L A B O R A T O R I O D E C O N T R O L

L a b o r a t o r i o d e C o n t r o l

P r c t i c a

Tutorial de la Tarjeta Prototipo

NI ELVIS

(National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite)

I. Objetivos

Conocer los componentes del mdulo y la tarjeta prototipo de National Instruments NI ELVIS.

Comprobar el uso de algunos de los recursos con que cuenta el mdulo y la tarjeta prototipo de National Instruments para el manejo del software y del hardware NI ELVIS

II. Antecedentes

NI ELVIS de National Instruments es un conjunto electrnico equipado de hardware y software basado en una tarjeta prototipo para experimentacin de circuitos para el laboratorio que mantiene comunicacin con un programa que se encarga del manejo y visualizacin de las funciones respectivas.

Contiene la capacidad de emplear instrumentos de laboratorio electrnico virtual conectados a dicho mdulo y manejarlos en la computadora o en la misma tarjeta.

III. Material y Equipo

Mdulo y Tarjeta Prototipo NI ELVIS y software instalado.

Una Resistencia de cada valor 100, 1K, 10K, 100K, 1M.

2 resistencias de 330.

1 Capacitor de cada valor 0.01F cermico, 0.1F cermico, 1F electroltico, 10F electroltico, 100F electroltico. Los capacitares electrolticos son a 16V o ms.

1 Potenciometro de 20K.

1 C.I. LM555.

Dos Leds de diferente color.

Alambre telefonico para protoboard.

IV. Desarrollo.

IV.1. El Sistema NI ELVIS

Figura 1. El sistema NI ELVIS.

(1) Computadora Corriendo programa LAVIEW

(2) DAQ Tarjeta PCI

(3) Series de Cables de 68 pines tipo E

(4) Tarjeta Prototipo NI ELVIS

(5) Parte frontal del Mdulo NI ELVIS

Los instrumentos que contiene son:

Multmetro Digital.

Osciloscopio.

Generador de Funciones.

Fuentes de Diferencia de Potencial Variable.

Analizador de Bode.

Analizador de seales dinmicas.

Generador de formas de onda arbitrarias.

Lector Digital.

Escritor Digital.

Analizador de Impedancias.

Analizador de Voltaje y Corriente para dos cables.

Analizador de Voltaje y Corriente para tres cables.

IV.1.1. Tarjeta Prototipo NI ELVIS

En la tarjeta se observan las salidas correspondientes a cada funcin respectivamente

Figura. 2. NI ELVIS parte Frontal.

(1) Led Testigo Alimentacin del Sistema.

(2) Interruptor de Alimentacin de la Tarjeta Prototipo.

(3) Interruptor de Comunicaciones.

(4) Controles de Fuentes variables +15 y -15V DC a 500 mA.

(5) Controles del Generador de Funciones.

(6) Conectores DMM.

(7) Conectores para Osciloscopio.

Figura. 3. NI ELVIS parte Superior.

(1) Entrada de Seales Analgicas.

(2) Entradas y Salidas Digitales.

(3) 8 Leds testigos de salidas o entradas digitales con resistencia de 220 ohms.

(4) Conector DB9.

(5) Timer/Contador, Entradas y Salidas Configurables y Fuente Fija de +5V DC.

(6) Medicin para Multmetro, Salidas Analgicas, Genererador de Funciones Funtes de Diferencia de Potencial, Entradas o Salidas Configurables, Conectores para Osciloscopio, fuente variable de 0 a 12 V DC a 500 mA , fuente fija de +15V, -15V DC, +5V DC

(7) Led`s testigo de fuentes activas de +15V DC, -15V DC y +5V DC.

(8) Entradas BNC de Osciloscopio.

(9) Entradas o Salidas Bananas Configurables.

IV.1.2. Software NI ELVIS 2.0

El Software del mdulo y la tarjeta prototipo NI ELVIS fu creado en LABVIEW, debido a las ventajas y las capacidades de la instrumentacin virtual. El software incluye dos tipos diferentes de mens. El software para utilizar los instrumentos con el panel frontal (SFP) y LABVIEW API para poder programar el panel frontal desde la computadora.

La direccin de ingreso para abrir el programa NI ELVIS es la siguiente INICIO>TODOS LOS PROGRAMAS>NATIONAL INSTRUMENTS>ELVIS 2.0>ELVIS

Figura 4. Direccin para abrir el programa NI ELVIS.

La pantalla muestra un men de subprogramas que activan las diversas funciones con que cuenta el sistema NI ELVIS.

Figura 5. Programa abierto NI ELVIS.

IV.1.3. Caractersticas de los dispositivos

Configuracin.

Figura 6. Configuracin de NI ELVIS.

La pantalla de configuracin contiene las funciones para:

1.- Seleccionar la tarjeta conectada al puerto PCI.

2.- Estado de comunicaciones con un boton check para revisar la comunicacin entre el programa y la tarjeta prototipo.

3.- El boton Reset restablece la comunicacin entre el programa, el mdulo y la tarjeta prototipo NI ELVIS.

4 Contiene botones de OK y Cancel

Multimetro Digital (DMM).

Realiza mediciones con botones para cada funcin de:

Diferencia de Potencial de D.C., Diferencia de Potencial de A.C., Intensidad de Corriente en D.C., Intensidad de Corriente en A.C., Medicin de Resistencia, Medicin de Capacitancia, Medicin de Inductancia, Verificador de Diodos, Verificador de Continuidad Audible. Con escalas de Autorango y seleccionables para cada funcin. Las funciones para medir Resistencia, Capacitancia e Inductancia solo se activan si esta conectado algun elemento en dichas terminales de la tarjeta prototipo

El botn Null! reinicia el valor mostrado en la pantalla del multmetro.

El botn Run activa el uso del multimetro.

El botn Single detiene el programa del multmetro mostrando una medida fija.

Figura 7. Multmetro Digital.

Osciloscopio.

Contiene las siguientes funciones:

1.- Dos canales analgicos para visualizacin.

2.- Botones on- off para activar o desactivar el funcionamiento de cada canal

3.- Botn MEAS para visualizar valores de diferencia de potencial en RMS, frecuencia de la onda desplegada y valores de diferencia de potencial de pico a pico.

4.- Menu Source para seleccionar la fuente a observar desde el BNC conectado a la tarjeta prototipo, canales de entrada especficos, salida del generedor de funciones, salida SYNC del generador de funciones y visualizacin del voltaje medido por el multimetro digital DMM.

5.- Potenciometro virtual de posicin vertical del cursor con botn ZERO para establecer la referencia del cursor.

6.- Potenciometro virtual para seleccionar la escala de visualizacin y botn Autoescale para visualizar con escala automtica.

7.- Funcion Trigger para sincronizar el osciloscopio con alguna seal con opciones de fuente de la seal sincronizadora inmediato, Trigger, salida del generador Sync_Out, o canal A o B.

8.- Time Base o base de tiempo para sincronizar y mejorar la visualizacin acorde a la frecuencia de la seal observada.

Figura 8. Osciloscopio.

Generador de Funciones.

Se observan las siguientes funciones:

1.- Generacin de frecuencia y formas de onda Senoidal, Cuadrada y Triangular. Elegida en el programa y en la tarjeta prototipo.

2.- Seleccin de amplitud en el programa y en la tarjeta prototipo.

3.- Posibilidad de adicionar un valor de offset en D.C.

4.- Ondas de Modulacin de AM y FM.

Figura 9. Generador de Funciones.

Fuentes de Potencia Variable.

1.- Contiene fuente negativa y positiva variables de +/- 15 V.

2.- Manejo de forma manual en la tarjeta prototipo y virtual en el programa.

Figura 10. Fuentes de Potencia Variable

Analizador de Corriente para transistores

1.- Verifica o hace un Test de los transistores.

2.- Visualiza las curvas de Corriente y Diferencia de Potencial.

3.- Tiene flexibilidad para visualizar los parmetros medidos, cambiar rangos de graficacin.

4.- Pueden salvarse datos en un archivo especificado.

5.- Limitadores de corriente.

Figura 18. Analizador de Corriente para Transistores.

IV.2.Funcionamiento

IV.2.1. Instrucciones para visualizar en el osciloscopio una onda del generador de funciones.

1.- Encender el mdulo NI ELVIS, activar el interruptor posterior de la tarjeta.

2.- Verificar que el interruptor de comunicaciones en el mdulo NI ELVIS se encuentre en modo normal.

3.- Abrir el programa NI ELVIS 2.0 ruta INICIO > TODOS LOS PROGRAMAS>NATIONAL INSTRUMENTS > ELVIS 2.0 >ELVIS. o en su caso NI ELVIS TRADICIONAL

4.- Abrir el programa del osciloscopio (osciloscope).

5.- En el osciloscopio seleccionar uno de los canales y seleccionar para la fuente a visualizar (source), la salida del generador de funciones. FGEN_FUNC_OUT.

6.- Abrir el programa para utilizar el generador de funciones (Function Generator).

7.- Existen dos formas de ajustar el generador de funciones:

A) Ajustando todo en la tarjeta prototipo en cuyo caso activar el interruptor manual. En este caso la frecuencia se visualizar en el programa del generador de funciones abierto.

B) En el programa del generador de funciones, desactivando en el mdulo NI ELVIS el interruptor del modo manual, ajustando los valores en el programa del generador de funciones y oprimiendo el botn Run.

Usando ambas formas de ajuste, obtener una seal Senoidal de 400 mVpp, con una frecuencia de 300Hz. Visualizandola en el osciloscopio. Variar la forma a Triangular y Cuadrada.

IV.2.2. Instrucciones para usar el Multmetro Digital.

1.- Todo el Desarrollo de la prctica incluyendo las conexiones para uso del Generador y del Osciloscopio o cualquier otro instrumento, se deberan realizar sobre la tarjeta de experimentacin ya que los bornes del panel frontal carecen de conexin hacia los intrumentos virtuales utilizando NI ELVIS.

2.- Verificar que el programa del Generador de Funciones se encuentre cerrado para permitir una buena comunicacin con otro programa que se abrir.

3.- Abrir el programa del Multimetro Digital (Digital Multimeter). Verificar que el interruptor del generador de funciones en el mdulo NI ELVIS se encuentre desactivado del modo manual. Esto es importante ya que si se encuentra activo el interruptor en modo manual no podrn usarse las funciones para medir resistencia, capacitancia e inductancia.

4.- Colocar una resistencia de 100 entre los pines CURRENT HI y CURRENT LO de la Tarjeta Prototipo.

5.- Activar el interruptor frontal para encender la Tarjeta Prototipo.

6.- Elegir la opcin a medir Resistencia. Se puede elegir el botn Auto para ajustar de forma automtica la escala. El botn Run hace correr el programa. La tecla Null congela el valor medido.

7.- Repetir los pasos anteriores para cada resistencia.

8.- Apagar la Tarjeta Prototipo por medio del interruptor frontal. Conectar un capacitor de 0.01F entre las terminales CURRENT HI y CURRENT LO. Encender la Tarjeta Prototipo. Especificar en el programa si es capacitor electroltico o no. Anotar el valor del capacitor registrado en el multimetro.

9.- Repetir los pasos anteriores para cada capacitor, recordar apagar el interruptor frontal cada vez que se cambien los capacitores.

IV.2.3. Generador de Seales Cuadradas con periodo de 2 segundos, ciclo de trabajo del 50%, 1 segundo para cada pulso positivo y negativo, usando el LM555.

1.- Armar el circuito de la figura 19:

Figura 19. Circuito generador de onda cuadrada con periodo de 2 segundos.

1.- Conectar uno de los canales al osciloscopio A+ y la tierra del circuito hacia A- y observar la carga y descarga del capacitor conectado. En la conexin B+ se visualiza la onda cuadrada generada por el circuito y conectar la tierra del circuito B-.

2.- Si el circuito es LM555 se debe alimentar con una Diferencia de Potencial de 9V, si el circuito es el NE555 entonces debe alimentarse con 5V.

3.- Abrir los programas de (Variable Power Supplies y Oscilloscope). Seleccionar el valor de alimentacin de 5V 9V segn corresponda y seleccionar en el osciloscopio los canales A y B. Observar la conexin del potenciometro y calibrarlo para obtener el valor de 1 segundo de duracin de encendido de cada led. Visualizando la onda generada en el osciloscopio.

4.-Variar el potenciometro para calcular los valores de tiempos mximos y mnimos que genera este circuito.

El tiempo maximo es: 1/1.1s y el minimo es 1/26.01s

V. Hoja de Resultados.

1.- Dibujar las seales obtenidas en el osciloscopio.

2.- Anotar los valores reales obtenidos para las resistencias y los capacitores.

Resistencias

Capacitores

3.- Obtener la diferencia numrica entre valores nominales y valores obtenidos e indicar si cumplen la tolerancia respectiva.

Si cumplen con las tolerancias indicadas por el proveedor (+5%,-5%) .

4.- Dibujar las graficas obtenidas del LM555 y los valores reales mximo y mnimos de tiempos que genera el circuito armado.

5.- Cual es la diferencia entre Potencial Eficaz RMS y Potencial Pico a Pico?.

Vrms=0.707*Vp 6.- Qu medidas se obtiene con un multmetro comn RMS o de Pico a Pico?.

El multimetro da valores RMS

7.- Qu medidas se obtiene con un osciloscopio comn RMS o de Pico a Pico?.

El osciloscopio da valores Vpp

8.- Investigar y anotar los valores mximos y mnimos caractersticos de manejo de los dispositivos del Sistema NI ELVIS.

9.- Escribir 3 aplicaciones dentro del control que se le pueden dar al circuito diseado?. La seal de onda cuadrada puede ser utilizada para simular seales pulsantes. La onda cuadrada es frecuentemente usada para pruebas y calibracin de circuitos de tiempo.Conclusiones:

Godinez Brizuela Fernando Tonatiuh.

Esta practica nos ayuda a conocer mejor el funcionamiento y los componentes que tiene integrada la targeta elvis de national instruments , asi como su utilizacion ya sea manual o por medio del software que incluye la propia targeta.

Martnez Ramirez Sergio

Con esta practica pudimos conocer como manejar el instrumentos de medicion Elvis asi como las diferentes funciones que tienen para realizar mediciones de algunos componentes .

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