Procesado de señales con LabVIEW

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"LabVIEW se caracteriza por tener una gran capacidad para desarrollar aplicaciones que aporten soluciones concretas de una manera visual. En este caso particular, el alumno a través de LabVIEW será capaz de comprobar aspectos teóricos del procesado de señales "

- Alberto Octavio Manzanares, Universidad de Castilla-La Mancha - Docente/Investigador

The Challenge:
Proporcionar al alumno conocimientos prácticos sobre la teoría del muestreo, modulación de señales, procesado digital y manejo de LabVIEW

The Solution:
Emplear LabVIEW para el desarrollo de un Instrumento Virtual (VI) que se encargue de la generación de dos señales discretas, que realice dos tipos de modulación (AM y FM) y que represente en gráficas las señales generadas y la procesada (modulada) en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

Author(s):
Alberto Octavio Manzanares - Universidad de Castilla-La Mancha - Docente/Investigador
José Luis Sánchez de Rojas Aldavero - Universidad de Castilla-La Mancha - Docente/Investigador

Introducción

En los últimos años, LabVIEW se ha convertido en la elección de muchas empresas, centros docentes y de investigación para el procesado de señal, la adquisición de datos, control de instrumentos y otras muchas aplicaciones dentro del gran abanico de posibilidades que ofrece este entorno. Es por esta razón por la que es hoy en día una herramienta muy valiosa para el futuro profesional de los alumnos universitarios y un gran apoyo a la hora de poner en práctica los conocimientos teóricos adquiridos.

Con el ejercicio propuesto se pretende que el alumno adquiera conocimientos prácticos sobre la teoría del muestreo, modulación y el procesado digital de señales. La enseñanza en LabVIEW se imparte en el laboratorio de la asignatura Instrumentación Electrónica de 3º curso de Ingeniería Industrial de la E.T.S de Ingenieros Industriales. Para ello se propone desarrollar un VI en el entorno de LabVIEW compuesto por los siguientes módulos (Figura 1):

-MG, generador de señales (moduladora y portadora).

-MV, visualización en el dominio del tiempo y de la frecuencia de las señales de salida de MG y de la señal modulada AM o FM.

Descripción del Instrumento Virtual

A. Módulo de generación de señales (MG)

La parte del panel frontal que corresponde a MG consiste en una serie de pestañas donde a través de varios controles se introducen las características (amplitud, frecuencia, fase y offset o componente DC) de la señal moduladora (en la primera pestaña) y de la señal portadora (en la segunda pestaña). En el caso de la señal moduladora también es posible elegir la forma de onda (senoidal, cuadrada o triangular). La señal portadora es una señal senoidal. En ambas pestañas se incluye un interruptor para activar o desactivar la generación de ruido en las señales y otro más para habilitar la posibilidad de resetear dichas señales.

El muestreo se maneja a través de un cluster que incluye un control numérico que define la frecuencia de muestreo (Fs) y otro que proporciona el número de muestras (s) de ambas señales.

En este mismo módulo se incluye una gráfica donde se representa la señal generada correspondiente a la pestaña activa.

En una pestaña adicional se añade una opción de filtrado de las señales generadas.

B. Modulo de visualización (MV)

El módulo MV se compone básicamente de dos gráficas donde representaremos en el domino del tiempo y en el domino de la frecuencia las señales generadas y la modulada. Se incluyen tres interruptores para elegir qué señal o señales se deben mostrar u ocultar en las gráficas:

  • El primer interruptor muestra u oculta la señal moduladora.
  • El segundo interruptor muestra u oculta la señal portadora.
  • El tercer interruptor muestra u oculta la señal modulada.

También se incluye un interruptor para definir qué tipo de modulación realizar (AM o FM). Así mismo, se utiliza un control numérico que establecerá el índice de modulación tanto en AM como en FM.

Para realizar un mejor control de la visualización se han añadido controles deslizantes para cambiar las escalas en ambas gráficas, un interruptor para activar la representación de la amplitud del espectro en dB y un control para determinar la escala lineal o logarítmica de dicho espectro.

Conclusión

LabVIEW se caracteriza por tener una gran capacidad para desarrollar aplicaciones que aporten soluciones concretas de una manera visual. En este caso particular, el alumno a través de LabVIEW será capaz de comprobar aspectos teóricos del procesado de señales como:

  • Efectos del índice de modulación tanto en AM como FM sobre la señal modulada.
  • Efectos del muestreo en señales: aliasing.
  • Cambios en el espectro de las señales al cambiar la frecuencia de las señales generadas, al modificar el número de muestras, al aplicar ruido o al introducir filtrado.

Como complemento adicional, el programa realizado por el alumno aportará una buena base para afrontar futuros retos de programación con LabVIEW.

Author Information:
Alberto Octavio Manzanares
Universidad de Castilla-La Mancha - Docente/Investigador

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