Diseño, Desarrollo y Validacion de Un Software

7/21/2019 Diseo, Desarrollo y Validacion de Un Software

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Yohan Prez Moret, Alejandra R. Hernndez LeonardDISEO, DESARROLLO Y VALIDACION DE UN SOFTWARE DE CONTROL PARA EL

SUPERTERMOMETRO HS-1590

Boletn Cientfico Tcnico INIMET, nm. 2, 2007, pp. 15-23,

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Cuba

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DISEO, DESARROLLO Y VALIDACION DE UN SOFTWARE DE CONTROL PARA ESUPERTERMOMETRO HS-1590

Autores: Lic. Yohan Prez MoretMSc. Alejandra R. Hernndez Leonard, Jefe del Laboratorio de Dimensionales, Investauxiliar, Profesor auxiliar.

Instituto Nacional de Investigaciones en Metrologa (INIMET)-NC-ONN-CITMA

e-mail: [email protected]

RESUMEN

Se expone el diseo, desarrollo, validacin y evaluacin de la calidad de un software para el continstrumento de alta precisin Supertermmetro HS-1590 del fabricante Hart Scientific, que aula flexibilidad de su uso y permitesu utilizacin independiente de otros productos de la misma firmcdigo del software fue escrito en la plataforma de programacin grfica LabVIEW versin 8. El mrealiza el control del supertermmetro desde cualquier computadora personal IBM o PC compcon Windows NT o XP instalado. Los datos adquiridos son mostrados grficamente y almacenadun archivo de extensin dat. Cumpliendo lo establecido en la norma NC- ISO/IEC 17025: 200realiz el proceso de validacin del software. Tambin se realiz la evaluacin de la calidasoftware, de acuerdo con las normas de la serie ISO/IEC 9126.

INTRODUCCION

El supertermmetro modelo HS-1590 (1) es uno de los instrumentos de mayor precisin disponi

el mercado, fabricado por la compaa Hart Scientific (HS) (2), para mediciones de temperat

resistencia elctrica. Es capaz de detectar cambios de resistencia de 1 ppm, lo que en trmin

temperatura equivale a un cambio de 0.000125 C . Las mediciones con el supertermmet

pueden realizar de forma manual o remota. El modo manual no tributa a la fiabilidad de las medic

cuando el nmero de estas es grande o la atencin del especialista se debe enfocar en otros asp

del proceso, ms que en tomar anotaciones de los valores mostrados por el supertermmetro. Po

parte, el modo automtico requiere, como mnimo, de una computadora personal (PC) y d

software para atender el instrumento. El fabricante del supertermmetro brinda un software com

llamado MET/TEMP II (3). El software comercial MET/TEMP II requiere necesariamente, para

interactuar con el supertermmetro, los siguientes accesorios de hardware:

1. Multiplexor de puerto serie intercalado entre la computadora y el supertermmetro HS-1590

2. Fuente de calor u horno del fabricante HS conectado a dicho multiplexor.

El software comercial no acepta la inclusin en el esquema de medicin de equipos ajenos a laproductora, o la interconexin directa del supertermmetro con una PC. MET/TEMP II tampoco pela medicin autnoma de resistencia elctrica porque fue diseado para calibraciones o verificacde termmetros con los accesorios mencionados. Por ello es que MET/TEMP II reqnecesariamente de una fuente de calor.

Para resolver esta situacin problemtica; beneficiarse del modo remoto y extender el ussupertermmetro ms all del esquema impuesto por su fabricante, se realiz el diseo de un sof

de control utilizando el lenguaje grfico LabVIEW. Dicho software permitira conectar directame


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supertermmetro con una PC y configurar el nmero de mediciones a realizar, el tiempo de medla precisin de las mediciones as como su almacenamiento en la unidad de disco duro local.

MATERIALES Y METODOS

El trabajo consisti de tres partes, el desarrollo del software, su validacin y la evaluacin calidad.

DESARROLLO DEL SOFTWARE

Se emple el lenguaje de programacin grfica LabVIEW versin 8 (4). LabVIEW 8 es una herrampara tareas de automatizacin. Permite la creacin de ficheros ejecutables que pueden portaotras computadoras IBM o PC compatibles con Windows NT/2K/XP instalado. Para la comunicdel supertermmetro con la PC se utiliz uno de los puertos series disponibles en esta ltima, sieprotocolo de comunicacin el estndar RS-232. Los comandos del supertermmetro estn defpor su fabricante (1). Luego, los recursos utilizados para el desarrollo del software fueron:

1. Ambiente de programacin grfica LabVIEW 8 de National Instruments.

2. Puerto serie de la PC y protocolo de comunicacin RS-232.

3. Listado de comandos del supertermmetro HS-1590.

4. Cable de comunicacin serial entre PC y supertermmetro HS-1590.

El conexionado del cable de comunicacin serial utilizadose muestra en la Fig. 1. Dicho conexionado es tpico paracualquier instrumento que se conecte a un terminal dedatos (DTE).

En el diseo del cdigo del software se emple el mtodode programacin por interrupciones o eventos. Estemtodo, diferencia del cclico o por encuesta minimiza eluso del procesador de la PC. No consume recursosdurante los tiempos de inactividad en que el programa est

en espera de una orden o evento. Un evento puede ser laaccin de hacer clic sobre un botn del panel frontal delinstrumento virtual (VI) desarrollado en LabVIEW. Estametodologa hace que las aplicaciones se ejecutenptimamente en PCs con pocos recursos de memoria yvelocidad.

1 Panel frontal es el nombre dado en LabVIEW a las ventanas o interfaces con el usuario.2 Instrumento virtual: panel frontal con controles e indicadores semejantes al de un instrumento re

Fig. 1. Estructura del cable de comunicac


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VALIDACION

Segn la norma NC ISO/IEC 17025: 2006(5), en su apartado 5.4.5.1 se establece: La validacinconfirmacin, a travs del examen y el aporte de evidencias objetivas, de que se cumplerequisitos particulares para un uso especfico previsto. Ms adelante -en el apartado 5.4.7.consigna que, el software desarrollado est documentado con el detalle suficiente y hayaconvenientemente validado, de modo que se pueda asegurar que es adecuado para el uso.

De lo anterior se deriva la necesidad de definir claramente el uso previsto para el sof

desarrollado y los requisitos sobre los cuales se deben aportar evidencias para su validacin.

USO PREVISTO DEL SOFTWARE DESARROLLADO

El software desarrollado solo es compatible con el supertermmetro modelo HS-1590. Su u

restringe a la configuracin del supertermmetro antedicho para las mediciones, la adquisici

almacenamiento de los datos. El software desarrollado no realizar ningn procesamiento o c

con la informacin adquirida por el supertermmetro. Cualquier error en las mediciones se atrib

factores propios del instrumento y tendran que ser atendidos siguiendo los procedimiento

apliquen al caso particular. En este sentido el software acta como un repetidor de los dato

adquiere el instrumento y el significado de los mismos es intranscendente desde el punto de vis

software desarrollado.

Por configuracin de las mediciones entenderemos la accin de definir el total de medicione

realizar el instrumento, el canal de entrada (1), el tipo de magnitud a medir (temperatresistencia), el tiempo entre mediciones y el estado de los filtros contra ruido del instrumento.

EVALUACION DE LA CALIDAD DEL SOFTWARE

Se utiliz la norma NC ISO/IEC 9126-1:2005 [6] con los siguientes objetivos:

Validar la integralidad de una definicin de requisitos

Identificar los requisitos del software

Identificar los objetivos de diseo del software

Identificar los objetivos de ensayo del software

Identificar los criterios de aseguramiento de la calidad, e

Identificar los criterios de aceptacin para el producto de software terminado.

Las caractersticas o requisitos que nos permitirn evaluar el software desarrollado [6-9] sern:

Funcionalidad

Mantenibilidad

Eficiencia

Portabilidad

Usabilidad

Cada una de estas caractersticas tiene un grupo de subcaractersticas, que tambin fueron evalu

Como comprobacin complementaria, se siguieron las directivas para la aplicacin dNC-ISO 9001:2001 al software de computacin. [10]


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RESULTADOS Y DISCUSION

En la Fig. 2 se muestra la ventana principal del software desarrollado. Dicha ventana contiensiguientes elementos distintivos y funcionales:

Barra de ttulo para identificar la aplicacin Control del Supertermmetro HS-1590

Barra de herramientas: Archivo, Herramientas y Ayuda

Tres botones de trabajo: Configuracin de Muestreo, Configuracin de Sondas y Com

Adquisicin

Botn de STOP para finalizar y salir de la aplicacin

Elementos cosmticos: una imagen del supertermmetro y una etiqueta HS-1590 que identimodelo del mismo.

Los botones de trabajo fueron situados de izquierda a derecha para hacer intuitivo el flujo de trabbotn etiquetado Configuracin de Muestreo en la ventana principal accede a la ventana de la con ttulo Opciones de Muestreo. Esta ltima permite configurar parmetros tales como el tomediciones, el tiempo entre mediciones contiguas, el canal por el cual se realizar la medicin oalternar entre canales. Otros parmetros de la configuracin son el tipo de filtro a utilizar y la predel muestreo. La ventana Opciones de Muestreo lee los datos introducidos por el usuario y el

un comando que es enviado hacia el supertermmetro. Este ltimo quedar configuradocomenzar la adquisicin. El rango de cada control est acotado entre lmites que soposupertermmetro.

Fig. 2. Ventana principal del Software desarrollado.


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Fig. 3. Ventana con las opciones de muestreo del supertermmetro.

El botn Configuracin de Sondas de la ventana principal activa la ventana de la Fig. 4. Esta muel total de sondas almacenadas en la memoria del supertermmetro. Desde dicha ventana se pueditar parmetros asociados a una sonda tales como el nmero de serie o su intervalo de calibrEste panel es til cuando se realizan mediciones de temperatura con termmetros de resistencplatino cuyos valores caractersticos fueron introducidos previamente a la memoria de sondasupertermmetro. De esa manera se le indica al supertermmetro qu constantes usar para realconversin de resistencia a temperatura, en dependencia de la sonda seleccionada para la meentre todas las almacenadas.

Fig. 4. Panel con Opciones de Configuracin de Sondas.


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Al hacer clic sobre el botn Comenzar Adquisicin de la ventana principal se abre la vemostrada en la Fig. 5 y de ttulo Adquisicin. Esta da inicio al proceso de medicin y va mostcada punto obtenido por el supertermmetro en grficos con historia. Cada uno de los dos canalsupertermmetro posee un grfico asociado.

Fig. 5. Ventana de Adquisicin.

Adicionalmente, el panel de Adquisicin muestra el valor medio de todos los datos obtenidosdesviacin tpica, estos valores son calculados por el supertermmetro. Una barra de progreso el avance de las mediciones.

Cuando la barra de progreso del panel de adquisicin es completada se abre automticauna ventana de Guardar Documento tpica de Windows, para que el usuario seleccione la ubicdonde se guardarn los datos obtenidos. El fichero creado posee extensin .dat, contiene los vamedidos en cada canal y la hora de cada medicin; su aspecto es el de la Fig. 6 (se puede leer aplicacin de Windows Bloc de Notas).

El nombre de dicho fichero se genera automticamente con la fecha y hora de finalizada la medEste fichero puede ser cargado desde un programa de hojas de clculo como Excel.


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EVIDENCIAS DE VALIDACION

El mtodo de validacin del software consisticomparar las lecturas del supertermmetro, dadasu pantalla digital, con las lecturas adquiridas psoftware de control. O sea, se compararon las leen modo de trabajo manual con las del modo automLa lectura manual del supertermmetro se realiztres tcnicos, con un minuto de tiempo entre una para comprobar el valor anotado. Se utilizaron lo

canales de entrada del supertermmetro. En todalecturas se obtuvo correspondencia exacta entindicacin del instrumento y los datos adquiridos software de control. La Tabla 1 y la Tabla 2 evidencigualdad entre las lecturas del supertermmetro, pocanal respectivamente, y la data obtenida al mismo tpor el software desarrollado. Dichas medicionerealizaron con dos termmetros de resistencia de pambos con valor nominal de 10 , uno por cada del supertermmetro y a los cuales se les midresistencia elctrica a temperatura ambiente de (23 y humedad relativa de (60 20) % .

Fig. 6. Fichero ejemplo de datos generado.

Tabla 1. Lecturas de resistencia del su-pertermmetro por su canal 1 comparadascon las lecturas del software desarrollado.

Tabla 2. Lecturas de resistencia delsuperterm-metro por su canal 2comparada con las lecturas delsoftware desarrollado.

SupertermmetroCanal 1 ()

Software ()

13. 2465503 13. 2465503

13. 2466168 13. 2466168

13. 2465920 13. 2465920

13. 2467395 13. 2467395

13. 2465752 13. 2465752

13. 2467071 13. 2467071

13. 2466618 13. 2466618

13. 2466295 13. 2466295

13. 2466206 13. 2466206

13. 2464623 13. 2464623

SupertermmetroCanal 2 ()

Software ()

13.3092349 13.3092349

13.3095205 13.3095205

13.3095469 13.3095469

13.3095323 13.3095323

13.3092759 13.3092759

13.3095955 13.3095955

13.3095472 13.3095472

13.3094954 13.3094954

13.3093528 13.3093528

13.3092713 13.3092713


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Las mediciones realizadas demuestran la funcionalidad del software desarrollado para el fin preEl cdigo desarrollado es de fcil mantenibilidad ya que se desglos en bloques lgicofunciones bsicas. Esto hace fcil la deteccin de errores y posibles desarrollos futuros cotrabajar o cambiar algn bloque funcional. Lo anterior tambin redunda en las sub-caractersticastransportabilidad del cdigo.La Fig. 7 muestra el proyecto creado en LabVIEW 8 conteniendbloques funcionales o SubVIs del software desarrollado. Estos se muestran jerrquicamente bcarpeta con ttulo SubVIs. La eficiencia del cdigo se evidencia por los tiempos de respfrente a eventos como hacer clic sobre un botn de la ventana principal. Debido a la metodologeventos usada en el desarrollo del cdigo se hace un uso ptimo de los recursos de la PC.

El cdigo desarrollado tambin es transportable porqueLabVIEW 8 genera un paquete de instalacin que contienetoda la informacin necesaria para ejecutarse en otra PC sinnecesidad de tener la plataforma LabVIEW instalada. Alrealizar la instalacin se crean entradas o vnculos alprograma en la paleta de programas de Windows, tambinse genera un desinstalador que puede eliminar el programadel sistema limpiando los registros de Windows de formaadecuada. Las ventanas del cdigo guardan unidad encuanto a forma y diseo aunque de una a otra cambien lasfunciones a realizar. Ello garantiza la utilizabilidad ycompresin por parte del usuario del software. Al dejar elpuntero o mouse sobre cualquier botn del programa sedespliega una ayuda emergente sobre la funcin del control.

Se desarroll un software de control para elsupertermmetro HS-1590 que cumple con su uso previsto.El software desarrollado permite el uso del supertermmetrode manera independiente, y fuera del esquema de medicinprevisto por el software comercial.

Se realiz la validacin del software cumpliendo loestablecido en la norma NC- ISO/IEC 17025:2006, yaplicando los requisitos de calidad de los software previstosen las normas internacionales de la serie ISO/IEC 9126.

Fig. 7.Proyecto creado en LabVIEcon los bloques funcionales o SubVdel software desarrollado

AGRADECIMIENTOS

Debemos agradecer al compaero Ing. Oscar Torras Guzmn por su labor concienzuda y t

dedicado a probar el software desarrollado. Tambin al tcnico Angel Font del Laborato

Temperatura del INIMET por sus vlidas sugerencias sobre el funcionamiento del software de co


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] Hart Scientific, LLC.1575 1590 Super-Thermometer User's Guide Rev 483001. [PDF] Utah, Utah Valley Drive, 2004.

[2] Scientific, Hart.Hart Scientific. Hart Scientific. [En lnea] Fluke-Hart Scientific, 2004. [Citado de Junio de 2007]http://www.hartscientific.com.

[3] Fluke. 9938 MET/TEMP II Help Automated Calibration Software User's Guide. [pdf] Utah

Drive : s.n., 2004.

[4]National Instruments.NI. [En lnea] NI. [Citado el: 1 de Mayo de 2007.] httpp://www.ni.com.[5] NC ISO/IEC-17025:2006.Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ens

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[6] NC ISO/IEC-9126-1:2005. Ingeniera del software-Calidad del producto. Parte 1: Modelo

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[7] ISO/IEC 9126-2:2003. Software Engineering- Product Quality- Part 2: External metrics.

[8] ISO/IEC 9126-3:2003. Software Engineering- Product Quality- Part 3: Internal metrics.

[9] ISO/IEC 9126-4:2004. Software Engineering- Product Quality- Part 4: Quality in use metrics.

[10]NC-ISO/IEC-90003:2006. Ingeniera de Software-Directivas para la aplicacin d

NC ISO 9001:2001 Al Software de Computacin.

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