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MEMORIA DE ACTIVIDADES REALIZADAS –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

PROYECTO DE INNOVACIÓN DOCENTE: DESARROLLO DE UN EQUIPO PARA LA REALIZACIÓN DE PRÁCTICAS Y TRABAJOS DIRIGIDOS EN LAS ASIGNATURAS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, EN ENTORNO LABVIEW –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

MIEMBROS DEL EQUIPO

JUAN MANUEL GARCÍA ARÉVALO ROBERTO CARLOS REDONDO MELCHOR

SILVIA HERNÁNDEZ MARTÍN LUIS REDONDO SÁNCHEZ

Mayo de 2010

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1.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO REALIZADO.

El presente proyecto de innovación docente ha consistido en el desarrollo de

un equipo que permite al alumno la realización de prácticas y trabajos dirigidos,

relacionados con las asignaturas de Ingeniería Eléctrica, bien sea de forma

individual o en grupos reducidos. El equipo está a disposición de los alumnos y

después de una explicación inicial por parte del profesor, permite la realización

de prácticas y trabajos como complemento a la formación de las asignaturas

del Área.

Este equipo permite la captación de 8 señales analógicas y su envío, vía USB,

a un ordenador. Las señales pueden ser interpretadas por el programa

LabVIEW de National Instruments, que constituye una herramienta muy útil en

Ingeniería Eléctrica, ya que es capaz de realizar multitud de análisis y

representaciones de las señales de entrada.

Son varias las ventajas de este procedimiento en comparación con el sistema

utilizado actualmente, entre ellas que los equipos son fáciles de transportar y

permiten captar los datos de forma cómoda. Pero la ventaja más importante

reside en el hecho de que los datos pueden almacenarse y ser rescatados para

realizar las operaciones pertinentes cuando se desee. Todo esto se traduce en

una mejora sustancial de la calidad de las prácticas.

La figura 1 muestra la forma de conexión del equipo para la obtención de las

variables eléctricas de la carga conectada. Con esta conexión se pueden

realizar un gran número de prácticas de las asignaturas del Área de Ingeniería

Eléctrica y sustituir un número elevado de aparatos utilizados tradicionalmente

(amperímetros, voltímetros, vatímetros, osciloscopios, etc.), reduciendo en el

futuro el presupuesto de mantenimiento de los laboratorios.

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Fig.1.- Esquema de conexión del equipo. La figura 2 muestra el aspecto del equipo desarrollado e instalado en el

laboratorio y se observan los elementos de los que consta este equipo. De

izquierda a derecha: módulo adaptador de señales, tarjeta de adquisición de

datos y ordenador equipado con el programa LabVIEW.

Fig. 2.- Aspecto del equipo desarrollado.

MÓDULO ADAPTADOR DE SEÑALES

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2.- CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO DESARROLLADO. El equipo consta de tres elementos:

- Módulo adaptador de señales.

- Tarjeta de adquisición de datos.

- Ordenador equipado con el programa LabVIEW.

2.1.- Módulo adaptador de señales. Este elemento contiene los transformadores de tensión e intensidad

encargados de adaptar las tensiones e intensidades del circuito a valores

adecuados para la tarjeta de adquisición de datos. En la figura 3 se observa el

interior del módulo, a la izquierda se han situado 3 transformadores de tensión

de relación 240/6 V, para obtener las tres tensiones simples de los circuitos

trifásicos, y a la derecha 4 transformadores de intensidad de relación 5/5 A,

para obtener las tres intensidades de fase y la del hilo neutro.

Fig. 3.- Aspecto del interior del módulo. En la parte superior de la caja, figura 4, se sitúan los bornes que facilitan la

conexión del lado izquierdo a la fuente de alimentación y a la derecha a la

carga. En la parte inferior están los bornes de salida de los transformadores de

tensión e intensidad que se corresponden con la regleta de conexión situada

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en el lateral de la caja para conectar la tarjeta de adquisición de datos. El

módulo está protegido contra posibles cortocircuitos mediante tres fusibles.

Fig. 4.- Aspecto de la parte superior del módulo.

2.2.- Tarjeta de adquisición de datos. Se ha utilizado la tarjeta de adquisición de datos externa de National

Instruments NI USB-6211 que se muestra en la figura 5. Dispone de 8 canales

analógicos y se conecta por un lado al adaptador de señal y por otro al

ordenador mediante los conectores correspondientes.

Fig.5.- Tarjeta de adquisión de datos.

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2.3.- Ordenador equipado con el programa LabVIEW. El ordenador va equipado con el programa LabVIEW que es un lenguaje de

programación basado en objetos, desarrollado por National Instruments. La

programación en LabVIEW se realiza en dos pantallas relacionadas entre sí.

En una de ellas, denominada diagrama de bloques, se van colocando los

instrumentos virtuales elementales que ofrece el programa, y se conectan

mediante hilos para realizar el programa deseado. Los datos de entrada y sus

resultados se visualizan en la otra pantalla, denominada panel frontal,

pudiéndose elegir la forma de presentación de los resultados mediante la

elección de los iconos que ofrece el programa en su librería. 3.- DESCRIPCIÓN DE LOS PROGRAMAS EN LABVIEW. El programa LabVIEW permite realizar el análisis y representación de las

señales proporcionadas por el módulo de adaptación de señales, así como

realizar multitud de operaciones para obtener las variables representativas de

los circuitos eléctricos. Se pueden utilizar las aplicaciones que incorpora el

programa en su librería de ejemplos, como el osciloscopio mostrado en las

figuras 6 y 7 o bien realizar un programa específico cuando se requiere de una

aplicación más específica no incluida en la librería.

Fig. 6.- Panel frontal del osciloscopio de LabVIEW.

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Fig. 7.- Diagrama de bloques del osciloscopio de LabVIEW.

La figura 8 muestra el panel frontal y la 9 el diagrama de bloques de uno de los

programas que hemos realizado con LabVIEW para convertir el equipo en un

potente analizador de redes. Mediante este programa se pueden obtener las

variables eléctricas más representativas de las cargas conectadas al equipo.

Fig. 8.- Panel frontal del analizador de redes realizado con LabVIEW.

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Fig. 9.- Diagrama de bloques del analizador de redes realizado con LabVIEW.

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4.- RESULTADOS OBTENIDOS. La figura 10 muestra los resultados obtenidos con el analizador de redes

cuando se conecta una carga trifásica al equipo. El método permite realizar un

análisis muy detallado de la carga conectada.

Fig. 10.- Ejemplo de los resultados obtenidos con el equipo.

5.- CONCLUSIONES. - Se ha diseñado, construido e implantado un equipo capaz de funcionar como

analizador de redes y como osciloscopio.

- El equipo proporciona un avance importante para la realización de prácticas y

trabajos dirigidos por la facilidad de almacenamiento de los resultados.

- En el futuro estos equipos sustituirán a los aparatos de medidas y

visualización de señales utilizados tradicionalmente, reduciendo el presupuesto

de mantenimiento de los laboratorios.

- Un solo equipo es insuficiente para hacer frente a los puestos de los tres

laboratorios del Área. Se fija como objetivo el desarrollo de más equipos para

implantarlos en los tres laboratorios.