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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1

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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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Entérese de las Novedades NI Noticias Últimas Noticias Novedades Lanzamientos Próximos Eventos Notas Técnicas Cursos y Capacitación

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Agenda del Resto del Día

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