Post on 12-Dec-2015
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Instituto Tecnológico de Huatabampo
Reporte de
Practicas
Maestra:
Ing. Carolina Ayala Lugo
Materia:
Instrumentación Virtual
Alumno y No Control:
Jorge Afredo Guerrero Aviti…12600169
Carrera:
Ingeniería Mecatrónica
Huatabampo Sonora a 09 de septiembre de 2015
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CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 3
OBJETIVOS GENERALES DE LA UNIDAD ........................................................... 3
MARCO TEORICO .................................................................................................. 3
DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS ................................................................ 144
OBSERVACIONES: .............................................................................................. 35
CONCLUSIONES .................................................................................................. 35
DATOS CONSULTADOS ...................................................................................... 36
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INTRODUCCIÓN
Labview es un entorno grafico de programacio. El lenguaje utilizado para programar
en el se llama “Lenguaje G, donde la “G” simboliza que es un lenguaje de tipo
gráfico. Los programas desarrollados en Labview se llaman VI´s (Virtual
Instruments), su origen provenía del control de instrumento.
Labview tiene un entorno de programación gráfico, por lo que los programas no se
escriben, sino que se dibujan, una labor facilitada gracias a que Labview consta de
una gran cantidad de bloques prediseñados.
OBJETIVOS GENERALES DE LA UNIDAD
Manejar software de programación grafica para la construcción de diagramas
eléctricos utilizados en instrumentación virtual.
Analizar y aplicar los elementos que intervienen en un sistema de control
asistido por computadora.
Ver las ventajas de la instrumentación virtual sobre la convencional.
Realiza la integración de instrumentos virtuales para los sistemas de
medición y control, de variables de proceso y acceso remoto
MARCO TEORICO
LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)
es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje
de programación visual gráfico. Recomendado para sistemas hardware y software
de pruebas, control y diseño, simulado o real y embebido, pues acelera la
productividad. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que
es lenguaje Gráfico.
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Este programa fue creado por National Instruments (1976) para funcionar sobre
máquinas MAC, salió al mercado por primera vez en 1986. Ahora está disponible
para las plataformas Windows, UNIX, MAC y GNU/Linux. La penúltima versión es
la 2013, con la increíble demostración de poderse usar simultáneamente para el
diseño del firmware de un instrumento RF de última generación, a la programación
de alto nivel del mismo instrumento, todo ello con código abierto. Y posteriormente
la versión 2014 disponible en versión demo para estudiantes y profesional, la
versión demo se puede descargar directamente de la pagina National Instruments.
Los programas desarrollados con LabVIEW se llaman Instrumentos Virtuales, o VIs,
y su origen provenía del control de instrumentos, aunque hoy en día se ha
expandido ampliamente no sólo al control de todo tipo de electrónica
(Instrumentación electrónica) sino también a su programación embebida,
comunicaciones, matemáticas, etc. Un lema tradicional de LabVIEW es: "La
potencia está en el Software", que con la aparición de los sistemas multinúcleo se
ha hecho aún más potente. Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de
desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no sólo en ámbitos de Pruebas, Control y
Diseño) y el permitir la entrada a la informática a profesionales de cualquier otro
campo. LabVIEW consigue combinarse con todo tipo de software y hardware, tanto
del propio fabricante -tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y
otro Hardware- como de otros fabricantes.
Como se ha dicho es una herramienta gráfica de programación, esto significa que
los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Al
tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la
creación del proyecto, con lo cual en vez de estar una gran cantidad de tiempo en
programar un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos tiempo y
dedicarse un poco más en la interfaz gráfica y la interacción con el usuario final.
Cada VI consta de dos partes diferenciadas:
Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos para
interactuar con el usuario cuando el programa se está ejecutando. Los
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usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo
real(como van fluyendo los datos, un ejemplo sería una calculadora, donde
tu le pones las entradas, y te pone el resultado en la salida). En esta interfaz
se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser botones,
marcadores etc..) e indicadores (los usamos como salidas, pueden ser
gráficas ....).
Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho, donde se define
su funcionalidad, aquí se colocan íconos que realizan una determinada
función y se interconectan (el código que controla el programa --. Suele haber
una tercera parte icono/conector que son los medios utilizados para conectar
un VI con otros VIs.--
En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores, donde cada
uno de estos elementos tiene asignado en el diagrama de bloques una terminal, es
decir el usuario podrá diseñar un proyecto en el panel frontal con controles e
indicadores, donde estos elementos serán las entradas y salidas que interectuaran
con la terminal del VI. Podemos observar en el diagrama de bloques, todos los
valores de los controles e indicadores, como van fluyendo entre ellos cuando se
está ejecutando un programa VI.
La Figura 1 muestra un Diagrama de Bloques de un programa en el que se genera
un array de 100 elementos aleatorios, a continuación se hace la FFT de este array
y se muestra en una gráfica:
Figura 1
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El PC es el instrumento:
Los sistemas tradicionales de automatización y medida consisten en instrumentos
específicos para tareas específicas. Normalmente se está obligado a diseñar el
sistema desde cero y ello conlleva poseer un buen conocimiento de
programación de ordenadores. Se puede decir que en los sistemas tradicionales
el hardware define el sistema.
Todo esto cambia usando el concepto de instrumentos basados en ordenador o
instrumentos virtuales. De este modo se pueden diseñar sistemas de
automatización y medida de bajo costo. La programación gráfica con Labview
permite a los no programadores un método fácil para implementar aplicaciones
complejas de test, medida y automatización. Con Labview el software define el
sistema.
Instrumentos virtuales
Los ficheros generados con Labview se llaman Instrumentos Virtuales, VIs. Cada VI
se compone de dos partes principales: el panel frontal (front panel) o interface
con el usuario y el diagrama de bloques (block diagram) o código fuente y una
tercera parte el icono y conector (icon and connector)
Figura 1. Panel frontal. Figura 2. Diagrama de bloques
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El panel de control es el interfaz de usuario con el VI, en él tendremos controles de
entrada, visualizadores de salida, cuadros de diálogo, etc... El diagrama de bloques
es el código gráfico del VI. En la figura se pasa un valor entre 0 y 100 mediante el
botón de control (se simula una temperatura entre 0 y 100º C) este valor se muestra
en un visualizador tipo termómetro y se convierte a grados Fahrenheit cuyo
resultado se muestra en otro visualizador tipo termómetro.
El icono y rejilla de conexión se localiza en la esquina superior derecha de las
ventanas del panel de control y diagrama de bloques.
El icono es lo que se ve en un diagrama de bloques cuando se utiliza un VI como
subVI.
La rejillla de conexión se utiliza para dotar al icono de entradas y salidas
relacionadas con las entradas y salidas del VI para utilizar el icono en otro VI.
SubVIs: Reutilización de código de bloques de programa y construcción de
jerarquías. Normalmente, al diseñar una aplicación Labview, se comienza desde el
VI más general definiendo las entradas y salidas de la aplicación. Después se crean
subVIs que realizan tereas más sencillas dentro del VI general. Este método de
diseño es una de las ventajas de Labview. Se pueden diseñar fácilmente
aplicaciones complejas utilizando una estructura jerárquica y usando elemetos
comunes varias veces dentro de la aplicación.
El uso de subVIs permite realizar aplicaciones fáciles de comprender, depurar y
mantener.
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Figura 3. VI y subVIs.
El entorno LabVIEW
Los elementos básicos en el entorno LabVIEW son los menús (en la parte superior
de las ventanas del panel frontal y diagrama de bloques) la barra de herramientas
y las paletas flotantes que se pueden colocar en cualquier parte de la pantalla.
Figura 4. Barra de menús y herramientas.
En la barra de menús tenemos las siguientes opciones:
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File: Las opciones de este menú son para realizar las operaciones estándar con
archivos como Abrir, Guardar, Imprimir, Salir...
Edit: Operaciones de edición en el VI, como Cortar, Copiar, Pegar, Búsqueda...
Operate: Control de la ejecución del archivo activo, como Ejecutar, Parar, Cambiar
a Modo de Ejecución...
Tools: Varias utilidades como Guía de Soluciones DAQ, Historial del VI...
Browse: Menú para ver diversos aspectos del VI actual, como archivos que
llaman al VI, los subVIs que utiliza este VI, Puntos de Ruptura...
Window: Acceso y personalización de diferentes vistas del VI, como Ver Diagrama,
Ver Lista de Errores, y opciones para las paletas y ventanas
Help: Acceso a varios tipos de ayuda como Ayuda LV, ejemplos de VIs y
enlaces a los recursos de ayuda de National Intruments en internet.
La barra de herramientas consta de los siguientes botones (ver la figura 4):
Run: Ejecución del VI.
Continuous run: Ejecución continuada del VI.
Abort Button: Parada en mitad de la ejecución del VI.
Pause: Parada momentánea en la ejecución del VI.
Execution Highlighting: Esta opción se utiliza durante la depuración del VI para
ver cómo fluyen los datos de nodo a nodo.
Step Into: Ejecución paso a paso en la depuración que entra dentro de un diagrama
de bloques de cualquier nodo (subVI, estructuras...) para ejecutarlo también paso
a paso.
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Step Over: Ejecución paso a paso que ejecuta completamente un nodo sin entrar
en él.
Step Out: Salir de la ejecución paso a paso en el modo de depuración.
Font Control: Menú desplegable para controlar las fuentes del VI.
Align Objects: Menú desplegable para alinear componentes seleccionados en el
panel frontal o diagrama de bloques.
Distribute Ojects: Menú desplegable para distribuir componentes seleccionados en
el panel frontal o diagrama de bloques.
Reorder Objects: Menú desplegable para reordenar componentes seleccionados
en el panel frontal o diagrama de bloques.
Paleta de Herramientas (Tools Palette):
La paleta de herramientas está disponible tanto en el panel de control como en
el diagrama de bloques para modificar sus contenidos. Se llama herramienta a un
modo especial de operación del puntero del ratón. El cursor toma el aspecto del
icono de la herramienta seleccionada en la paleta. Se utilizan las herramientas
para operar y modificar los contenidos del panel de control y del diagrama de
bloques.
Al habilitarse la selección automática de herramienta, cuando se mueve el
cursor sobre los diferentes objetos en el panel frontal o diagrama de bloques,
LabVIEW selecciona automáticamente la herramienta correspondiente de la
paleta.
Cada icono de la paleta cambia el comportamiento del cursor en LabVIEW,
con lo que se puede posicionar, operar y editar las diferentes tareas de los
VIs.
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Paleta de Controles (Controls Palette):
Para generar el panel frontal se colocan controles e indicadores de la paleta de
controles. Cada icono representa una subpaleta, la cual contiene controles para
colocar en el panel frontal.
Un control es un objeto que utiliza el usuario para interactuar con el
VI, introduciendo datos o controlando el proceso. Unos ejemplos
sencillos de controles son los botones, controles deslizantes, diales,
cuadros de texto...
Un indicador es un objeto del panel frontal que muestra datos al
usuario. Se pueden citar como ejemplos: gráficas, termómetros,
medidores analógicos y digitales...
Cuando se coloca un control o indicador en el panel frontal,
automáticamente aparece un terminal en el diagrama de bloques.
Paleta de Funciones (Functions Palette):
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Para construir el diagrama de bloques se usan los terminales
generados en el panel de control por los controles e
indicadores, y los VIs, funciones y estructuras de la paleta de
funciones. Cada icono de la paleta representa una subpaleta,
la cual contiene VIs y funciones para colocar en el diagrama
de bloques.
Las estructuras, VIs y funciones (llamados en conjunto nodos)
de la paleta de funciones proporcionan la funcionalidad al VI.
Cuando se añaden nodos a un diagrama de bloques, se
pueden conectar entre si y a los terminales generados por los
controles e indicadores del panel de control mediante la
herramienta de conexión (Wiring Tool) de la paleta de
herramientas. Al final, un diagrama de bloques completo se
asemeja a un diagrama de flujo.
Navegación por las paletas.
Las paletas de funciones y controles contienen los elementos básicos para la
construcción de VIs. Se pueden buscar en las paletas los controles, indicadores,
VIs y funciones que se necesiten.
Las paletas están organizadas en forma jerárquica, cada una de ellas contiene
subpaletas, cada una de las cuales contiene controles e indicadores o VIs y
funciones. Pulsando el botón Up en la parte superior de cada paleta, se sube un
nivel en la jerarquía de paletas.
En la parte superior de cada paleta se dispone de otros dos botones: Búsqueda de
funciones y aspecto de la paleta (iconos o listado).
Cuando se pulsa el botón de búsqueda, se puede buscar en las paletas de funciones
y controles cualquier control, indicador, VI o función que se encuentre en cualquier
parte de la jerarquía de paletas. Haciendo doble click sobre el nombre del ítem,
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se va a la localización del mismo en la jerarquía de paletas o bien se puede
arrastrar el mismo al panel de control o diagrama de bloques para añadirlo al VI.
Flujo de datos.
En la programación tradicional basada en texto, la ejecución o flujo de programa
se realiza de arriba abajo, es decir se ejecuta línea a línea.
LabVIEW se basa en la programación gráfica, no es necesario tener un gran
conocimiento de técnicas o lenguajes de programación para crear un instrumento
virtual. En lugar de la ejecución de arriba abajo, LabVIEW opera bajo el concepto
de flujo de datos. Al ser una programación gráfica, el aspecto del diagrama de
bloques es como el de un diagrama de flujo. Cada nodo del programa que ejecuta
un subVI o una función determinada, no se ejecuta hasta que en sus entradas
estén presentes los datos necesarios, de esta manera, a la salida no aparecerá
el resultado hasta que se haya ejecutado el nodo. Los nodos están conectados
entre sí mediante “cables”, así que el flujo de ejecución sigue el flujo de los datos
de un nodo a otro.
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DESCRIPCIÓN DE LAS PRÁCTICAS
PRACTICA #1: Área Del Triangulo
Objetivo:
Sacar el área de diferentes figuras
Desarrollo:
En el Diagrama de Bloques daremos clic derecho después nos vamos a structures
y seleccionamos While Loop y lo dibujamos.
Dentro del While Loop hacemos clic derecho >structures>case structure y lo
colocamos dentro del While Loop.
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Clic derecho en el panel frontal>containers>tab control, se coloca en el panel
frontal y damos clic derecho en tab control e seleccionamos add page after hasta
tener 5 y le cambiamos el nombre a cada uno por el que le corresponde.
En el diagrama de bloques se crea un control del tab control el cual se conecta al
signo de interrogacion de case structure.
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Damos clic derecho en case Structure (exactamente donde nos aparecen los
nombres) y escojemos la opcion de add case after lo escojemos hasta que nos
aparescan todos los nombre que colocamos en el tab control.
El primer caso sera el del triangulo para realizar este caso utilizaremos la
seguiente formula B*h/2, damos clic derecho en el siagrama de bloques y
selecionamos numeric y escojemo todas las funciones matematicas que se
ocupan en la formula ( en este caso es una multiplicacion y una divicion).
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Damos clic derecho en las entradas de la multiplicacion y nos vamos a
crear>indicador esto se hace en las dos entradas ( estos indicadores seran la
base y la altura de nuestro triangulo), y la salida de nuestra multiplicacion la
conectamos en una de las entradas de la divicion y en la otra creamos una
constante de 2, creamos un indicador en la salida de la division. Tal indicador nos
mostrara el area del triangu.
Los controles e indicador que nos aparecen en el panel frontal los arastramos
adentro del tab control en la pestaña de triangulo (ojo esto se hace con todos los
casos, los indicadores e controles de cada caso va con su pestaña
corespondoiente del tab control del panel frontal).
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Cambiamos al caso del “cuadrado” en el diagrama de bloques e en el panel frontal
damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una
multiplicacion ( esta ,funcion es para realizar la formula del area del cuadrado que
es la seguiente L*L) y la colocamos dentro del caso del cuadrado.
Clic derecho en la entrada de la multiplicacion y seleccionamos la opcion de
crear>control (esto se hace en las dos entradas). Clic derecho en la salida de la
multiplicacion en crear>indicador.
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Cambiamos al caso del “paralelogramo” en el diagrama de bloques e en el panel
frontal damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos
una multiplicacion ( esta ,funcion es para realizar la formula del area del
paralelogramo que es la seguiente b*h) y la colocamos dentro del caso del
paralelogramo.
Clic derecho en la entrada de la multiplicacion y seleccionamos la opcion de
crear>control (esto se hace en las dos entradas estos dos controles son los
encargados de la base y altura del paralelogramo). Clic derecho en la salida de la
multiplicacion en crear>indicador.
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Cambiamos al caso del “trapecio” en el diagrama de bloques e en el panel frontal
damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una
suma,divicion y multiplicacion ( estas funciones es para realizar la formula del area
del trapecio que es la seguiente Bmayor+bmenos/2*h) y la colocamos dentro del
caso del trapecio.
Clic derecho en las entadas de la suma y seleccionamos la opcion de
crear>control (esto se hace en las dos entradas de la suma son los indicadores de
Bmayor y bmenor). La salida de la suma la conectamos a una de las entradas de
la divicion e en la otra creamos una contande de “2” y la salida de ladivicion la
conectamos a una de las entradas de la multiplicacion y en la otra cramos un
control ( este control es el encargado de la h “altura” del trapecio). Clic derecho en
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la salida de la multiplicacion e seleccionar crear>indicador(este es el que indica el
area de trapecio).
Cambiamos al caso del “circulo” en el diagrama de bloques e en el panel frontal
damos clic derecho en el diagrama de bloques>numeric y selecionamos una π, 𝑥2
y una multiplicacion ( estas funciones es para realizar la formula del area del
circulo que es la seguiente π × 𝑥2) y la colocamos dentro del caso del circulo.
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Clic derecho en la entrada de 𝑥2 y seleccionamos la opción de crear>control, la
salida la conectamos a una de las patas de la multiplicación y de igual manera
conectamos el π a la entrada de la multiplicación. Se crea un indicador en la salida
de la multiplicación la cual nos indicara el área del círculo.
Clic derecho en el diagrama de bloques seleccionamos structures>While Loop y lo
colocamos dentro de nuestro While Loop y volvemos a funciones y escogemos
booleanos y seleccionamos una or y la colocamos dentro de nuestro segundo While
Loop.
Clic derecho en el panel frontal, seleccionamos Boolean>ok button y stop button e
los colocamos en nuestro segundo While Loop.
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Conectamos el boton de ok en la primera pata de la or y el stop en la segunda, la
salida de la or se conectara con el icono de paro de la segunda estructura y el icono
de paro de la primera se conectara al stop que esta deltro del segundo While Loop.
Y listo, ya tenemos nuestro calculador de areas.
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PRACTICA #2: Clúster
Objetivo:
Sacar el promedio
Desarrollo:
En el Diagrama de Bloques daremos clic derecho después nos vamos a structures
y seleccionamos While Loop y lo dibujamos.
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Clic derecho en el diagrama de bloques y seleccionamos la opción structures>Flat
sequence y lo colocamos dentro del While Loop.
Clic derecho en Flat Sequence y seleccionamos la opción de Add Frame After (
ahí creamos otra secuencia).
Clic derecho en el diagrama de bloques e seleccionamos structures>for loop y lo
colocamos dentro de la segunda secuencia.
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Clic derecho en la orilla del for loop y seleccionamos add shift register
Clic derecho en la letra N de for loop y seleccionamos la opción de control.
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Damos clic derecho en el panel frontal y entramos a numeric e seleccionamos un
control y un indicador y los dibujamos en el panel frontal.
Clic derecho en el diagrama de bloques, seleccionamos numeric y escojemos las
funciones matematicas para lograr sacar el promedio con esta formula
Promedio[i]=(i/(i+1)) x ( (i x Promedio[i-1]) + ValorActual) para lograr
estafuncion matematica usaremos 3 multiplicaciones 1 suma 1 +1,1 reciprocal y 1
ramdom numeric,se colocaran dentro del for loop.
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Se conectaran el control del rango a una de las patas de entrada de 1
multiplicacion y los dados a otra pata de la misma multiplicacion del control del
rango.
Se conectara la i del for loop a una pata de la 2 multiplicacion,se le creara una
constante de 0 al shift register que asu vez estara conectada a una pata de
entrada de la 2 multiplicacion.
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La entrada del +1 se conectara de igual forma a la i y la salida se conectara al
reciprocal.
La primera multiplicacion y la segunda se conectan cada una de ellas a las
entradas de la suma.
La suma y el reciprocal se conectan a las entradas de la 3 multiplicacion y la salida
de la 3 multiplicacion se conecta a la salida del shift register. Y se conecta el
indicador a la salida del shift register.
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Clic
derecho en el diagrama de bloques y seleccionamos la opcion cluster>bundle y lo
colocamos dentro del for loop. Conectamos las salidas de la primera y tercera
multiplicacion a las entradas del bundle.
Clic derecho en el panel frontal y selecciona graph>waveform chart y lo colocamos
en el panel frontal
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La waveform chart que se coloco en el panel frontal nos creo un icono en el
digrama de bloques ese icono se conectara a la salida del bundle (sirve Para los
gráficos de forma de onda para dar cabida a más de una trama de datos
escalares)
Selecciona el icono de Waveform Chart, clic derecho sobre el y selecciona la opción créate>property node>history data. Y se coloca en la primera secuencia.
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Clic derecho sobre el icono de history data y seleccionamos la opcion de change
all to write (esta opcion sirve para cambiar el sentido del icono). Una vez cambiado
el sentico del history data, clic derecho en la entrada de history y seleccionamos la
opcion create>constans ( el history data y su constante sirve para borrar lo que
este escrito en el Waveform Chart al volver aplastar el botón de calcular o volver a
correr el programa).
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Clic derecho en el diagrama de bloques seleccionamos structures>While Loop y lo
colocamos dentro de nuestro While Loop y volvemos a funciones y escogemos
booleanos y seleccionamos una or y la colocamos dentro de nuestro segundo While
Loop.
Clic derecho en el panel frontal, seleccionamos Boolean>ok button y stop button e
los colocamos en nuestro segundo While Loop.
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Conectamos el boton de ok en la primera pata de la or y el stop en la segunda, la
salida de la or se conectara con el icono de paro de la segunda estructura y el icono
de paro de la primera se conectara al stop que esta deltro del segundo While Loop.
Y listo
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OBSERVACIONES:
Practica #2: Área De Un Triangulo
En esta práctica el objetivo era sacar el área de algunas figuras geométricas, se
observo que labview te ofrece muchas funciones matemáticas y que con ellas es
sencilli hacer este programa.
Practica #13: Clúster
Se observó que en esta práctica la mayoría de su programación es matemática para
llegar al resultado final.
CONCLUSIONES
LabVIEW es un lenguaje de programación gráfico diseñado para ingenieros y
científicos para desarrollar aplicaciones de pruebas, control y medidas. La
naturaleza intuitiva de la programación gráfica de LabVIEW lo hace fácil de usar.
LabVIEW usa un enfoque de diseño de sistemas gráficos para diseñar, generar
prototipos y desplegar sistemas embebidos. Por todo lo anterior podemos ver la
importancia del programa lo cual lo hace una herramienta indispensable para los
ingenieros mecatronicos principalmente. Debido a la versatilidad del programa y a
su facilidad de ejecución.
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DATOS CONSULTADOS
http://www.electroaula.cat/elec/pluginfile.php/5224/mod_resource/content/0/T_Adquisicio/C
ursLabVIEW.pdf
ftp://ftp.ehu.es/cidira/dptos/depjt/Instrumentacion/BK-
ANGEL/10_LabVIEW/Introducci%F3n.PDF
https://estuelectronic.wordpress.com/2012/08/06/que-es-y-para-que-sirve-labview/
https://es.wikipedia.org/wiki/LabVIEW