COMUNICACIÓN LABVIEW-ARDUINO COMO HERRAMIENTA PARA LA ADQUISICIÓN DE DATOS

 

Salvador Tavera Mosqueda1,2      Guillermo de la Cruz Torres2       Víctor Hugo García Rodríguez3       Eduardo Hernández Márquez4       José Humberto Pérez Cruz5       Natalia Tumalán Pablo2


1Universidad Politécnica del Valle de México      2Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica del Estado de México      3Universidad del Istmo      4Instituto Tecnológico Superior de Poza Rica      5Instituto Politécnico Nacional

ESIME UA5


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Resumen

Arduino se ha popularizado por ser un hardware y software libre, esto ha permitido que los costos de estos sistemas embebidos sean realmente bajos y que, tanto usuarios como empresas de desarrollo de software contribuyan en crear aplicaciones, así como complementos para su interacción con otros softwares. Por otra parte, LabVIEW es un software diseñado para la adquisición de datos y se ha integrado el complemento Digilent LINX que logra la comunicación y programación con Arduino. Por lo anterior, se ha convertido en una herramienta de fácil acceso para la enseñanza, así como para la innovación de aplicaciones. En ese sentido, aquí se presenta el desarrollo de la comunicación de LabVIEW, vía Arduino, con un hardware diseñado para lograr visualizar señales analógicas, niveles de voltaje de activación de un led y enviar una señal digital a través de un comparador indicando que se rebasó un umbral, también se pretende que se refuercen conocimientos de electricidad—electrónica, así como los conceptos básicos de programación.

 

 

1. Introducción

Desde el año 2005 la tarjeta Arduino se ha popularizado para la enseñanza en los diferentes niveles educativos por su considerable sencillez y bajo costo, utilizando el editor propio de Arduino o software de terceros para llevar a cabo la programación necesaria (Pedraza, 2015). En ese sentido, el software LabVIEW que es reconocido por su programación a bloques y que su uso es esencialmente para la adquisición de datos (DAQ). Clark (2005) ha incorporado un complemento para la interacción y programación con Arduino. Considerando lo anterior, utilizar Arduino y LabVIEW como un recurso didáctico se convierte en una innovación significativa para la enseñanza (Vento, 1988). Por una parte, desarrolla y fortalece la habilidad de programación y, por otra parte, refuerza la comprensión sobre el funcionamiento de los sistemas digitales, Conversión Analógica Digital (DAC), Conversión Digital Analógica (ADC), funcionamiento de las Interfaces Hombre Máquina (HMI) y control de motores (Stegawski, 1997), por mencionar algunas de las áreas donde impacta.

El presente trabajo está organizado como a continuación se describe, en la sección 2 se lleva a cabo una descripción de la comunicación Software-Hardware, mientras que en la sección 3 se describen los bloques de programación utilizados, así como el programa realizado en LabVIEW, en la sección 4 se presentan las conclusiones.

2. Desarrollo del Hardware e Interfaz de Usuario

En la Figura 1 se muestra un diagrama a bloques referente a la comunicación entre LabVIEW y Arduino, así como la interacción de los complementos necesarios para su correcto funcionamiento.

 

 

La Figura 1 está compuesta por dos partes; Software y Hardware. El software principal es LabVIEW, este requiere del complemento Digilent LINX, proporcionado por VIMP, para instalar y visualizar los bloques compatibles necesarios para la programación de Arduino, mientras que NI VISA es un complemento que permite la comunicación entre LabVIEW y el hardware que corresponde a Arduino incluyendo los sensores y actuadores conectados (Kumar, 2016), lo anterior permite la conexión entre el mundo real y el virtual.

Para comprobar que la integración LabVIEW-Arduino es un recurso didáctico eficiente, se propuso el diseño del diagrama mostrado en la Figura 2.

 

 

Como se puede observar en la Figura 2, los materiales utilizados son: dos LED, un potenciómetro (cualquier valor), una fotorresistencia (LDR), tres resistencias, además de un Arduino y LabVIEW. Siendo el objetivo de este diseño reforzar: la comprensión de la comunicación entre dispositivos, la conversión analógica digital, el uso de diferentes sensores, así como los principios de electrónica al considerar los voltajes mínimos necesarios requeridos para la activar o desactivar dispositivos semiconductores. También, se refuerzan los conocimientos y lógica de programación al llevar a cabo el programa de manera gráfica, utilizando la estructura “while” y los diferentes bloques de programación de LabVIEW y Digilent LINX.

El hardware funciona como a continuación se describe:

• La división de tensión mediante la LDR permite una lectura analógica a partir de los cambios de luz en el ambiente.
• El potenciómetro permite controlar a voluntad del usuario el nivel de voltaje a la entrada analógica.
• El LED D1, se utiliza como indicador.
• La configuración del LED D2 permite observar el nivel de voltaje de activación del LED colocado (se recomienda comprobar distintos colores).

3. Descripción de bloques de programación

En la tabla 1 se muestran los bloques utilizados, junto con una breve descripción, para realizar el programa que permite la comunicación de LabVIEW vía Arduino con un hardware diseñado para una aplicación específica.

 

 

En la Figura 3, se muestra el programa realizado donde se observa la interacción de los bloques de programación nativos de LabVIEW, así como los bloques del complemento LINX. Con lo anterior, es posible la captura y visualización de datos. También, se logra enviar una señal lógica para activar o desactivar el LED D1.

 

 

En la Figura 4 se muestra la interfaz de usuario diseñada para la visualización de los datos obtenidos mediante el hardware diseñado en la Figura 2 y el programa mostrado en la Figura 3. Con esta interfaz se logra visualizar de una forma simple todo el proceso realizado para la adquisición de datos.

 

 

 

 

V. Conclusiones

El desarrollo e implementación de LabVIEW y Arduino permite lograr una comunicación eficiente y sencilla para la adquisición de datos a un costo reducido. También permite se observe la interacción de diferentes disciplinas. Los resultados obtenidos de dicha implementación han sido satisfactorios ya que se logra visualizar los cambios de señales analógicas, así como el envío de una señar digital. Siguiendo la filosofía de hardware y software libre (Arduino, LINX), el programa realizado se puede descargar en: https://n9.cl/ckp4a2.

Referencias

1. Angalaeswari, S., Kumar, A., Kumar, D., & Bhadoriya, S. (2016). Speed control of permanent magnet (PM)DC motor using Arduino and LabVIEW. 2016 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC). https://doi.org/10.1109/iccic.2016.7919599


2. Clark, C. (2005). LabVIEW Digital Signal Processing: And Digital Communications McGraw-Hill Education. https://doi.org/10.1036/0071469664


3. Pedraza, J. G. (2015). Fundamentos de Arduino.


4. Stegawski, M., & Schaumann, R. (1997). A new virtual-instrumentation-based experimenting environment for undergraduate laboratories with application in research and manufacturing. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference Sensing, Processing, Networking. IMTC Proceedings2(1997), 1418–1421. https://doi.org/10.1109/imtc.1997.612433


5. Vento, J. (1988). Application of LabVIEW in higher education laboratories. Proceedings Frontiers in Education Conference,444–447. https://doi.org/10.1109/fie.1988.35023