viernes, 22 de octubre de 2010

Creando un Prototipo Virtual en Multisim

Cuando estamos diseñando un circuito en Multisim utilizamos la simulación para darnos una idea del comportamiento del circuito bajo ciertos escenarios. Después esto construimos un prototipo físico al cual conectamos señales reales para obtener mejores resultados. Muy frecuentemente encontraremos desde pequeñas hasta grandes diferencias entre los resultados de la simulación en Multisim y las mediciones reales.

Estas diferencias se deben no solo a que los componentes reales tienen ciertas tolerancias, sino también al hecho de que en simulación con Multisim todas nuestras señales de entrada son ideales, es decir, no están sujetas a ruidos, fluctuaciones, atenuaciones, etc.

Ahora bien, ¿qué pasa si en lugar de utilizar fuentes ideales en la simulación alimentamos nuestro diseño electrónico con datos reales previamente capturados y guardados? Definitivamente que la simulación del circuito en Multisim nos daría resultados más apegados a la realidad. Incluso no habría necesidad de construir el prototipo físico en una etapa temprana del diseño.

Con Multisim esto es posible gracias al concepto del Prototipo Virtual. Para crearlo necesitamos primero capturar la señal de entrada y guardarla en un archivo de formato LVM. Este formato es propietario de LabVIEW y está basado en ASCII. Una vez guardados los datos en formato LVM, mandamos a llamar el archivo mediante una fuente de señal en Multisim, la Fuente de Voltaje LVM LabVIEW; y posteriormente conectamos esta fuente a nuestro circuito.

Veamos esto más a detalle mediante un ejemplo.

El siguiente es un circuito capturado en Multisim que sirve para filtar la señal proveniente de los latidos del corazón. Este circuito es la etapa de un dispositivo médico.



multisim

Para probar dicho filtro en Multisim podríamos conectar un generador de funciones, seleccionar una señal senoidal, probar con diferentes amplitudes y frecuencias, y finalmente analizar los resultados. Sin embargo dichos resultados distarían mucho de la realidad puesto que las señales eléctricas provenientes de los latidos del corazón son arbitrarias. Sin embargo, podemos crear un Prototipo Virtual y probar el circuito con una señal real.

El primer paso es capturar y guardar la señal de interés. Para esto necesitamos algún sensor o transductor y hardware para adquirir datos. Posteriormente utilizaríamos LabVIEW ó LabVIEW SignalExpress para guardar los datos de la adquisición en un formato LVM. Esta etapa va más allá del objetivo de este artículo, pero si les gustaría saber más no duden en decirme.

El correspondiente archivo LVM tiene la siguiente forma:

multisim

Ahora bien, en Multisim vamos a colocar la fuente LVM_VOLTAGE ubicada en el Grupo SOURCES, Familia SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES:


multisim
En las propiedades de esta fuente podemos seleccionar el archivo LVM previamente creado:

multisim

Listo, ahora simulamos nuestro circuito en Multisim y obtenemos una mejor respuesta:

multisim

La señal azul son los datos a la entrada de nuestro circuito, los cuales fueron capturados previamente, es una señal real. El color rojo es la señal filtrada después de pasar por el circuito.

Como pueden ver, el Prototipo Virtual es una herramienta poderosa que nos puede ayudar a mejorar nuestros resultados de simulación y probar el circuito sin necesidad de crear un costoso prototipo físico. Claro, una parte clave de este método es la captura de la señal pues se requiere de hardware y software especializado. Si quieren aprender más de esta parte háganmelo saber para escribir un artículo al respecto.

Saludos!

Fernando

13 comentarios:

  1. Felicidades por tu explicación Fernando. Es impresionante lo que puede llegar a hacer esta herramienta. Para lo que yo la uso (clases de FP) por ahora no le veo demasiada utilidad pero siempre es interesante conocer todo su potencial. Un saludo y muchas gracias por compartir tus conocimientos.

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  2. Gracias por tu comentario, y qué gusto saber que sea de interés. Hazme saber si te gustaría que habla de alguna función o tema en particular relacionado con Multisim o Ultiboard. Saludos!

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  3. Hola Fernando,
    Interesante el tutorial pero tengo una duda ,es que tengo un problema al tratar de ver el análisis de mi filtro de 4 orden y no se que pueda ser.
    Quizás deberías escribir algo paso a paso de como realizar un filtro y ver el análisis.

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  4. Hola, de hecho si hay una entrada que explica cómo realizar un análisis de CA:

    http://blogmultisim.blogspot.com/2010/09/caracterizando-un-filtro-butterworth.html

    Saludos,

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  5. Genial. Esto andaba buscando con Software:
    Simulacion lo mas real posible.

    Hablaste de que se usa "Software" y "Hardware" nuevo para tomar las señales. Exactamente, cuáles?

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  6. El hardware se refiere a qué tipo de tarjeta de interfaz se utiliza para llevar los datos hacia la PC. Hay muchas variedades: tarjetas PCI, USB, etc. Estas tarjetas tienen lo necesario para convertir la señal analógica a digital.

    Por el lado del software se utiliza LabVIEW (ni.com/labview), el cual es un lenguaje de programación gráfico, es decir, a diferencia de otros ambientes, en LabVIEW la programación no es con texto, sino mediante bloques que se van conectando.

    Saludos!

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  7. hola, buenas noches, necesito simular una onda senoidal partiendo del ICL8038, pero este componente no esta en la libreria del multisim, me pudieras ayudar, gracias....

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  8. Hola José Alberto, una opción es crear un componente personalizado en Multisim, en el siguiente artículo hay más información al respecto:

    http://blogmultisim.blogspot.com/2009/07/creando-componentes-basicos-en-multisim.html

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  9. ok, fernando muchas gracias por la respuesta voy a checar bien el articulo, y espero que pueda resolver ,mi pequeño problema....este circuito es parte de un inversor monofasico que tengo que simular y luego inpllementar

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  10. Suerte con tu proyecto José Alberto. Saludos!

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  11. it's great mmmm very good

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  12. Hola, necesito simular un circuito con una señal de tensión que obtuve por medio de un osciloscopio, en un bloc de notas tengo los puntos x,y de la señal. Tu me podrias decir como puedo generar el archivo .lvm Gracias

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  13. El archivo LVM únicamente lo puede generar LabVIEW. Pero si tienes los puntos X y Y de la señal entonces puedes utilizar el componente PIECEWISE_LINEAR_VOLTAGE, se puede encontrar en la base de datos, Grupo Sources, Familia SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES. Esta componente puede leer un simple archivo de texto con los puntos de la señal.

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