Aplicacin de la Instrumentacin Virtual Remota en la Educacin a DistanciaAutores: Cristbal Pascual Carrazana Enrique Ernesto Valds Zaldivar

Ciudad de la Habana, Nov. 2003

Sumario

1- Instrumentacin Virtual 2- Instrumentacin Virtual Remota 3- Conclusiones

La Instrumentacin Virtual: concepto1- Instrumentacin con enfoque de sistema. 2- La computadora (PC) es el elemento principal. 3- Mdulos internos y externos a la computadora constituyen la interfaz entre esta y el medio. Solo los necesarios 4- Por medio del software el usuario define las funciones de su instrumento. 5- Trabajo en red Posibilidad de compartir recursos.

Ejemplo de Instrumento Virtual

Modelo de desplazamiento hacia la Instrumentacin Virtual

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Arquitectura de un PC con bus PCI

CPU

Bus local

DRAM Dedicated PCI slots

CPU-PCI Video Bridge Bus PCI CPU-E/ISA Bridge

Disk

E-net Dedicated E/ISA slots Printer Floppy

Keyboard Mouse Serial

Bus EISA / ISA

Otra posibilidad: tarjeta de audio

Fotografas de tarjetas que se pueden insertar en los slots

Bus PCI

Instrumentacin porttil: PCMCIA Bus EISA

Ejemplo de Instrumentacin Virtual Sistema de adquisicin de datos. Microcomputadora TAD Software de aplicacin Sensores Modulo acondicionador de seal

Hardware para la Instrumentacin VirtualInterfaz de entrada / salida : Tarjeta de adquisicin de datos

Recursos : Entradas analgicas (Conversin A/D) Salidas analgicas (Conversin D/A) Entradas / salidas digitales Entradas / salidas de temporizacin y conteo

(Tarjeta Multifuncin)

Hardware para la Instrumentacin Virtual Interfaz de entrada / salida : tarjetas adquisicin de imgenes.

Tarjetas de Interfaz para comunicaciones en la industria

Niveles del software para la Instrumentacin VirtualReady to run SoftwareLabVIEW LabWindows/CVI Component Works Visual Basic C/C++...

Application Software

Interface Software

NI-DAQ

PCI-MIO-16E-1

DAQ Board

Software de National Instruments

Toolkits

Driver Software

Toolkits

HMI/SCADA software: Lookout and BridgeVIEW

Sistema de medida y test

Automatizacin Industrial

Prctica de laboratorio demostrativa para estudiantes de Pregrado

Medicin de las curvas I-V en dispositivos semicondutores Hardware

Circuito Acondicionador de seal

TAD

Dispositivo Semiconductor

Fotografa de la instrumentacin virtual para el estudio y caracterizacin de un sensor qumico del tipo ISFET

IVR

Instrumentacin Virtual Remota (IVR)Software potentes para instrumentacin virtual

+

Desarrollo de tecnologas para el intercambio de informacin de forma rpida y segura a travs de redes Internet

Surgimiento de la Instrumentacin Virtual Remota:Instrumentacin Virtual que utiliza las redes de PCs para compartir recursos, datos, dirigir experimentos, monitorear procesos, etc. entre un servidor y otras computadoras remotas (clientes) conectadas a la red.

ResultadosRevolucin en los sistemas para el control de procesos de laboratorios y la industria. Modernizacin de los laboratorios docentes y del sistema de aprendizaje en el sector educativo.

Instrumentacin Virtual Remota Clasificacin de los sistemas de IVR:

Monitoreo remoto: El proceso es nicamente es observadodesde un lugar de la red distinto a donde este ocurre.

Control remoto: Adems del monitoreo remoto, el usuario puedeinteractuar de forma directa con el instrumento virtual remoto.

Colaboracin: Incluye el control remoto y permite el intercambiode informacin entre los usuarios conectados al instrumento virtual remoto.

Instrumentacin Virtual RemotaConexin Remota al Instrumento Servidor de Instrumento Virtual

PCConectado a la TAD

Internet

Arreglo de 8 relay Control de los relay por puerto serie RS232KL1 KL2 KL3 KL4 KL5 KL6 KL7 KL8

Causas que dieron origen a la utilizacin de la IVR en la CUJAE

Necesidad de incrementar las prcticas de laboratorio de electrnica en la Facultad de Ingeniera Elctrica de la CUJAE. Utilizar la IVR se ajusta a las tendencias actuales de numerosas universidades del mundo, principalmente las de pases desarrollados. Posibilita que los estudiantes interacten con una determinada instrumentacin (en ocasiones costosa) sin que esto afecte las prestaciones de la misma. Solo se necesita del montaje de una prctica para que muchos estudiantes interacten con ella. Permite que las prcticas de laboratorio puedan ser realizadas en horarios extradocentes y sin la presencia del profesor.

Tecnologas para el desarrollo de la IVR con LabVIEW 6.1.

Web: El usuario interacta utilizando pginas Web.1. 2. 3. 4. LabVIEW Remote Panel. Tecnologa CGI. DataSocket y AvtiveX. DataSocket y Java Applet.

Internet: El usuario interacta utilizando VI.1. Aplicacin cliente/servidor utilizando las funciones TCP/IP de LabVIEW. 2. Servidor VI. 3. DataSocket.

Tecnologas seleccionadas.

Web: LabVIEW Remote Panel

Caractersticas: Herramienta de LabVIEW 6.1 que brinda la posibilidad de acceder a la Instrumentacin Virtual desarrollado en una computadora (servidor) a travs de una navegador Web. La pgina Web muestra exactamente el mismo Panel Frontal del VI que se ejecuta en el PC servidor. Desde la pgina Web se pueden operar todos los controles tal y como si se estuviera en el ambiente de LabVIEW. Utiliza el Web Server incluido en el paquete de instalacin de LabVIEW 6.1 Se necesitan licencias de la National Instruments para que esta herramienta pueda ser utilizada por ms de una usuario.

Topologas y Experiencias

PC cliente 1 PC cliente 2

Utilizando los REMOTE PANELS de LabVIEW se puede implementar esta topologia

PC Server PC cliente n

El PC cliente a travs de una pagina web puede controlar el instrumento virtual que se ejecuta en el PC Server

Web: LabVIEW Remote Panel

Ventajas: No requiere de programacin adicional para lograr embeber el VI en una pgina Web. La pgina Web puede ser modificada con informacin adicional. Inconvenientes: Se requiere de licencias para la conexin de ms de un usuario.

Demostracin prctica

Web: CGI (Common Gateway Interface)

Caractersticas: CGI fue una de las primeras tecnologas desarrolladas para el diseo de pginas Web dinmicas. Constituye una interfaz para la comunicacin entre un servidor HTTP con otras aplicaciones y bases de datos. El servidor HTTP hace posible que ms de un usuarios interacte con el instrumento virtual remoto. El usuario interacta llenando campos de un formulario que son enviados a la aplicacin CGI desarrollada en LabVIEW y luego esta responde con otra pgina Web con los resultados correspondientes.

Web: CGI

Ventajas:

Ms de un usuario puede realizar solicitudes simultaneas al servidor de Instrumento Virtual, y estos reciben las respuestas en el mismo orden en que las solicitudes llegan al servidor HTTP. El usuario solo necesita de un Navegador Web (Internet Explorer).Inconvenientes:

No se tiene acceso a los resultados durante la ejecucin las mediciones. No se tiene conocimiento del tiempo que pudiera tardar la respuesta a la solicitud.

Demostracin prctica

Programacin de la aplicacin CGI en LabVIEW

Internet: DataSocketCaractersticas: Tecnologa desarrollada por National Instruments, empleada para la transmisin de datos y monitoreo de procesos que se ejecutan de manera autnoma. Utiliza DataSocket Server para manejar las conexiones con los clientes a travs de los protocolos TCP/IP. Utiliza el estndar URL para la conexin a los datos. La comunicacin es en tiempo real. Utiliza DataSocket Server Manager para configurar la seguridad de las aplicaciones.

Internet: DataSocketComponentes de una aplicacin DataSocket:Aplicacin cliente. Recibe los datos del DataSocket Server

Aplicacin fuente de los datos.

Encargado de manejar las conexiones clientes. Tiene funcionamiento autnomo y est determinado por la configuracin del DataSocket Server Manager.

Resultados Mayo-Octubre 2003Prctica de Laboratorio 1. Controlador Analgico 2. Contador Decimal 3. Compuertas Lgicas 4. Maquinas de Estado Asignatura Electrnica Analgica 3 Electrnica Digital 2 Electrnica Digital 1 Electrnica Digital Avanzada Tipo de Curso Pregrado Pregrado Pregrado Postgrado Cantidad de Estudiantes 30 60 80 30 Tecnologa utilizada Remote Panel CGI CGI CGI

5.Caracterstica Electrnica transferencial Analgica 2 de un AO. Total

Pregrado

80

Remote Panel

280 estudiantes

Conclusiones 1- Se han mostrado los resultados en la aplicacin de la IV y la IVR en la CUJAE. 2- Estos resultados pueden ser generalizados a otros centros del pais. 3- Se ha adquirido experiencia en la utilizacin de la IVR, herramienta muy utilizada en universidades de pases desarrollados. 4- IVR til en la educacin a distancia, en particular en las Especialidades que requieren actividades prcticas.

Tareas Futuras

1- Profundizar en el conocimiento y la utilizacin de otras tecnologas de la IVR. 2- Extender la uso de la IVR en las prcticas de laboratorios. 3- Generalizar los resultados alcanzados a los restantes CES del pas. 4- Utilizar la IVR como complento de cursos de postgrado.