1. Datos generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave

1. Datos generales de la asignatura
Nombre de la asignatura: Instrumentación Virtual
Clave de la asignatura: SIH-1304
Créditos(Ht-Hp_créditos): 1-3-4
Carrera: Ingeniería Electrónica
2. Presentación
Caracterización de la asignatura
Esta asignatura aporta al estudiante las competencias que utilizará en la selección,
aplicación, y operación para el control automático y la medición de variables
analógicas y digitales existentes en los sistemas industriales de nuestro país, con el
consecuente aporte al perfil profesional del estudiante de Ingeniería Electrónica.
Esta asignatura le aporta, al ingeniero, la capacidad para analizar las bases
fundamentales que le permiten interpretar y sintetizar las características y
especificaciones necesarias en un Sistema de Instrumentación virtual en función de
la aplicación a la que está destinado.
Al conocer componentes de los sistemas de adquisición de datos y definir
procedimientos de prueba, se le aporta al ingeniero la capacidad de simular,
analizar, diseñar, aplicar y usar correctamente los elementos electrónicos de
instrumentación en un Sistema Industrial.
Operando y seleccionando elementos electrónicos de control y medición
avanzados industriales, adquiere la capacidad para simularlos, analizarlos,
diseñarlos y aplicarlos. Así le aporta la capacidad para utilizarlos en un ambiente
de instrumentación Virtual.
Intención didáctica
El contenido de esta asignatura se organiza en cinco unidades en la primera
unidad se abordan los conceptos básicos de LabVIEW, entorno y herramientas de
la interface en la segunda se tratan las técnicas de programación en los VI’s. La
tercera unidad se examinan las entradas y salidas de un sistema de medición. Al
final se trata sobre los buses de interface y el sistema de adquisición que ofrece
LabVIEW.
En la primera unidad, se abordan los conceptos generales que fundamentan el uso
y desarrollo de instrumentos virtuales, para garantizar el uso adecuado de la
interface LabVIEW.
En la segunda unidad, se analizan las estructuras, arreglos y manejo de archivos
en los instrumentos virtuales. En la tercera unidad, se analizan los diferentes
componentes que comprende un sistema de medición, como el origen de las
señales y las funciones generales del acondicionamiento de una señal para su
correcta adquisición y procesamiento. En la cuarta unidad, se examina los
diferentes tipos de buses de interface que ofrece LabVIEW. En la quinta unidad se
analiza los aspectos de hardware que ofrecen los sistemas de adquisición de datos
de LabVIEW.
Para que los estudiantes comprendan y experimenten la instrumentación virtual y la
adquisición de datos, el funcionamiento y la interacción entre los diferentes
elementos que la integran, los temas deben ser tratados profundamente y de
manera suficiente.
Durante el proceso de enseñanza aprendizaje de esta materia, el alumno
desarrollará competencias genéricas que le permitan analizar y organizar los
contenidos para así poder planificar el desarrollo de su curso, en lo que al
aprendizaje se refiere, es importante desarrollar destrezas que le permitan
interactuar con sus compañeros para valorar el trabajo de equipo y mejorar su
ambiente estudiantil.
Con la organización del proceso de aprendizaje en esta materia, se pretende
también que el alumno tenga la capacidad de aplicar sus conocimientos a la
práctica y desarrolle la habilidad de auto-aprendizaje.
Para que lo anterior se pueda dar el profesor deberá, promover, organizar y
proponer las actividades que le permitan alcanzar las competencias antes
mencionadas.
El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas
promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como:
identificación, manejo y control de variables y datos relevantes; planteamiento de
hipótesis; trabajo en equipo; asimismo, propicien procesos intelectuales como
inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad
intelectual compleja; por esta razón varias de las actividades prácticas se han
descrito como actividades previas al tratamiento teórico de los temas, de manera
que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en clase, sino una
oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades
prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus
alumnos para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar.
Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino
involucrarlos en el proceso de planeación.
La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las
necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las
actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el
tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones.
Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante
reconozca los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el
aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales,
virtuales o naturales. Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en
estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta
asignatura.
3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa
DrLugar y fecha de
elaboración o revisión
Instituto
Tecnológico
de
Tehuacán, del 25 al 29 de Junio
del 2012.
Participantes
Ing. Martín Toriz Reyes
Ing. Lorenzo Bertín Cruz López
Ing. Alfredo Juárez García
Ing. Marino Sánchez Oropeza
Dr. Oscar L. Pérez Castañeda
Ing. Alberto Cortes
M.C. Gerardo Cortes Lozano
Ing. Juan José Ortiz Flores
Observaciones
Curso taller para la elaboración del
Módulo de Especialidad de Ingeniería
Electrónica.
4. Competencias a desarrollar
Competencia general de la asignatura
Seleccionar, aplicar, experimentar, operar los instrumentos virtuales de LabVIEW
para los sistemas de instrumentación industrial, así mismo las habilidades para la
adquisición de datos y control de sistemas industriales.
Competencias específicas



Capacidad para interpretar y sintetizar las especificaciones de un sistema de
instrumentación virtual.
Capacidad para analizar e interpretar los sistemas de medición.
Capacidad para el diseño y el uso de sistemas de adquisición de datos.
Competencias genéricas
Instrumentales




Capacidad de análisis y síntesis
Capacidad de organizar y planificar
Comunicación escrita y oral
Solución de problemas
Interpersonales


Trabajo en equipo
Capacidad crítica y autocrítica
Sistémicas



Capacidad para aplicar conocimientos en la práctica
Capacidad de aprender
Capacidad para trabajar en forma autónoma
5. Competencias previas de otras asignaturas





Competencias previas
Aplicar los conocimientos básicos de las diferentes variables físicas como
calor, flujo presión y temperatura y para la selección y aplicación en sistemas
de procesos industriales.
Aplica la teoría y práctica de la instrumentación.
Aplica la teoría del análisis de circuitos analógicos.
Interpreta los fundamentos de teoría de señales y sistemas.
Aplica la teoría y práctica de control.




Conoce los fundamentos básicos de programación.
Identificar elementos de entrada y salida de sistemas de control en el dominio
del tiempo.
Utilizar apropiadamente los instrumentos de medición y prueba, para los
monitores e interpretación de variables físicas en los diferentes sistemas.
Aplicar los modos de control y sus combinaciones en los procesos
industriales, así como la selección de los mismos.
6 Temario
No
1
Temas
Nombre
Introducción a la
instrumentación virtual.
Subtemas
1.1. Fundamentos y conceptos básicos de
LabVIEW
1.1.1. Introducción a los Sistemas de
adquisición de datos.
1.1.2. Conceptos de instrumentación
virtual.
1.2. Entorno LabVIEW
1.2.1. Panel Frontal
1.2.2. Paleta de Controles
1.2.3. Controles e Indicadores
1.2.4. Diagrama de Bloques
1.2.5. Terminales
1.2.6. Controles, Indicadores y
Constantes
1.2.7. Nodos de Diagrama de Bloques
1.2.8. Paleta de Funciones
1.2.9. Buscar Controles, VIs y Funciones
1.3 Programación de flujo de Datos.
1.3.1 Cables
1.3.2 Cablear Objetos
Automáticamente
1.3.3 Cablear Objetos Manualmente
1.4 Herramientas comunes en LabVIEW
1.4.1 Seleccionar una Herramienta
1.4.2 Menús de Acceso Directo
1.4.3 Ventanas de Diálogo de
Propiedades
1.4.4 Barras de Herramientas de la
Ventana del Panel Frontal
1.4.5 Barras de Herramientas de la
Ventana del Diagrama de
Bloques
1.5 Herramientas de Depuración.
1.5.1 Arreglar VIs Rotos
1.5.2 Encontrar las Causas de VIs
Rotos
1.5.3 Causas Comunes de VIs Rotos
1.5.4 Arreglar Comportamiento
Incorrecto
Barra de Herramientas del
Diagrama de Bloques
1.5.6 Herramienta de Sonda de
Prueba
2.1. Introducción: estructuras básicas.
2.2. Estructuras de control y selección.
2.3. Arreglos y manejo de archivos.
2.4. Registros de desplazamientos.
2.5. Nodos de Formula.
2.6. Gráficos de forma de onda.
2.7. Manejo de archivos Entradas/Salidas
(I/O)
1.5.5
2
Programación
Estructurada.
3
Entradas y Salidas (I/O)
3.1. Componentes de un sistema de
Medición.
3.2. Origen de las señales.
3.3. Transductores y sensores
3.4. Funciones generales del
acondicionamiento de señales.
3.4.1. Amplificación.
3.4.2. Filtro y promedio.
3.4.3. Aislamiento.
3.5. Control Analógico a Digital
3.6. Control Digital a Analógico.
4
Buses de interface en
LabVIEW.
4.1. Introducción.
4.2. USB
4.3. PCI
4.4. PCI Express
4.5. PXI
5
Aspectos de Hardware.
5.1. Aterrizaje de Señales.
5.2. Técnicas de entradas y salidas
digitales.
5.3. Instalación y configuración del
Hardware.
5.3.1. Buffers
5.3.2. Triggers
5.4. Componentes de un DAQ
5.5. Manejo del DAQ Signal Accesory
5.6. Asistente DAQ
5.7. Uso de la Tarjeta de adquisición de
Datos NI USB-60090.
5.8. Uso de la tarjeta de adquisición de
Datos NI USB-6211 .
7. Actividades de aprendizaje
Competencia específica y genéricas ( a desarrollar y fortalecer por tema )
Específica

Conocer y aplicar las herramientas básicas de LabVIEW.
Genéricas



Capacidad de análisis y síntesis
Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes
Trabajo en equipo
Tema
Actividades de aprendizaje
1.1 Investigar la historia de los sistemas
de instrumentación virtual.
Introducción la instrumentación virtual
1.2 Analizar
la
definición
de
Instrumentación Virtual.
1.3 Investigar el funcionamiento de los
instrumentos virtuales.
1.4 Experimentar
las
diferentes
herramientas de LabVIEW.
1.5 Programar los diferentes tipos de
datos.
1.6 Identificar los diferentes tipos de
errores en los instrumentos virtuales
.
1.7 Analizar la evolución de LabVIEW.
1.8 Estimar la instrumentación virtual en
los procesos industriales.
Competencia específica y genéricas ( a desarrollar y fortalecer por tema )
Específica

Analizar y aplicar las estructuras de Programación en LabVIEW
Genéricas



Capacidad de análisis y síntesis
Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes
Trabajo en equipo
Tema
Actividades de aprendizaje
Programación estructurada.
2.1 Buscar información para identificar
los diferentes tipos de estructuras
de programación.
2.2 Investigar el funcionamiento de las
estructuras.
2.3 Analizar el entorno y menús de
LabVIEW.
2.4 Definir la función del panel frontal y
el diagrama de bloques.
2.5 Diseñar técnicas de programación
en LabVIEW.
2.6 Definir la programación de flujo de
datos.
2.7 Realizar prácticas de instrumentos
virtuales.
Competencia específica y genéricas ( a desarrollar y fortalecer por tema )
Específica

Analizar las entradas y salidas en los componentes de medición.
Genéricas



Capacidad de análisis y síntesis
Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes
Trabajo en equipo
Tema
Entradas y Salidas (I/O)
Actividades de aprendizaje
3.1. Buscar información para identificar
las entradas y salidas de los
sistemas de medición.
3.2. Buscar información para identificar
los componentes de un sistema de
medición.
3.3. Detectar el origen de las señales
en los sistemas de medición.
3.4. Diagramar
los
sistemas
de
entradas y salidas.
3.5. Discutir la arquitectura de control
Analógico a Digital.
3.6. Discutir la arquitectura de control
Digital a Analógico.
Competencia específica y genéricas ( a desarrollar y fortalecer por tema )
Específica

Analizar y clasificar los diferentes tipos de buses en LabVIEW.
Genéricas



Capacidad de análisis y síntesis
Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes
Trabajo en equipo
Tema
Actividades de aprendizaje
Buses de interface en LabVIEW.
4.1 Buscar información sobre los buses
de interfaces en LabVIEW.
4.2 Analizar la estructura del USB, y la
necesidad de USB.
4.4 Investigar las características de la
interface PCI
4.5 Investigar las características sobre
la interface PXI
Competencia específica y genéricas ( a desarrollar y fortalecer por tema )
Específica

Conocer, diseñar, construir y seleccionar circuitos electrónicos
instrumentación en base a sus características funcionales y estables.
para
Genéricas



Capacidad de análisis y síntesis
Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes
Trabajo en equipo
Tema
Aspectos de Hardware
Actividades de aprendizaje
5.1. Investigar, analizar y sintetizar
sobre los aspectos de Hardware de
LabVIEW.
5.2. Investigar, analizar y sintetizar los
conceptos de aterrizaje de señal.
5.3. Analizar la adquisición de datos en
LabVIEW.
5.4. Experimentar con la tarjeta de
adquisición de datos NI USB-6009.
5.5. Experimentar con la tarjeta de
adquisición de datos NI USB-6216.
5.6. Experimentar con la tarjeta de
adquisición de datos NIPCIe-6321.
5.7. Experimentar con el simulador
Instrumentos
NI
Instrument
Simulator V2.0
5.8. Experimentar con el Accesorio
DAQ de Señales (DAQ Signal
Accessory)
8. Prácticas (para fortalecer las competencias de los temas y de la signatura)







Programación básica en LabVIEW.
Identificación de herramientas en LabVIEW
Construir VI de ciclos en LabVIEW.
Analizar e introducir datos en un VI.
Utilizar los gráficos de LabVIEW.
Depurar errores en LabVIEW.
Tarjeta de adquisición de datos NI USB-6009




Tarjeta de adquisición de datos NI USB-6216
Tarjeta de adquisición de datos NIPCIe-6321
Experimentos con el simulador Instrumentos NI Instrument Simulator V2.0
Experimentos con el Accesorio DAQ de Señales (DAQ Signal Accessory) .
9. Proyecto integrador (para fortalecer las competencias de la asignatura con
otras asignaturas)
Sistema de control utilizando sensores, convertidores, y tarjeta de adquisición de
datos NI USB-6009, NI USB-6216 ó NIPCIe-6321.
10. Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura)
La evaluación debe ser diagnóstica, formativa y sumativa por lo que se debe
considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje,
haciendo especial énfasis en:
 Reportes escritos de las observaciones hechas durante las actividades, así
como de las conclusiones obtenidas de dichas observaciones.
 Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en
documentos escritos.
 Exámenes escritos para comprobar el manejo de aspectos teóricos y
declarativos.
 Tareas para estudio independiente en clase y extra-clase.
 Exposición con medios didácticos.
 Participación plenaria.
 Reportes técnicos de prácticas de laboratorio y de campo.
Toda evidencia de competencia adquirida (lista anterior) debe entregarse en un
Portafolio de evidencias, para acreditar la asignatura, de acuerdo a la rúbrica que
realizará el docente con los estudiantes al inicio del curso.
11. Fuentes de información (actualizadas considerando los lineamientos de
la APA*)
1. NATIONAL INSTRUMENTS. G Programming Reference. (1999). Disponible en:
http://www.ni.com/pdf/manuals/321296b.pdf
2. NATIONAL INSTRUMENTS. (1998). Professional G Developers Tools Reference
Manual. Disponible en: http://www.ni.com/pdf/manuals/321393b.pdf
3. NATIONAL INSTRUMENTS.(1999) Data Acquisition Basics Manual. Disponible en:
ftp://ftp.ni.com/support/manuals/320997e.pdf
4. NATIONAL INSTRUMENTS.(1999).Functions and VI Reference Manual. Disponible
en: http://www.ni.com/pdf/manuals/321526b.pdf
5. NATIONAL INSTRUMENTS.(1999).Quick Start Guide. Disponible en:
http://www.ni.com/pdf/manuals/321527a.pdf
6. NATIONAL INSTRUMENTS.(1999).Join Time Frequency, Analysis Toolkit, Reference
Manual. Disponible en: http://www.ni.com/pdf/manuals/320544d.pdf
7. NATIONAL INSTRUMENTS.(2012).LabVIEW 2012 help. Disponible en:
http://digital.ni.com/manuals.nsf/websearch/0E4E2C1B912671AB86257A4E00824341
8. NATIONAL INSTRUMENTS.(2012). PXI EXPRESS User Manual. Disponible en:
http://www.ni.com/pdf/manuals/372870d.pdf
9. NATIONAL INSTRUMENTS.(2009). NI USB-621x Specs. Disponible en:
http://www.ni.com/pdf/manuals/371932f.pdf
10. NATIONAL INSTRUMENTS.(2009). NI USB-6008/6009 User Guide and Specs.
Disponible en http://www.ni.com/pdf/manuals/371303m.pdf
11. NATIONAL INSTRUMENTS.(2009). DAQ Getting Started Guide. Disponible en
http://www.ni.com/pdf/manuals/373737f.pdf
12. NATIONAL INSTRUMENTS.(2009). Getting Started With LabVIEW. Disponible en
http://www.ni.com/pdf/manuals/373427h.pdf
13. J.S. Adam, E. Rosow, and T. Karsel. (1996). “Educational Applications Using
Computerized Virtual Instrumentation”. Presented at the Association for the
Advancement of Medical Instrumentation in Philadelphia.
14. Gary W. Johnson. (1997) LabVIEW Graphical Programming. New York.
McGraw-Hill
15. EBERHARDT Rechtin and Mark W. Maier. 1997. The Art of Systems Architecting.
Boca Raton, FL. CRC Press.
16. TRAVIS Jeffrey, KRING Jim (August 6, 2006) LabVIEW for Everyone: Graphical
Programming Made Easy and Fun 3 edition Prentice Hall
17. BRUCE Mihura. (June 26, 2001). LabVIEW for Data Acquisition Prentice Hall.
18. BUCKMAN Bruce A. (November 24, 1999). Computer-Based Electronic
Measurement: An Introductory Electronics Laboratory Workbook Based on Labview
and Virtual Bench Prentice Hall
19. SANJAY Gupta & JOSEPH John. (2005). Virtual Instrumentation Using LabVIEW.
New Delhi. McGraw Hill.
20. BEYON Jeffrey Y, NEWPORT Christopher. (2001).Hands-On Exercise Manual for
LabVIEW Programming, Data Acquisition Ed. 1 Prentrice Hall
*American Psychological Association (APA)