Manual Del Sistema de Monitoreo y Adquisicion de Datos 3.0

8/16/2019 Manual Del Sistema de Monitoreo y Adquisicion de Datos 3.0

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“IMPLEMENTACION DE SISTEMA DEMONITOREO Y ADQUISICION DE DATOS DELMOTOR SLANT SIX”

Ing. Mario Castro Salvador

Ing. Ulises Rubén Juárez Castillo

Manual de operación

INGENIERIA EN MECATRONICA

SALAMANCA, GUANAJUA! JUNI! "#$%


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INTRODUCCIÓN


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$.$ Lab&I'(.

$.$.$Laborator) &irtual Instru*entation 'ngineering (or+ben-.

LabVIEW de National Instruments es un Entorno de desarrollo integrado especializado

en informática industrial y científica. Su particularidad es que se basa en el lenguae !

"!ráfico#$ creada por Nacional Instruments. %ermite el desarrollo de programas

informáticos compleos facilitando al mismo tiempo la programaci&n y en consecuencia

disminuir los plazos de desarrollo. !racias a sus librerías de funciones dedicadas a la

adquisici&n de datos$ la instrumentaci&n$ al análisis matemático de las mediciones y la'isualizaci&n$ LabVIEW se dedica especialmente a los bancos de pruebas y

mediciones.

$.$." 'l lenguae Grá/io.

LabVIEW$ no se programa con líneas de c&digos con una sinta(is complea. La

programaci&n se )ace con iconos los cuales representan funcionalidades$ ligados entre

ellos por cables quienes representan los fluos de datos "un poco a la manera de una

tareta electr&nica con sus componentes y circuitos integrados#.

Esta representaci&n muy adornada del c&digo es cerca de la concepci&n como uno

)ace* con esquemas+ eso$ por supuesto$ facilita muc)o el trabao que necesita la

programaci&n del concepto. Esta abstracci&n del lenguae gráfico no requiere de ser un

e(perto en programaci&n para desarrollar soft,are sencillo. -e igual forma$ para

soft,are más compleos$ el cliente profano en programaci&n pero e(perto en sudominio$ podrán leer y entender la idea y así guiar el ingeniero e(perto en

programaci&n.

http://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.htmlhttp://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.htmlhttp://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.htmlhttp://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.htmlhttp://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.htmlhttp://www.ajolly.com.mx/es/desarrollo-consulta-sistema-supervisor-control-prueba-medida/19-LabVIEW.html


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$.$.0 1istoria de Lab&I'(.

Este programa fue creado por National Instruments "/012# para funcionar sobre

máquinas 345$ sali& al mercado por primera 'ez en /062. 4)ora está disponible para

las plataformas Windo,s$ 7NI8$ 345 y !N79Linu(. La pen:ltima 'ersi&n es la ;o del

firm,are de un instrumento ?@ de :ltima generaci&n$ a la programaci&n de alto ni'el del

mismo instrumento$ todo ello con c&digo abierto. A posteriormente la 'ersi&n ;


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NI LabVIEW es un entorno de programaci&n destinado al desarrollo de aplicaciones$

similar a los sistemas de desarrollo comerciales que utilizan el lenguae 5 o D4SI5. Sin

embargo$ NI LabVIEW se diferencia de dic)os programas en un importante aspecto*

los citados lenguaes de programaci&n se basan en líneas de te(to para crear el c&digo

fuente del programa$ mientras que NI LabVIEW emplea la programaci&n gráfica o

lenguae ! para crear programas basados en diagramas de bloques.

Este programa está orientado para aplicaciones de control de equipos electr&nicos

usados en el desarrollo de sistemas de instrumentaci&n$ lo que se conoce como

instrumentaci&n 'irtual. %or este moti'o los programas creados en NI LabVIEW se

guardaran el fic)eros llamados VI "Virtual Instrument#$ y con la misma e(tensi&n. -euna forma similar$ tambin se da nombre a sus dos 'entanas principales* un

instrumento real tendrá un panel frontal donde estarán sus botones$ pantallas$ etc.$ y

una circuitería interna. En NI LabVIEW estas partes reciben el nombre de panel frontal

y diagrama de bloques.

Figura 1. NI LabVIEW 212.


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'l 4anel /rontal

El panel de frontal o tambin conocido como "%anel de control# de la interface del

usuario con el VI. Normalmente se dise>a primero este panel$ despus se dise>a eldiagrama de bloques para colocar las funciones que debe realizar el VI con las entradas

y salidas del panel frontal.

Este se construye con controles e indicadores$ los cuales son las entradas y salidas

interacti'as del VI$ respecti'amente. Los controles pueden ser botones de mando$

pulsadores$ interruptores$ diales u otros dispositi'os de entrada. Los indicadores son

gráficos$ leds u otros dispositi'os 'isualizadores. Los controles simulan los dispositi'os

de entrada y suministran datos al diagrama de bloques del VI. Los indicadores simulan

los dispositi'os de salida del instrumento y 'isualizan los datos que el diagrama de

bloques adquiere o genera$ la @igura ;. 3uestra c&mo se conforma el panel frontal en

un VI de LabVIEW.

Figura 2. !a"#$ %r&"'a$ (# NI LabVIEW.


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Los ontroles5 son 'entanas o perillas que sir'en para ingresar datos al programa ypueden ser manipulados por el usuario. Los controles son 'ariables de entrada.

Los indiadores sir'en para presentar los resultados entregados por el programa y nopueden ser manipulados por el usuario. Los indicadores son 'ariables de salida.

6iagra*a de blo7ues

El diagrama de bloque contiene el c&digo fuente gráfico. Los obetos del panel frontal

aparecen como terminales en el diagrama de bloque. 4dicionalmente$ el diagrama de

bloque contiene funciones y estructuras incorporadas en las bibliotecas de LabVIEW VI.

Los cables conectan cada uno de los nodos en el diagrama de bloques$ incluyendo

controles e indicadores de terminal$ funciones y estructuras.

Este diagrama se distingue por sus terminales que representan los controles

del panel. 4sí como tambin las funciones de los SubVIs$ que realizan tareas

específ icas. Las estructuras y cables determinan el f luo de datos en el

programa.

La figura =. 3uestra un c&digo fuente correspondiente a un diagrama de bloques en NILabVIEW.


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entrada9salida de datos a fic)ero$ adquisici&n de se>ales$ temporizaci&n de la eecuci&n

del programa.

$.$.% 8rogra*ai3n grá/ia on Lab&I'(.

5uando se dise>a programas con LabVIEW está trabaando siempre bao algo

denominado VI$ es decir$ un instrumento 'irtual$ se pueden crear VI a partir de

especificaciones funcionales que usted dise>e. Este VI puede utilizarse en cualquier

otra aplicaci&n como una subfunci&n dentro de un programa general. Los VIKs se

caracterizan por ser un cuadrado con su respecti'o símbolo relacionado con su

funcionalidad$ tener una interfaz con el usuario$ tener entradas con su color deidentificaci&n de dato$ tener una o 'arias salidas y por su puesto ser reutilizables.

$." Ad7uisii3n de datos.

4dquisici&n de datos implica la recopilaci&n de se>ales de fuentes de medici&n y

digitalizaci&n de la se>al para el almacenamiento$ análisis y presentaci&n en un %5. En

Figura -. !r&gra*ai/" gr0a &" LabVIEW.


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fin el prop&sito de adquisici&n de datos es medir un fen&meno elctrico y físico como

'oltae$ corriente$ temperatura$ presi&n o sonido. La adquisici&n de datos basada en %5

utiliza una combinaci&n de )ard,are modular$ soft,are de aplicaci&n y una %5 para

realizar medidas.

Gay cinco componentes a considerar cuando se construye un sistema básico de

5ompact?I*

/. Cransductores y sensores.;. Se>ales.=. 4condicionamiento de se>al.B. 5ompact?I )ard,are.M. Soft,are de aplicaci&n.

$.".$ ransdutores ) sensores.

7n transductor es un dispositi'o que con'ierte un fen&meno físico en una se>al medible

elctrica$ tales como el 'oltae o corriente. La adquisici&n de datos se inicia con el

fen&meno físico a medir. Este fen&meno físico puede ser* temperatura$ intensidad$

presi&n$ fuerza. Gay transductores específicos para muc)as aplicaciones.

Figura . Si,'#*a (# a(+ui,ii/" (# (a'&,.


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La siguiente tabla nos indica una bre'e lista de algunos fen&menos comunes y los

transductores utilizados para medirlas.

Tab$a 2. F#"/*#"&, 3 'ra",(u'&r#, #4i,'#"'#,.

Fenómeno Transductor

Cemperatura Cermopar$ ?C-$ termistor

Luz @oto sensor

Sonido 3icr&fonos

@uerza y presi&n Cransductor piezoelctrico$ !alga

%osici&n ydesplazamiento

%otenci&metro$ LV-C$ codificador ptico

4celeraci&n 4celer&metro%G Electrodos de %G

$."." Se9ales.

Los transductores apropiados con'ierten fen&menos físicos en se>ales medibles. Sin

embargo$ diferentes se>ales deben medirse de diferentes maneras. %or esta raz&n$ esimportante entender los diferentes tipos de se>ales y sus correspondientes atributos.

Las se>ales pueden ser categorizadas en dos grupos*

/. 4nal&gico;. -igital

$. Se9ales anal3gias.

4lgunos eemplos de se>ales anal&gicas incluyen el 'oltae$ temperatura$

presi&n$ sonido$ y la carga. Las tres características principales de una se>al


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anal&gica incluyen el ni'el$ forma y frecuencia. La @igura 2. 3uestra las

características principales de una se>al anal&gica 'isualizada en NI LabVIEW.

Nivel :level ;

-ebido a que las se>ales anal&gicas pueden tomar cualquier 'alor$ el ni'el da

informaci&n 'ital sobre la se>al anal&gica medida. La intensidad de una fuente de luz$ la

temperatura en una )abitaci&n$ y la presi&n dentro de una cámara$ son eemplos que

demuestran la importancia del ni'el de una se>al.


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al digital no puede tomar cualquier 'alor con respecto al tiempo$ en

cambio tiene dos posibles ni'eles* alto y bao. Las se>ales digitales se austan

en general a ciertas especificaciones que definen las características de la se>al.

La informaci&n :til que puede ser medida a partir de una se>al digital incluye el

estado y el tipo. La @igura 1. 3uestra las principales características de una se>al

digital monitoreada en NI LabVIEW.

Figura 9. Cara'#r6,'ia, 7ri"i7a$#, (# u"a ,#8a$ (igi'a$.


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'stado :State;

Las se>ales digitales no pueden tomar cualquier 'alor con respecto al

tiempo. El estado de una se>al digital es esencialmente el ni'el de la se>al

dentro o fuera$ alto o bao. El seguimiento del estado de un interruptor abierta o

cerrada es una aplicaci&n com:n que muestra la importancia de conocer el

estado de una se>al digital.

i4o :Rate;

La 'elocidad de una se>al digital define c&mo cambia el estado de se>al

digital con respecto al tiempo. 7n eemplo de la medici&n de la 'elocidad de una

se>al digital incluye la determinaci&n de la rapidez con que gira el ee del motor.

4 diferencia de la frecuencia$ la 'elocidad de una se>al digital medidas con qu

frecuencia una porci&n de una se>al se produce.

$.".0 Aondiiona*iento de se9al.

4 'eces los transductores generan se>ales demasiado difíciles o peligrosas para

medir directamente con un dispositi'o -4O. %or eemplo$ cuando se trata de

altos 'oltaes$ entornos ruidosos$ e(trema se>ales de alto y bao$ o la medici&n

simultánea de se>ales$ el acondicionamiento de se>ales es esencial para un

eficaz sistema compact?I. El acondicionamiento de se>al ma(imiza laprecisi&n de un sistema$ permite a los sensores que funcionen correctamente y

garanticen la seguridad.

El acondicionamiento de se>al se puede utilizar en una 'ariedad de

aplicaciones$ incluyendo* amplificaci&n$ aislamiento$ muestreo simultáneo$


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filtrado$ linealizaci&n. La @igura 6. 3uestra diferentes taretas de

acondicionamiento de se>al.

0.".2

Co*4atRI! -ard=are.

5ompact?I ")ard,are con interfaz entre el ordenador y el mundo e(terior#

funciona principalmente como un dispositi'o que digitaliza las se>ales

anal&gicas de entrada para que el ordenador pueda interpretarlos. tra

funcionalidad de adquisici&n de datos incluye*

Entrada 9 salida anal&gica.

Entrada 9 salida digital.

5ontrol9 Cemporizadores.

3ultifunci&n una combinaci&n de digital$ anal&gica.

Figura :.;ar(ar(


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$.".% So/t=are de a4liai3n.

La elecci&n del software asociado al sistema físico "tareta$ bus de

instrumentaci&n$ comunicaci&n serie$ etc.# se compone de tres ni'eles de

decisi&n básicos$ sistema operati'o$ software a ni'el driver y software deaplicaci&n.

NI ofrece tres productos de soft,are de desarrollo de medio ambiente para el

desarrollo de instrumentaci&n completa$ la adquisici&n$ y aplicaciones de control*

LabVIEW con la programaci&n gráfica de la metodología$ LabWindo,s P 9 5VI

Ppara programadores de 5 tradicionales$ 3easurement Studio para Visual

Dasic$ 5 Q Q y. NEC.

$.0 Instru*entai3n eletr3nia

Instrumentaci&n electr&nica es parte de la electr&nica$ principalmente anal&gica$ que se

encarga del dise>o y maneo de los aparatos electr&nicos y elctricos$ sobre todo para

su uso en mediciones. La instrumentaci&n electr&nica se aplica en el censado y


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procesamiento de la informaci&n pro'eniente de 'ariables físicas y químicas$ a partir de

las cuales realiza el monitoreo y control de procesos$ empleando dispositi'os y

tecnologías electr&nicas.

$.0.$ Instru*entai3n eletr3nia

7na de las nue'as tendencias en la instrumentaci&n es la instrumentación virtual . La

idea es sustituir y ampliar elementos )ard,are por otros soft,are$ para ello se

emplea un procesador "normalmente un %5# que eecute un programa específico$ este

programa se comunica con los dispositi'os para configurarlos y leer sus medidas. Las

'entaas de la instrumentaci&n 'irtual son$ que es capaz de automatizar las medidas$

procesado de la informaci&n$ 'isualizaci&n y actuaci&n remotamente. 4lgunos

programas especializados en este campo son LabVIEW e(isten diferente tipos de

buses de comunicaci&n populares son !%ID$ ?S;=;$ 7SD$ Et)ernet$ etc.

$.2 Siste*as e*bebidos.

Son dispositi'os usados para controlar equipos$ operaci&n de maquinarias o plantas

industriales completas. El trmino embebido "tambin se lo conoce como incrustado o

embutido# está caracterizando que esos circuitos integrados son una parte integral del

sistema en que se encuentran. Lo interesante de que un sistema sea embebido es que

puede estar de tal forma incrustado$ puede quedar tan oculto a nuestros oos$ que la

presencia de tales c)ips no resulte nada ob'ia a quien lo mira.

7n sistema embebido o empotrado es un sistema de computaci&n dise>ado pararealizar una o algunas pocas funciones dedicadas frecuentemente en un sistema de

computaci&n en tiempo real. Los sistemas embebidos se utilizan para usos muy

diferentes a los usos generales a los que se suelen someter a las computadoras

personales. En un sistema embebido la mayoría de los componentes se encuentran

incluidos en la placa base "la tareta de 'ídeo$ audio$ m&dem$ etc.#.


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-os de las diferencias principales son el precio y el consumo. %uesto que los sistemas

embebidos se pueden fabricar por decenas de millares o por millones de unidades$ una

de las principales preocupaciones es reducir los costes. Los sistemas embebidos

suelen usar un procesador relati'amente peque>o y una memoria peque>a para reducir

los costes. Se enfrentan$ sobre todo$ al problema de que un fallo en un elemento

implica la necesidad de reparar la placa íntegra.

Lentitud no significa que 'ayan a la 'elocidad del relo. En general$ se suele simplificar

toda la arquitectura de la computadora para reducir los costes. %or eemplo$ los

sistemas embebidos emplean a menudo perifricos controlados por interfaces

síncronos en serie$ que son de diez a cientos de 'eces más lentos que los perifricos

de una computadora personal normal. Los primeros equipos embebidos que se

desarrollaron fueron elaborados por ID3 en los a>os /06stias de los siste*as e*bebidos.

-eben ser confiables.

Seguridad personal* no causa da>o

Seguridad informática* comunicaci&n confidencial y autenticada.

-eben ser eficientes

La creaci&n de un sistema confiable debe ser considerada desde un comienzo$ no una

consideraci&n posterior.

Energía

Cama>o de c&digo

%eso

5osto


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Están dedicados a ciertas aplicaciones

Interfaces de usuario dedicadas "no mouse$ Reyboard y pantalla#.

3uc)os ES deben cumplir restricciones de tiempo real

7n sistema de tiempo real debe reaccionar a estímulos del obetocontrolado "u operador# dentro de un inter'alo definido por el ambiente.

?espuestas correctas pero tardías son erradas.

7na restricci&n de tiempo real se dice -7?4 ")ard# si su incumplimiento

puede resultar en catástrofe.

7na restricci&n de tiempo real se dice -7?4 ")ard# si su incumplimiento

puede resultar en catástrofe.

Coda otra restricci&n de tiempo son blandas "soft#.

Están frecuentemente conectados a ambientes físicos a tra's desensores y actuadores.

Son sistemas )íbridos "partes análogas Q digitales#.

Cípicamente son sistemas reacti'os* 7n sistema reacti'o es uno que

está en interacci&n continua con su ambiente y su eecuci&n es la un ritmo

determinado por ese ambiente.

$.2." Carater>stias de los siste*as e*bebidos.


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7n sistema operati'o de tiempo real "SC? o ?CS ?eal Cime peratingSystem en

ingls#$ es un sistema operati'o que )a sido desarrollado para aplicaciones de tiempo

real. 5omo tal$ se le e(ige correcci&n en sus respuestas bao ciertas restricciones de

tiempo. Si no las respeta$ se dirá que el sistema )a fallado. %ara garantizar el

comportamiento correcto en el tiempo requerido se necesita que el sistema sea

predecible.

$.2." 'le*entos 7ue on/or*an un SR.

4spectos de integraci&n y de rendimiento.

3aneo de Interrupciones

Dases de -atos de Ciempo ?eal.

Sistemas perati'os de Ciempo ?eal.

Lenguaes de Ciempo ?eal.

Sincronizaci&n y comunicaci&n de tareas.

T .

$.2.0 Clasi/iai3n de los siste*as de tie*4o real.

Los sistemas de tiempo real pueden ser de dos tipos$ esto es en funci&n de su

se'eridad en el tratamiento de los errores que puedan presentarse*

Siste*as de tie*4o real blandos o so/t real?ti*e s)ste*s * estos pueden tolerar un

e(ceso en el tiempo de respuesta$ con una penalizaci&n por el incumplimiento del

plazo. Estos sistemas garantizan que las tareas críticas se eecutan en tiempo. 4quí los

datos son almacenados en memorias no 'olátiles$ no utilizan tcnicas de memoria

'irtual ni tiempo compartido$ estas tcnicas no pueden ser implementadas en )ard,are.


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Siste*as de tie*4o real duros o -ard real?ti*e s)ste*s5 aquí la respuesta fuera de

trmino no tiene 'alor alguno$ y produce la falla del sistema. Estos sistemas tienen

menos utilidades que los implementados por )ard$ por eemplo no pueden utilizarse

para control industrial y rob&tico. %ero si para multimedia$ super'isi&n de controles

industriales y realidad 'irtual.

$.% Siste*as e*bebidos Co*4atRI!.

NI 5ompact ?U se basa en la nue'a tecnología de Entradas9Salidas reconfigurables

"?I#$ su funcionalidad básica es proporcionada por una @%!4 programable por el

usuario. Se puede acceder y configurar la @%!4 usando el soft,are de desarrollo

gráfico LabVIEW de NI. Normalmente$ la programaci&n de una @%!4 requiere un

conocimiento detallado de la configuraci&n específica del )ard,are$ así como la

utilizaci&n de un lenguae de descripci&n de bao ni'el como VG-L$ que tiene una

pronunciada cur'a de aprendizae. %ero la tecnología NI ?I reduce la compleidad del

)ard,are embebido y de los lenguaes de bao ni'el para proporcionar un acceso

sencillo$ pero potente$ a las @%!4s. %or eemplo$ se puede utilizar ?I en LabVIEW

para configurar fácilmente la funcionalidad de )ard,are como E9S$ %I-$ filtrado$procesamiento de se>ales o transferencia de datos mediante -34 "-irect3emory

4ccess#$ con s&lo unos pocos bloques de funciones. 7na funcionalidad similar

requeriría la implementaci&n de muc)as páginas de c&digo VG-L. El resultado es un

sistema embebido personalizable y disponible en el comercio que reduce el tiempo de

desarrollo del sistema a los ingenieros de dise>o de sistemas embebidos y proporciona

un incremento del rendimiento y de la fle(ibilidad del sistema total. La @igura /


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$.%.$ 6ise9o de siste*as e*bebidos o*4atRI!.

La arquitectura 5ompact ?U se compone de tres partes principales* el controlador de

tiempo real embebido$ el c)asis embebido reconfigurable que contiene la @%!4 y los

m&dulos de E9S intercambiables en caliente. La integraci&n del controlador embebido$el c)asis que contiene la @%!4 y los m&dulos conectables de del )ard,are de bao

ni'el que son requeridos en los sistemas embebidos. !racias a la cone(i&n directa

entre los m&dulos de E9S y la @%!4 se puede integrar perfectamente la sincronizaci&n y

el disparo entre los m&dulos de E9S a tra's de la @%!4 y obtener un alto ni'el de

fle(ibilidad del sistema.

El controlador embebido de tiempo real 5ompact ?U incorpora un procesador

industrial de @reescale 3%5M;


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y en tiempo real. Solo )ay que desarrollar el c&digo de la aplicaci&n de tiempo real en

un ordenador mediante la programaci&n gráfica y luego descargar la aplicaci&n para

que se eecute en el controlador de tiempo real de 5ompact ?U que contiene un

sistema operati'o en tiempo real comercial. %ara a)orrar tiempo$ tambin se puede

integrar el c&digo e(istente de 595QQ dentro de la aplicaci&n de LabVIEW ?ealCime. El

controlador de tiempo real de 5ompact ?U dispone de un puerto Et)ernet de /


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5ada m&dulo de E9S de la serie 5 de NI contiene una funci&n de acondicionamiento de

se>ales incorporado y un borne de cone(i&n de presi&n por tornillo$ un borne de

cone(i&n de presi&n por resorte$ DN5 o conectores -Sub. 4l integrar el conector en la

caa de cone(iones de los m&dulos$ el sistema 5ompact ?U reduce significati'amente

las necesidades de espacio y el coste del cableado en campo. Gay disponibles 'arios

tipos de E9S entre las que se incluyen* entradas para termopares+ entradas para

aceler&metros+ entradas para clulas de carga y de deformaci&n+ entradas anal&gicas

de )asta 2ado para aplicaciones e(tremas en ambientes

ad'ersos$ tales como plantas de energía y otros entornos industriales desafiantes y

para sitios peque>os$ como el control de 'e)ículos submarinos no tripulados$ donde el

espacio es una limitaci&n. Cama>o$ peso$ densidad de canales de E9S y consumo de

potencia son requisitos críticos de dise>o en muc)as de estas aplicaciones embebidas.

4pro'ec)ando la naturaleza determinista y reconfigurable de los dispositi'os @%!4$

5ompact ?U es capaz de proporcionar capacidades de control y adquisiciones fiables

y reconfigurables en un formato compacto y resistente.

7n sistema embebido reconfigurable de B slots mide /10$2 ( 66$/ ( 66$/mm "1$


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que se )an instalado m&dulos de E9S de =; canales proporciona un peso por canal de

0$1gr9c) "


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Vigilancia remota y distribuida.

?egistro de datos embebido.

5ontrol de mo'imiento multiee personalizado.

3onitorizaci&n de la potencia elctrica y control de la electr&nica de potencia.

5ontrol de la maquinaria pesada y ser'o)idráulica.

5ontrol discreto y por lotes.

4nálisis m&'il9portátil de NVG "Noise$ Vibration$ Gars)ness#.

$. Controlador o*4atRI! NI Co*4atRI!?B#0.

CompactRIO es un sistema embebido y reconfgurable de control y

adquisición de datos. Procesador en tiempo real. Dispone de una FPG que

permite confgurar las !"#. Permite a$adir módulos de !"# sobre su c%asis de

& u ' ranuras para albergar cualquier módulo D! la #erie C. #e programa con

el entorno (ab)i!*.

!specifcaciones el+ctricas %ttp,""sine.ni.com"ds"app"doc"p"id"ds-/&"lang"es

http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-204/lang/eshttp://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-204/lang/es


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El sistema integrado c?I0


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Tab$a 1. E,7#iai&"#, (#$ &*7a' RIO?=9).

?E-Interfaz -e ?ed /


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Carater>stias deentradaVoltae mínimo de entrada < VVoltae 3ínimo de baoni'el de entrada


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Tab$a 2. C&*7arai/" (# $&, &*7a'RIO ,#ri# .

%roducto

La

'elocidad

delprocesado

r

"3Gz#

Cama>o

@%!4

"!ates#

-?43"3D#

Interna de

almacenamiento no

'olátil

%uerto

Et)ernet

/


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otro sistema 5ompact ?U u otro dispositi'o basado en Et)ernet para otros E 9 S

adicional.

El controlador es en tiempo real$ es un procesador potente con altas frecuencias de

relo para la aplicaci&n del algoritmo de control. El m&dulo @%!4 se utiliza paraimplementar la l&gica de bao ni'el con los datos obtenidos mediante los m&dulos I. El

circuito @%!4 utilizado en el compact?I es un 8ilins Virte( @%!4 serie. La @%!4 se

puede programar por separado y está conectada al controlador en tiempo real usando

un bus interno. Los 3&dulos de I son taretas de la serie 5 realizadas por los propios

National Instruments$ intercambiables en caliente. El c)asis de e(pansi&n Et)ernet

'iene con un puerto Et)ernet que se utiliza para conectar el compact?I a un %5 )ost.

La @igura /B. 3uestra los m&dulos internos de conforman el compact?I0


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control y bucles de adquisici&n$ además de los bucles de menor prioridad de

procesamiento$ registro de datos y Et)ernet 9 comunicaci&n en serie. Incorpora

funciones elementales de E 9 S tales como la @%!4 Leer 9 Escribir funci&n de

proporcionar una interfaz de comunicaci&n en los circuitos altamente optimizado

@%!4 reconfigurable. Leen Valores de los datos @%!4 en formato entero y luego

son con'ertidos en unidades de ingeniería a escala en el controlador.

$..% La


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'elocidad$ la temporizaci&n de las E9S y el procesamiento de se>ales. Este

3odulo incorpora las siguientes características*

I% a ni'el de componentes "5LI%# Nodo para la fácil integraci&n del c&digo

G-L e(istente. 4sistente de @%!4 para crear rápidamente la arquitectura de tiempo real

y el c&digo de la @%!4.

LabVIEW Statec)art 3odule para implementar el control basado en

@%!4$ máquinas de estados y otras más.

La simulaci&n de @%!4 facilita el desarrollo y la depuraci&n.

Dloques de funciones @%!4 I% en coma fia.

8lata/or*a Abierta.

5on la plataforma abierta 5ompact?I se pueden desarrollar m&dulos de E9S

personalizados para satisfacer las necesidades particulares de los productos y

de las aplicaciones.

8resentaiones ) /leEibilidad.

7tilizando la potencia del n:cleo de la @%!4 de 5ompact?I se pueden

dise>ar lazos de control digital de /3Gz sin reducci&n de las prestaciones

cuando se aumenta el n:mero de los cálculos l&gicos y tambin )acer funcionar

lazos de control %I- anal&gicos a /o modular de 5ompact?I se puede redise>ar y actualizar fácil y

rápidamente los nue'os sistemas embebidos cuando una aplicaci&n necesita

cambiar sin tener que implementar interfaces de )ard,are compleas.


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$.. Integrados ) servidores del RI!?B#0

4demás de la comunicaci&n programática a tra's de C5% 9 I%$ 7-%$ 3odbus 9 C5%$

Ir-4$ y protocolos de serie$ los controladores 5ompact ?U son incorporados en los

ser'idores de Virtual Instrument Soft,are 4rc)itecture "VIS4#$ GCC% y @C%. El

ser'idor de VIS4 proporciona descarga remota y acceso a la comunicaci&n a la E 9 S

reconfigurable "?I# @%!4 a tra's de Et)ernet. El ser'idor GCC% proporciona un

interfaz de usuario del na'egador ,eb a las páginas GC3L$ arc)i'os$ y la interfaz de

usuario de aplicaciones embebidas de LabVIEW a tra's de un enc)ufe del

na'egador Web. El ser'idor @C% permite acceder a datos registrados o arc)i'os de

configuraci&n.

$.. C-o7ue ) vibrai3n.

%ara cumplir con estas especificaciones$ debe montar el sistema de panel 5ompact

?U y colocar terminales a los e(tremos de los cables de alimentaci&n de terminal la

Cabla 2. 3uestra los rangos de 'ibraci&n.

Tab$a ). Vibrai/" &*7a' RIO?=9).

5)oque operati'o =< g$ // ms medio seno de M< g$ = msmedio seno$ /6 c)oques en 2orientaciones

Vibraci&n$ aleatoria. M g ?ms$ de /< a M


36/108

Tab$a -. C&"#4i&"#, (# ab$#a(& E'>#r"#'.

Cable 't-ernet oneEiones de ableado$ Dlanco9narana Dlanco9narana Dlanco9'erde" Narana Narana Verde

0 Dlanco9'erde Dlanco9'erde Dlanco9narana2 4zul 4zul 4zul% Dlanco9azul Dlanco9azul Dlanco9azul Verde Verde Narana Dlanco93arr&n Dlanco93arr&n Dlanco93arr&nF 3arr&n 3arr&n 3arr&n

La @igura /2. 3uestra la configuraci&n de cables$ para la comunicaci&n del c?I

0#r"#'


37/108

NI$ Cablero 5omputarizado de Coque NI "C%5#$ sistema NI 5ompact-4O con sus

accesorios cargados -5 en los dri'ers motores.

El sistema de la barra -IN y terminales de alerta no requieren )erramientas los cuales

)acen de la instalaci&n fácil. La gama amplia y auto selecta entraron que los 'oltaes se

resisten a los errores del usuario. El rango de la temperatura de funcionamiento anc)o y

la interferencia electromagntica e(traordinaria "E3I# la inmunidad )abilita operaci&n

sin preocupaciones$ incluso bao las condiciones ásperas.

La fuente de alimentaci&n industrial NI %/M impulsa garantía de reser'a del ;


38/108

Tab$a 9. Da'&, (# ,a$i(a (# $a %u#"'#.

Censi&n nominal de salida ;B V -5 / ̂3argen austable de tensi&n de salida ;;$M V -5 ... ;6$M V -55orriente de salida nominal M 4 ")asta 2< 5#

%WE? DSC 1$M 4-erating 2< 5 ... 1< 5 ";$M ̂ 9#%osibilidad de cone(i&n en paralelo Sí$ para redundancia y

aumento de potencia%osibilidad de cone(i&n en serie Sí5arga capaciti'a má(ima IlimitadoLimitaci&n de corriente acti'a apro(. IDSC 1$M 4 "en caso

de cortocircuito#-es'iaci&n de regulaci&n _ / ^ "cambio de carga

estático /< ^ ... 0< ^#

_ ; ^ "cambio de cargadinámico /< ^ ... 0< ^#_


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$.F M3dulos 'S serie C.

Los 3&dulos de E9S de la Serie 5 están dise>ados como m&dulos de medidaaut&nomos. Codos los circuitos requeridos para realizar medidas específicas están

incluidos en el m&dulo. Codas las con'ersiones 49- y -94 se realizan en el m&dulo

antes de que los datos lleguen al c)asis.

5ada m&dulo de E9S contiene acondicionamiento de se>ales integrado y conectores de

terminal de tornillo$ DN5 o -Sub. 7na 'ariedad de tipos de E9S está disponible$

incluyendo entradas de termopares de 6< mV$ entradas9salidas anal&gicas de

muestreo simultáneo de /< V$ E9S digital e industrial de ;B V con capacidad decorriente de )asta / 4$ entradas digitales diferenciales9CCL con salida de suministro

regulado de M V para codificadores y entradas digitales uni'ersales de ;M< Vrms.

5ada m&dulo de la Serie 5 está específicamente dise>ado para una media particular

elctrica y de sensor y contiene el con'ertidor de se>ales$ conecti'idad y circuitos de

Figura 19. Fu#"'# (# !&(#r AB 2-VDC NI !S?1”.


40/108

acondicionamiento en un solo paquete robusto. El acondicionamiento de se>ales$ como

amplificaci&n$ filtros$ e(citaci&n y aislamiento$ es esencial para adquirir medidas

precisas de sensores. Se pueden adquirir se>ales fácilmente desde termopares$

detectores de temperatura de resistencia "?C-s#$ galgas e(tensiomtricas$ celdas de

carga$ aceler&metros$ micr&fonos y muc)os más usando el m&dulo apropiado de la

Serie 5.

Sensores soportados*

Cemperatura

?esistencia

Sensor basado en puente

Voltae

4celer&metro y micr&fono

-igital

5orriente

54N

La @igura /6. 3uestra la serie de los diferentes modelos e(istentes para

diferentes parámetros que se deseen medir.


41/108

$.F.$ M3dulo de 'ntrada de er*o4ares de F *&, $ Canales NI B"$0

El NI 0;/= es un m&dulo de termopares de alta densidad para dispositi'os de la Serie 5

dise>ados para sistemas de muc)os canales. 5on este m&dulo$ puede a>adir

termopares a sistemas de pruebas de se>al mi(ta sin usar muc)as ranuras. Este es

similar al m&dulo de termopar NI 0;// de cuatro canales e(cepto que tiene cuatro 'eces

más canales y casi /


42/108

La @igura ;


43/108


44/108

Tab$a 1. Cara'#r6,'ia, (# NI =-92

Cara'#r6,'ia, (# NI =-92 7iempo de retardo de salida

8carga completa9 0/ :s en 03

Modo acti5o 3/ ma; M<

Modo de reposo /=& m1;imo m*

Disipación t+rmica 8a >/ ? C9

Modo acti5o 0.@ * m1;

Modo de reposo @@ ma; m*

La @igura ;;. 3uestra el )ard,are NI 0B1;.

Figura 22. M&(u$& NI =-92.


45/108

Modulo NI B2#$ % &L, Didireional 6igital I!, F anales

El NI 0Bales de M V 9 CCL y cuentacon /.


46/108

NI B"$% M3dulo de $# &, 'ntrada Anal3gia Si*ultánea, $## +Ss, 2 Canales

El m&dulo NI 0;/M para su uso con NI 5ompact-4O y c)asis 5ompact?I incluyecuatro canales de entrada anal&gica muestreados de forma simultánea y con registrode apro(imaciones sucesi'as.

"S4?# de /2 bits de con'ertidor anal&gicodigital "4-5#. El NI 0;/M contiene lacalibraci&n NISC$ una barrera de aislamiento de canal a la cone(i&n a tierra doble para

la seguridad y la inmunidad al ruido y alto rango de 'oltae de modo com:n.

@igura.. entrada del circuito por cada canal de NI 0;/M con cone(i&n ND5

Figura .. NI =21 M&(u$&


47/108

T&r+u6*#'r& ;i**#$,'#i"B *&(#$& MCRT 2=-TC H?) FJ

Corquímetro Gimmelstein Serie 35?C ;0


48/108

Figura Ki,'a $a'#ra$ T&r+u6*#'r& ;i**#$,'#i"B *&(#$&MCRT 2=-TC H?) FJ

Mechanical Power Instrument

Model "$ Me-anial 8o=er Instru*ent

Estos instrumentos avanzados proporcionan pantalla de la unidad de ingeniería de unmedidor de tensión (mV / V) de entrada y una entrada de frecuencia. También calculan elpoder y realizar ! funciones "ue incluyen controles de carrera# tara# sostienen# y ma$ /

min de captura. %sted no tiene "ue escribir código o a&adir 'ardare para eecutar unaprueba productivo.

*as dos pantallas línea alfanumérica de lectura de medida y calculada de datos# unidadesde medida y el estado de la prueba. *as calibraciones del transductor son totalmenteautom+ticas# sin necesidad de austes manuales.


49/108

$.B e*4eratura.

La temperatura es difícil de definir$ ya que no es una 'ariable tangible como

lo es la presi&n. La física trmica es la disciplina que estudia la temperatura$ la

transferencia y transformaci&n de la energía. La temperatura es un estado

relati'o del ambiente$ de un fluido o de un material referido a un 'alor patr&n

definido por el )ombre$ un 'alor comparati'o de uno de los estados de la

materia.

%or costumbre utilizamos indistintamente el trmino calor o temperatura para

comunicar sensaciones de calor o de frio que percibimos mediante nuestros

sentidos de contacto. Sin embargo$ el calor y la temperatura son distintos$ ya


50/108

que cada uno representa conceptos diferentes y tienen sus propias unidades de

medici&n.

$.B." Mediiones de te*4eratura

La temperatura mide el ni'el trmico de un cuerpo$ mientras el calor mide la

cantidad de energía entregada o ganada por ese cuerpo. %ara medir la

temperatura se utilizan los term&metros$ los cuales pueden mostrar el 'alor en

dos escalas @a)ren)eit y 5entígrados.

Las limitaciones del sistema de medida quedan definidas en cada tipo de

aplicaci&n por la precisi&n$ por la 'elocidad de captaci&n de la temperatura$ por

la distancia entre el elemento de medida y el aparato receptor y por el tipo deinstrumento indicador$ registrador o controlador necesarios+ es importante

se>alar que es de esencial la comprensi&n de los distintos mtodos de medida

con sus 'entaas y des'entaas propias para lograr una selecci&n optima del

sistema más adecuado.

Los instrumentos de temperatura utilizan di'ersos fen&menos que son influidos

por esta misma y entre los cuales figuran*

Variaciones en 'olumen o en estado de los cuerpos "solido$ líquido y

gases#+ Variaci&n de resistencia de un conductor "sondas de resistencia#+ Variaci&n de resistencia de un semiconductor "termistores#+ f.e.m. creada en la uni&n de dos metales diferentes "termopares#+ Intensidad de la radiaci&n total emitida por el cuerpo "pir&metros de

radiaci&n#.

$.B.0 Unidades de *edida de te*4eratura


51/108

Las unidades de medida de la temperatura pueden ser absolutas y relati'as.

%ara la graduaci&n de las escalas de temperatura se utilizan como puntos de

referencia los puntos de congelaci&n y de e'aporaci&n del agua.

La @igura ;B. 3uestra la relaci&n entre las escalas de temperatura y susequi'alencias.

4unque parezca confuso$ cada una de las cuatro escalas de temperatura

permite medir la energía del calor de una manera diferente. 7na medida de

temperatura en cualquiera de estas escalas puede ser fácilmente con'ertida a

otra escala usando las f&rmulas de la siguiente tabla.

Figura 2). C&*7arai/" (# $a, ua'r& (i%#r#"'#,#,a$a, (# '#*7#ra'ura.

Tab$a 11. C&"K#r,i/" (# u"i(a(#, (# '#*7#ra'ura.


52/108

$.$#

'le*entos 4ri*arios 4ara *edir te*4eratura.

-entro de los principales instrumentos que se utilizan para la medici&n de

temperatura se tiene*

$.$#.$ er*ou4las.

7na termocupla básicamente es un transductor de temperaturas$ es decir un

dispositi'o que con'ierte una magnitud física en una se>al elctrica. Está

constituida por dos alambres metálicos diferentes que unidos desarrollan una

diferencia de potencial elctrica entre sus e(tremos libres$ que esapro(imadamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre estas

puntas y la uni&n. Se suelen fabricar con metales puros o aleaciones "caso más

com:n# y la característica más notable es que son empleadas para medir

temperaturas en un rango noblemente grande comparadas con otros

term&metros. Valores típicos del rango están entre 1< y /1


53/108

Su funcionamiento$ se basa en un descubrimiento )ec)o por SeebecR en /6;/*

si se sueldan dos metales diferentes$ cuyos e(tremos están a distintas

temperaturas$ aparece una f.e.m. "llamada f.e.m SeebecR#. %osteriormente$ se

mostr& que esta f.e.m pro'iene en realidad de dos efectos diferentes*

Primer efecto: resulta solo del contacto entre dos metales disimiles y la

temperatura de dic)a uni&n. Este es el llamado efecto %eltier es debido a la

difusi&n de electrones desde el conductor con mayor densidad electr&nica al demenor densidad.

Segundo efecto: debido a los gradientes de temperatura a lo largo de los

conductores en el circuito. Este es el llamado efecto C)ompson es debido al

fluo de calor entre los e(tremos de los conductores$ que es transportado por los

electrones$ induciendo entonces una f.e.m. entre los e(tremos de los mismos.

En la mayoría de los casos$ la f.e.m. C)ompson es bastante peque>a en

comparaci&n con la f.e.m. %eltier y$ dependiendo de los materiales elegidos para

la termocupla$ la f.e.m. C)ompson puede ser despreciada. Gist&ricamente$ se

llam& efecto SeebecR a la combinaci&n de los efectos C)ompson y %eltier.

Figura 2-. Vari#(a( (# '#r*&u7$a, & '#r*&7ar#,.


54/108

-ebemos mencionar tambin$ que la inserci&n de un metal intermedio en el

circuito de una termocupla no afecta la f.e.m. neta$ si las dos uniones con el

tercer metal se mantienen a la misma temperatura.

En la siguiente tabla se indican algunos tipos de term&metros y sensores detemperatura unto con algunas de sus características más notables.

Tab$a 12. Cara'#r6,'ia, (# '#r*&u7$a, 3 ,#",&r#, (# '#*7#ra'ura.

i4o de ter*3*etro RangoNo*inal

KC

Costo Linealidad Carater>stiasNotables

Termómetro demercurio /< a =


55/108

0.$#.$." Junta /r>a o de re/erenia.

Es la parte del instrumento donde se realiza la medida y que generalmente se mantiene

a una temperatura relati'amente constante$ en la mayoría de casos a la temperatura del

ambiente.

0.$#.$.0 Cables de eEtensi3n.

Son los conductores que unen la unta caliente con la unta fría. 4 cada tipo de

termopar le corresponde cables de e(tensi&n específicos$ de lo contrario se

alteraría el 'alor de la medida por la presencia de un tercer termopar seg:n lo

analizamos más adelante en la ley de los metales intermedios.

Los cables de compensaci&n entre el termopar y el instrumento indicador deben

cumplir con los requisitos para los cables aislados en sistemas de potencia

"V-E


56/108

0.$#.$.2 Cables de eEtensi3n.

La suma de la "fem# de un termopar con su unta fría a < 5. A su unta caliente a

una temperatura C$ más la fuerza electromotriz de un termopar con su unta fría ala temperatura C y su unta caliente a la temperatura de medici&n$ es igual a la

f.e.m de un termopar con su unta fría a < 5. A su unta caliente a la temperatura

de medici&n.

0.$#.$.% Le) de los *etales inter*edios.5uando la unta caliente y el instrumento están distantes es necesario introducir

cables de e(tensi&n de otra naturaleza que el termopar. Esto aparentemente

pro'ocaría alteraciones en la respuesta del termopar.

La ley de los metales intermedios dice que el 'alor de la "f.e.m# se mantendrá

constante$ siempre que el tercer metal no est sueto al efecto C)ompson$ es

decir que la temperatura a lo largo de l se mantenga constante.

0.$#.$. 8rini4ios básios de o4erai3n.

$. Las termocuplas están formadas por la uni&n de dos metales distintos$

los cuales se encuentran soldados por uno de sus e(tremos y por el

otro e(tremo se dean separados.

Figura 25.!ar'#, (# u" '#r*&7ar.


57/108

". El 'oltae que aparece en los e(tremos de la uni&n$ conocido como

'oltae SeebecR aumenta con la temperatura.

0. La medici&n de temperatura es relati'a$ ya que depende de la uni&n

de la temperatura de la uni&n de referencia.

2. -e acuerdo al tipo de metales que forman la termocupla$ se clasifican

las termocuplas* D$ 5$ E$ $ $ L$ N$ ?$ S$ C$ 7. %. La relaci&n 'oltae

temperatura es no lineal.

%. La medici&n con termocupla requiere la compensaci&n de la uni&n de

referencia.

La com!ensación es una tcnica utilizada en ciertos dispositi'os de medici&n

de temperatura "en termopares#$ para compensar el )ec)o de que ste se

encuentra a una temperatura ambiente que influirá negati'amente en una

medida absoluta.

Figura 29. CurKa (# %.#.*. 7ara '#r*&7ar#,.


58/108

La siguiente @igura ;0. 3uestra la cone(i&n de un termopar para realizar la

correcta medici&n de temperatura.

$.$#." i4os deter*o4ares.

i4o "5romo "Ni5r# 5)romel 9 4luminio "aleaci&n de Ni 4l# 4lumel#* con unaamplia 'ariedad de aplicaciones$ está disponible a un bao costo y en una

'ariedad de sondas. Cienen un rango de temperatura de ;


59/108

des calibraci&n permanente. Cienen un rango de B


60/108

Tab$a ). Ti7&, (# '#r*&7ar &" ,u, r#,7#'iK&, ra"g&, (# &7#rai/".

TI!O CONDUCTOR!OSITIVO

CONDUCTORNEGATIVO

RANGO DEO!ERACIN

A Platino 3/B Rodio Platino23B Rodio 03>/ -0>//C@//- 30//F

C *@Re 7ungsten@BRenio

*2Re 7ungsten2BRenio

02@/ -30@C3///- &//F

! Cromel Constantan @ - //C//- 02@/ F

E ierro Constantan @ - >2/ C//- 0&// F

C%romel lumel @ - 02/C //-3// F

H Hicrosil Hisil 2@/ - 02/ C0//- 3// F

R Platino 03B Rodio Platino '>/ - 0&@/ C02//- 2&/ F

# Platino 0/B Rodio Platino '/ - 0&@/ C0'//- 2&/ F

7 Cobre Constantano -// - 3@/C -33/ -22/ F

$.$#.0 C3digo de olores 4ara ables de eEtensi3n.

La norma americana 4SC3 define los siguientes c&digos de colores para cablesde e(tensi&n.

Tab$a 1-. N&r*a a*#ria"a ASTMB /(ig&, (# &$&r#,.

TI!O DENOMINACIN !OSITIVO NEGATIVO ENVOLTURA

A A; Plomo Ro6o Plomo

E E; Alanco Ro6o Hegro

; marillo Ro6o marillo


61/108

R"# R; Hegro Ro6o )erde

7 7; ul Ro6o ul

Los estándares para este fin a:n no )an sido unificados$ por lo que se debeguardar cuidado en la 'erificaci&n del tipo de termopar que se está utilizando y

dependiendo del origen de la termocupla deberá obser'arse el c&digo de

colores. -ebe indicarse tambin que e(isten en el mercado termocuplas que no

cumplen con ninguna de las normas que se )an analizado anteriormente.

$.$#.2 Le)es de los ter*o4ares.

Estudios realizados sobre el comportamiento de termopares )an permitido establecer

tres leyes fundamentales*

/# "e$ del circuito homog%neo. En un conductor metálico )omogneo no puede

sostenerse la circulaci&n de una corriente elctrica por la aplicaci&n e(clusi'a de

calor.

;# "e$ de los metales intermedios. Si en un circuito de 'arios conductores latemperatura es uniforme desde un punto de soldadura K4K a otro KDK$ la suma

algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de

los conductores metálicos intermedios y es la misma que si se pusieran en

contacto directo K4K y KDK.

=# "e$ de las tem!eraturas sucesi&as. La f.e.m. generada por un termopar con

sus uniones a las temperaturas C/ y C= es la suma algebraica de la f.e.m. del

termopar con sus uniones a C/ y C; y de la f.e.m. del mismo termopar con sus

uniones a las temperaturas C; y C=.

%or estas leyes se )ace e'idente que en el circuito se desarrolla una peque>a

tensi&n continua proporcional a la temperatura de la uni&n de medida$ siempre


62/108

que )aya una diferencia de temperaturas con la uni&n de referencia. Los 'alores

de esta f.e.m. están tabulados en tablas de con'ersi&n con la uni&n de referencia

a


63/108

!l Juido que pasa por un 1rea en el tiempo Δt se representa por el 5olumen. Cuya

longitud de 5olumen es VΔt as que el 5olumen es ΔVol = V sΔt. (a cantidad de Ju6o

5olum+trico que pasa por un 1rea es ΔV / Δt = ΔV = as que,

Q = A V

Otra cantidad es el Ju6o m1sico= m= que es la masa del Juido que para una estación

por unidad de tiempo. (as unidades m N Q )t= donde Q es la densidad.

(a ecuación para el Ju6o masico es m N m N t o bien

m = ρ A V = ρ Q

!lemento de medición del caudal

#ensor de Ju6o de agua modelo, DH3

#ensor de Ju6o de agua consiste en un cuerpo de pl1stico= un rotor para agua= y un

sensor de eKecto all. Cuando el agua Juye a tra5+s del rotor= el rotor gira. (os

cambios de 5elocidad del Ju6o aKectan la 5elocidad del rotor y el sensor de eKecto

all emite los pulsos correspondientes.


64/108

!specifcaciones


65/108

Componentes del sensor de fujo

Mini. *oring )oltage DC &.@)

Ma;. *oring Current 0@m8DC @)9

*oring )oltage @)～&)

Flo< Rate Range 0～0/("min

(oad Capacity S0/m8DC @)9

Operating 7emperature S'/T

(iquid 7emperature S0/T

Operating umidity 3@B～/BR

*ater Pressure S./MPa

#torage 7emperature -@T～U'/T

#torage umidity @B～@BR

No. Name Quantity Material

1 Valve body 1 A!!"##$%lass &ber

' (tainless steel bead 1 (tainless steel ()(#*+

# A,is 1 (tainless steel ()(#*+

+ -mpeller 1 M

0in% ma%net 1 errite

! Middle rin% 1 A!!"##$%lass &ber

2 3seal rin% 1 0ubber

4 5le6troni6 seal rin% 1 0ubber

7 Cover 1 A!!"##$%lass &ber

1* (6re8 4 (tainless steel ()(#*+

11 Cable 1 1**2 '+A9:


66/108

Cone;iones del sensor

!specifcaciones de los pulsos de salida del sensor

utput pulse )ig) le'el Signal 'oltage ̀ B.M V" input -5 M V#

utput pulse lo, le'el Signal 'oltage _


67/108

Sensor de fluo de agua yfSB


68/108

*ater pressure, S /.'MPa

*oring 5oltage, DC@)-&)

Insulation resistance, 40//MV

*oring range, /.3W2 ("min

Flo< pulse c%aracteristics, K N 8'XL9 Y B = L N ("MIH

Output %ig% pulse, 4DC &.>)8Input 5oltage N @)9

Output lo< pulse, #ignal 5oltage Z/.@)8 input DC @)9

Output pulse duty, @/B Y 0/B

!;ternal diameter , >mm

Internal diameter , 3.3mm


69/108

Fugura [.Grafca de Krecuencia y Ju6o

Cone;iones del sensor

(ensor de velo6idad de fujo; (i%net 1 0otor3< addle8eel

Descripción


70/108

F1cil de instalar con un rendimiento fable de larga duracion= el

sensor de Ju6o #igned @0@ Rotor-\ Paddle


71/108

Figura[. #ensor de Ju6o modelo @0@ rotor de paletas.

Caractersticas

^ Rango de Kuncionamiento /=3 a 2 m " s 8de 0 a / pies " s9

^ #alida altamente repetible

^ Dise$o simple= económico

^ #e instala en el tubo de los tama$os de DH0@ a DH// 8_ a 32pulg.9

^ requiere " ning]n poder e;terno autoalimentado

^ Certifcado de prueba incluido para -;/= -\0

^ Materiales qumicamente resistentes.

plicaciones

^ Producción de gua Pura

^ #istemas de fltración

^ Producción Lumica


72/108

^ #istemas de suministro de lquido

^ Protección de la bomba

^ Monitoreo del gua

^ Ho es adecuado para los gases.

Medición de Ju6o por presión diKerencial

!M

Esta clase de medidores de fluo fueron los primeros en utilizase y actualmente se

siguen empleando en la industria al ser econ&micos y fiables$ sin embargo presentanotros incon'enientes como el maquinado e instalaci&n de este tipo de medidores.

%rincipio de funcionamiento

El principio de operaci&n del medidor depresi&n diferencial se deri'a de la aplicaci&n de

la ecuaci&n de continuidad y de la ecuaci&n de Dernoulli$ aplicada a un estrec)amiento

en la tubería$ pro'ocando en el fluido diferencias de presi&n considerables$ estas

diferencias de presi&n se miden y en base a ellas de determina el fluo.

Diferencia de presión debido al estrechamiento de la tubería


73/108

La ecuaci&n de Dernoulli aplicada al estrec)amiento de la tubería )/); "ec;/


74/108

En la ecuaci&n anterior se sustituye la ecuaci&n /; para despear y sustituir v12

.

2( P1− P2) ρ

=v2

2−( A22

v22

A1

2 )

Sustituyendo las áreas por los diámetros de la tubería y el estrec)amiento de la misma

y reduciendo la ecuaci&n queda de la siguiente forma*

d

D¿

1−(¿¿4)2( P

1− P

2)

ρ =v

2

2¿

Siendo β= d

D conocida como la relaci&n de diámetros "siendo d el diámetro de la

estrangulaci&n y - el diámetro de la tubería#$ finalmente se despea la 'elocidad del

fluido en el estrec)amiento.

√2( P

1− P

2)

ρ(1− β4) =v

2

4)ora se requiere conocer el fluo en el estrec)amiento de la tubería$ por lo que se

aplica la ecuaci&n de continuidad*


75/108

Q= A2v2= A2√2( P

1− P

2)

ρ(1− β4)

Si se denomina a E /√ 1− β4

como coeficiente de 'elocidad de acercamiento$ la

ecuaci&n queda de la siguiente forma.

Q= E A2√

2( P1− P

2)

ρ

4demás toda'ía se deben agregar a la ecuaci&n .. dos coeficientes adimensionales.

a# 5oeficiente de descarga C d . Este coeficiente indica la relaci&n entre el fluo

real y el fluo ideal que pasa por el elemento de medici&n.

C d=Qreal

Qideal

b# 5oeficiente de e(pansi&n trmica ϵ"este :ltimo solo para gases y 'apores# de

esta manera el fluo 'olumtrico queda de la siguiente forma.

Qv=C d ϵ E π

4d4√

2( P1− P

2)

ρ

en unidades de fluo másico*


76/108

m=C d ϵ E π

4d4

√ 2( P1− P2) ρ

%laca de orificio

Es la forma más econ&mica y fle(ible para medir el fluo$ se trata de una placa delgada

y circular con un orificio$ que mediante tornillos y bridas se monta en la tubería en

donde se requiere medir el fluo. La presi&n diferencial creada por la placa se mide y a

partir de las ecuaciones /;B< y /;2M se determina el fluo.

Es muy importante que el borde del orificio tenga un acabado afilado. Las pruebas que

se )an )ec)o muestran que un peque>o redondeo en el borde puede introducir un error

del ; al /


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La placa de orificio concntrico es la más usada uni'ersalmente$ se emplean para

relaciones de diámetros de )asta


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Los límites de uso para las placas de orificio se muestran a continuaci&n.

%ara la placa de orificio con tomas de presi&n en la brida.

d ≥ 12.mm

!mm " D " 1!!!mm

1.1 " # " !.$

ℜ D j %!!! y ℜ D ≥ 1$! β2

D

!eometría normalizada paraplaca de orificio


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para placas de orificio con tomas en la 'ena contracta "/- y /9;-# y tomas esquinadas

"5orner tappings#

d ≥ 12.mm

!mm " D " 1!!!mm

!.1 " # " !.$

ℜ D j %!!! y para !.1 ≥ # ≥ !.

ℜ D j /2!!! y para β2

≥ !.

Las placas de orificio tienen un coeficiente de descarga de apro(imadamente


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2. METODOLOGÍA

".$ Instalai3n ) Calibrai3n del So/t=are en el '7ui4o.

%ara poder programar el 5ompact?I0


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Gard,are/. NI 5ompact?I 0


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Figura ). !a"'a$$a 7ri"i7a$ LabVIEW 212.

".$.$ Con/igurar un Co*4atRI! B#2 antes de e*4ezar a trabaar .

beti'os

5onfigurar la red el 5ompact?I0


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/. 5onectar un modulo NI 0;/= de entradas para termopares en un espacio compacto$

para sistemas de medici&n de temperatura$ a la primer ranuras del 5ompact?I 0


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M. 4limentar al c)asis 5ompact?I0


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Con/igurar Co*4atRI! en MAO

/. 4bra 348 "Launc) 3easurement 4utomation E(plorer # en su computadora.

;. Seleccione el c)asis en la secci&n ?emote Systems del panel de configuraci&n. Si no

'e el c)asis en 348$ quizá tenga que des)abilitar el fire,all de su computadora.

El adaptador de Et)ernet de su computadora debe de estar configurado como btain

an I% address automatically.

=. Gabilite el modo seguro "Safe 3ode # en el interruptor del c)asis.


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B. %resione el bot&n ?eset del c)asis para reiniciar el equipo.

M. En 348$ de clic derec)o sobre el c)asis en la secci&n ?emote Systems en el panel

de configuraci&n y seleccione @ormat -isR. Seleccione la opci&n de reiniciar todos los

adaptadores de red a sus configuraciones por default y presione @ormat.

2. 5uando 348 termine de formatear el disco$ apague el interruptor del modo seguro

"Safe 3ode # y presione ?eset para reiniciar el equipo.


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1. En 348$ seleccione el c)asis en la secci&n ?emote Systems en el panel de

configuraci&n y presione ?efres) en la parte superior.

6. En ?emote Systems el estado del sistema debe de aparecer como Safe 3ode" "No

Soft,are Installed #.

0. En la secci&n del c)asis$ seleccione la pesta>a Net,orR Settings.


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/


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//. 5onfigure el adaptador primario et)< como se muestra a continuaci&n.

/;. En la pesta>a de System Settings$ modifique el nombre del dispositi'o.


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/=. 7na 'ez que )aya terminado de configurar la red$ presione Sa'e para que 348

guarde y reinicie el dispositi'o.

/B. 7na 'ez que termine de configurar la red del c)asis$ nos pondremos en la misma

red que el dispositi'o "muy probablemente ya deo de 'erlo en 348#. En Windo,s$

na'egue a 5ontrol %anel `` Net,orR and Internet `` Net,orR and S)aring 5enter ``

5)ange adapter settings y en el adaptador de Et)ernet seleccione %roperties.


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/M. Vaya )asta Internet %rotocolo I%'B y seleccione %roperties.

/2. Seleccione 7se t)e follo,ing I% address y configure la 'entana como se muestra a

continuaci&n. %resione al terminar.


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/1. ?egrese a 348 y en estos momentos ya debe de reconocer de nue'o el dispositi'o.

/6. En ?emote Systems e(panda la pesta>a del c)asis recin configurado$ clic derec)o

sobre Soft,are y seleccione 4dd9?emo'e Soft,are.

/0. Seleccione el soft,are recomendado para instalar. %resione Ne(t para continuar.


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;


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"." 6esarrollo de la 4rogra*ai3n on un Co*4atRI! B#2 en *odo San

Inter/ae

%ara la programaci&n de un dispositi'o como el 5ompact?I$ National Instruments

establece que se realiza gracias a un FEmpty %roectH "%royecto Vacío# que es una de

las opciones que )ay en la pantalla de inicio al abrir9eecutar el LabVIEW.

beti'os

Crabaar con su 5ompact?I0


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;. Seleccione Empty %roect.


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=. !uardar el proyecto como 5ompact?IScanInterface. En el e(plorador de

proyectos$ clic derec)o sobre el proyecto y seleccionar Ne, `` Carget and -e'ices.

B. 4segurese que E(isting target or de'ice se encuentre seleccionado. E(panda la

carpeta ?ealCime 5ompact?I y seleccione el c)asis que acabamos de configurar en

la secci&n anterior.


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M. En la 'entana a continuaci&n. Seleccionaremos el modo de programaci&n Scan

Interface. %resionamos continuar.

2. Notar como el dispositi'o fue agregado al proyecto. 5onfirmar que el dispositi'o

reconoce los m&dulos de adquisici&n conectados al c)asis. !uarde el proyecto.

1. 5lic derec)o sobre el controlador del c)asis recin agregado y seleccione Ne, `` VI.

!uarde el VI.


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8rogra*ai3n.

6. para ordenar el programa introduzca tres estructuras ,)ile loop y coleque como se

muestra en la figura.

La estructura ,)ile loop que encierra a las otras dos estructuras será la que controlara

todo el programa. -e las estructuras internas una es para el :nico control del motor de

combusti&n mientras que la otra es para todos los componentes de adquisici&n.%resione clic derec)o sobre el diagrama de bloques y 'aya a %rogramming ``

Structures `` W)ile Loop. 4gregue tres ciclos sobre el diagrama de bloques.


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0. En el panel @ontal se mostrara todos los datos en tiempo real para ello colocaremos

un table 5ontrol en el ,)ile loop de control$ ingresamos un Insert into 4rray cableado

4dd S)ift ?egister para que los datos sean mostrados en tiempo real.

%resione clic derec)o sobre el diagrama de bloques y 'aya a %rogramming `` 4rray ``

Insert into 4rray.

5lic derec)o sobre la estructura ,)ile loop `` seleccionar 4dd S)ift ?egister

En el panel frontal dar clic derec)o 3odern `` List$ Cable Cree `` Cable.


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/


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/;. 5ontrol de ser'omotor para 'ariar la posici&n del acelerador.

%ara controlar un ser'omotor se necesita de una se>al %W3$ clic derec)o sobre la

tareta 3od; `` propiedades `` configuraci&n de especificaciones digitales `` %W3

M


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/B. 4dquisici&n de torque y ?%3

En el caso del torque tanto como las re'oluciones solo necesitamos multiplicar la se>al

que adquirimos por una constante de acuerdo al manual.

/M. 4dquisici&n fluo de gasolina5onforme a los datos tcnicos del medidor de fluo$ sabemos que el sensor genera unase>al digital la cual )acemos la comparaci&n por segundo$ el resultado es multiplicadopor 2


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/2. 4dquisici&n fluo de 4gua 4l igual que el sensor de gasolina realizamos los mismos procesos y dependiendo de latemperatura obtenemos la densidad que se multiplica al fluo 'olumtrico dando unresultado en g9s y se multiplica por 2< para dar como resultado g9min.

/1. 4dquisici&n de fluo de 4ireLa se>al que se obtiene es el resultado de la diferencia de presi&n. 5onforme a laformula obtenemos una se>al y esta se resta el margen de error$ di'idido entres


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Esta es la interfaz de usuario mostrando todos los resultado$ como las temperaturas$datos del fluo de agua$ de gasolina$ re'oluciones$ torque$ aire$ un bot&n de stop paradetener el proceso$ un control de desplazamiento para acelerar y una tabla que muestra

todos los datos en tiempo real.

Correr 4rogra*a

%ara iniciar el programa seguimos los siguientes pasos

/. 4brir la carpeta "?eporte de %royecto 3otor# y dentro se encuentra un arc)i'o enformato "labVIEW %roect# con el nombre de F3otor de combusti&nH$ )acer dobleclic sobre el arc)i'o y se abrirá una nue'a 'entana.


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;. En la 'enta se encuentra una arc)i'o con el nombre Fprograma motor.'iH dar doble clic sobre el arc)i'o para abrir el programa que muestra las dos 'entanas$la primera el panel frontal para la utilizaci&n del usuario y la segunda el diagramade bloques donde se realiza la programaci&n.

=. -entro del panel frontal para iniciar el programa dar clic sobre el bot&n de correr programa F?unH y stop para detener el programa unas 'es que se realizaron laspruebas necesarias.


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Nota. %ara que el programa se pueda eecutar sin problemas es necesario quetener los dri'es antes mencionado y la configuraci&n del c)asis.

)ttp*99sine.ni.com9nips9cds9'ie,9p9lang9es9nid9;

Manual Del Sistema de Monitoreo y Adquisicion de Datos 3.0

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