4UNIVERSIDAD SANTO TOMS TUNJA - FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICADiseo de un Instrumento Virtual: Voltmetro Andrea E. Bernal, Juan C. Delgado. Estudiantes de Ingeniera Electrnica, Student members IEEE

[footnoteRef:1] [1: Manuscrito recibido en Noviembre 15, 2013. Este trabajo es presentado en la asignatura nfasis II como motivo se tiene el presentar un artculo asociado al desarrollo de la materia, con el fin de presentar un instrumento virtual el cual permite adquirir y traducir datos en formato digital. Bernal A. Andrea Elizabeth, Estudiante de Ingeniera Electrnica de la Universidad Santo Toms, Seccional Tunja (e-mail: andrea.bernal@usantoto.edu.co).Delgado S. Juan Carlos, Estudiante de Ingeniera Electrnica de la Universidad Santo Toms, Seccional Tunja (e-mail: juan.delgados@usantoto.edu.co).]

Abstract The purpose of this work is develop a device capable of receive some voltage signals and show it in a software, in this case Labview.

Index Terms Virtual instrument, signal, voltaje, Labview.

Resumen El propsito de este trabajo es desarrollar un dispositivo capaz de recibir seales de voltajee y mostrarlas en un software, en este caso LabView.

Palabras clave Instrumento virtual, seal, voltaje, LabView. I. IntroduccinMuchas veces la realizacin de una medida requiere la intervencin de varios instrumentos, unos generan estmulos sobre el dispositivo que se pretende medir, y otros recogen la respuesta a estos estmulos. Este conjunto de instrumentos que hace posible la realizacin de la medida, recibe el nombre de sistema de instrumentacin. Todo sistema de instrumentacin consta de unos instrumentos, un sistema de interconexin de estos instrumentos y un controlador inteligente que gestiona el funcionamiento de todo el sistema y da las rdenes para que una medida se realice correctamente.La utilizacin manual de instrumentos para realizar medidas es prcticamente un hecho aislado, slo en los procesos de investigacin y desarrollo de nuevos prototipos, o en entornos docentes es una prctica habitual. A nivel industrial las medidas para el control de un determinado proceso, las pruebas funcionales sobre un equipo o el control de calidad de la produccin se realizan de manera automtica. La automatizacin de las medidas requiere que los instrumentos gocen de un cierto grado de inteligencia para que puedan ser gobernados por un controlador que se comunica con los instrumentos a travs de un BUS de instrumentacin (GPIB, VXI, RS232...). II. ObjetivosA. General.

Diseo e implementacin de un instrumento virtual el cual permita leer en LabView los datos de voltaje.B. Especficos.

Fabricar una plataforma en donde se genere el circuito de prueba. Elaborar el diseo del programa para la adquisicin, procesamiento y visualizacin de las seales.III. Marco terico

1. Voltaje

El voltaje (tambien se usa la expresin "tensin") es la energa potencial elctrica por unidad de carga, medido en julios por culombio (= voltios). A menudo es referido como "el potencial elctrico", el cual se debe distinguir de la energa de potencial elctrico, haciendo notar que el "potencial" es una cantidad por unidad de carga. Al igual que con la energa potencial mecnica, el cero de potencial se puede asignar a cualquier punto del circuito, de modo que la diferencia de voltaje, es la cantidad fisicamente significativa. La diferencia de voltaje medido, cuando se mueve del punto A al punto B, es igual al trabajo que debe realizarse por unidad de carga contra el campo elctrico, para mover la carga desde A hasta B.

2. Labview

LabVIEW constituye un revolucionario sistema de programacin grfica para aplicaciones que involucren adquisicin, control, anlisis y presentacin de datos.

Las ventajas que proporciona el empleo de LabVIEW son:

Se reduce el tiempo de desarrollo de las aplicaciones al menos de 4 a 10 veces, ya que es muy intuitivo y fcil de aprender.

Dota de gran flexibilidad al sistema, permitiendo cambios y actualizaciones tanto del hardware como del software.

Da la posibilidad a los usuarios de crear soluciones completas y complejas.

Con un nico sistema de desarrollo se integran las funciones de adquisicin, anlisis y presentacin de datos.

El sistema est dotado de un compilador grfico para lograr la mxima velocidad de ejecucin posible.

3. Arduino

Esta es la ms nueva versin de Arduino UNO: R3. Esta tarjeta incorpora nuevas caractersticas como el empleo de un ATmega16U2 en lugar del 8U2 usado en versiones anteriores de Arduino (o el FTDI de generaciones previas). Esto permite tasas de transferencia ms altas y brinda ms memoria. No se requieren drivers para instalarlo bajo Linux o Mac (La versin de Windows incluye los drivers). Con el 16U2 te permite que el UNO sea reconocido como un teclado, mouse, joystick o cualquier otro perifrico USB [6].

Arduino es una plataforma de cmputo libre [open-source] basado en una tarjeta I/O [entradas y salidas] programada en un ambiente con un lenguaje similar a C llamado Processing/Wiring. Arduino puede ser utilizado para desarrollar objetos autnomos e interactivos, capaz de comunicarse con software instalado en tu computadora como Flash, Processing, MaxMSP, etc [6].

Fig. 1. Sistema de adquisicin de datos ARDUINO.Fuente: http://www.5hz-electronica.com/arduino_uno-3.aspx

IV. Desarrollo

Para el desarrollo del proyecto se tiene la ejecucin del algoritmo visual en el software LabView.

Se tendr que crear el bloque While:

Fig. 2. Creacin del ciclo While. Fuente: Autores

Dentro de este bloque se inicializa la conexin con Arduino.

Fig. 3. Bloque de conexin con Arduino.Fuente: Autores

Ahora se debe seleccionar el pin por donde se va a recibir los datos, en este caso se seleccion el pin 4.

XXXXXXXXXFig. 4. Seleccin de pin de adquisicin de datos .Fuente: Autores

Ahora se debe incluir un indicador analgico y uno numrico, el cual puede seleccionar la escala en la cual se desea medir y, su correspondiente LED para indicar lo que se est midiendo.

Para el caso del proyecto se tienen tres escalas de magnitud: MiliVoltios Voltios KiloVoltios

Fig. 5. Indicadores analgicos y numricos. Fuente: Autores

Se prosigue a introducir el Men Ring, en donde se puede seleccionar la magnitud a medir.

Fig. 6. Men Ring. Fuente: Autores

Para aadir un nuevo caso en el Men Ring, se debe codificar cada caso, se debe seleccionar las Propiedades del mismo:

Fig. 7. Propiedades del Men Ring. Fuente: Autores

Una vez se est dentro de las propiedades, se selecciona la pestaa de Edit Items y se insertan los nombres.

Fig. 8. Pestaa Edit Items de las propiedades del Men Ring .Fuente: AutoresDe esta forma se tiene los tres casos que se quieren dentro del Ring, pero no en la estructura condicional. Para ello, se va a hacer click derecho sobre la estructura case unas opciones para aadir casos o quitarlos. Es ahora cuando se tiene que aadir un nuevo caso, que ser el 2 y, pondremos por defecto el caso 1, que es el de la medida en Voltios:

Fig. 9. Ciclo case para visualizar cada magnitud. Fuente: Autores

Ahora, lo nico que nos falta es multiplicar por 1000 (para mV), por 3 (para V) o por 0.001 (para KV). Adems, habr que meter cada indicador dentro de su correspondiente casilla.

Para multiplicar por un nmero cualquiera, tendremos que ir a la ventana de funciones y elegir el bloque de multiplicacin:

Fig. 10. Multiplicacin de cada bloque para su correcta visualizacin.Fuente: Autores

Ahora simplemente queda hacer visibles o invisibles los indicadores analgicos. Esto lo hacemos desde aqu:

Fig. 11. Visibilidad de los bloques de magnitud .Fuente: Autores

Creando tres, bloques visible, uno para cada indicador y, segn estemos en un caso o en otro, se pone a true o a false. Adems, se tiene que conectar los LEDs para que se encienda uno de los tres en funcin de la magnitud en la que estemos midiendo. Tras hacer esto, nos quedar algo as:

Fig. 12. Conexin de LEDs de visualizacin de cada case de magnitud. Fuente: Autores

Lo nico que falta es aadirle un temporizador para que el bucle se ejecute cada 500 ms y, finalmente, se tiene todo listo para ejecutar el VI:

Fig. 13. Temporizador .Fuente: Autores

Como resultado final tenemos el siguiente esquema:

Fig. 14. Programa final. Fuente: Autores

Como parte fundamental para la realizacin del sistema se tiene el cdigo que se graba en el sistema Arduino:

int voltimetro=A4;int conv;

void setup (){ Serial.begin (9600);

}

void loop (){ conv=analogRead(voltimetro); Serial.write(conv/4); delay(500);}

V. Conclusiones Los instrumentos virtuales son la base fundamental para la adquisicin y procesamiento de los datos de una manera rpida y eficiente. El software de LabView es un software que es el cimiento de este tipo de anlisis virtual a las seales, ya que sus libreras permiten hacer los anlisis de cualquier clase, adems del sistema de adquisicin de seales mediante cualquier protocolo y puerto. Como la conexin del sistema se encuentra en paralelo y como el voltaje en un elemento pasivo se mide en la misma forma, entonces se puede observar que la adquisicin de datos se hace muy sencilla.

VI. Referencias

[1] HYPERPHYSICS, voltaje, Recuperado el 12 de Noviembre de 2013 de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elevol.html[2] 5HZ, Arduino, Recuperado el 12 de Noviembre de 2013 de: http://www.5hz-electronica.com/arduino_uno-3.aspx[3]GEEKRTHERORY, Labview + Arduino: Voltmetro, Recuperado el 12 de Noviembre de 2013 de: http://geekytheory.com/labview-arduino-voltimetro/

AUTORESAndrea Elizabeth Bernal Acua, naci el 13 de noviembre de 1988 en la ciudad de Tunja, curs bachillerato en el Colegio El Rosario. Posee el grado de bachiller acadmico. Actualmente est cursando dcimo semestre de Ingeniera Electrnica en la Universidad Santo Toms. Es miembro estudiante de la IEEE desde el segundo semestre del ao 2009.

Juan Carlos Delgado Senz, naci el 07 de diciembre de 1991 en la ciudad de Villa de Leyva, curs bachillerato en el Instituto Tcnico Industrial Nacionalizado Antonio Ricaurte. Posee el grado de bachiller tcnico en Electricidad y Electrnica. Actualmente est cursando decimo semestre de Ingeniera Electrnica en la Universidad Santo Toms, seccional Tunja. Es miembro estudiante de la IEEE desde el primer semestre del ao 2009.