal de Entrada
Señal de Disparo
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Disparo – Analógico Señal Adquirida
Señal de Entrada
Umbral del disparo Señal de Disparo
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El Software más utilizado para DAQ y Control de Instrumentos NI - LabVIEW Microsoft - Visual Basic Microsoft - Visual C++ The MathWorks, Inc. MATLAB® NI - LabWindows CVI Agilent - VEE
Survey: 2005 Global Product Awareness Tracking Study. Thinking of data acquisition and instrument control software, which of the following software packages do you use the most? Responses receiving less than 4% of mentions are not reported in the chart above. Other and none are not reported in the chart above. Total respondents=1006, Margin of error +/- 2.59%.
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El ambiente de LabVIEW Panel Frontal – Interface de Usuario Diagrama de Bloques – Lógica de Programas
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DEMO ¡Obtenga mediciones en minutos con NI LabVIEW y CompactDAQ!
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Comunidad de LabVIEW • Más de 70,000 miembros en los Foros de Discusión • Más de 200 Grupos de Usuario en el Mundo • Cientos de agregados de LabVIEW ni.com/labviewzone
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¿Preguntas? ni.com/daq ni.com/labview
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Agenda del Resto del Día
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