Tema: Introducción a Labvie · • 1 Computadora con LabVIEW 10 o superior instalado. LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) de National Instruments es un

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Tema: Introducción a Labview

• Programar aplicaciones básicas con Labview

• Familiarizarse con el entorno de programación de Labview • Conocer la operación de diversos controles y funciones de labview

• 1 Computadora con LabVIEW 10 o superior instalado.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) de National Instruments esun ambiente de programación basado en programación gráfica y no en texto como lo sonlenguajes de programación tradicionales como C, C++ o java. Labview es un desarrollo deprogramación interactivo y un sistema de ejecución diseñado para personas como científicos oingenieros que sin ser informáticos necesitan programar como parte de su trabajo. El ambientede desarrollo de Labview trabaja sobre computadoras Windows, Mac OS X, o Linux, además sepueden crear programas que corren en una variedad de plataformas embebidas como FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), DSPs (Digital Signal Processors) y microprocesadores.Usando el poderoso lenguaje de programación gráfico, Labview puede incrementar laproductividad, programas que toman semanas o meses en ser escritos en lenguajes deprogramación convencionales pueden ser completados en horas usando Labview, ya que esteha sido diseñado específicamente para realizar mediciones, analizar datos, y presentarresultados al usuario en interfaces gráficas fáciles de programar, es ideal para simulaciones,presentación de ideas, programación general e incluso para la enseñanza de conceptos básicosde programación.La computadora, hardware plug-in y Labview es lo que se necesita para realizar un instrumentovirtual completo, ofreciendo así una alternativa de mayor flexibilidad a los instrumentosestándares de laboratorio, pues al estar basado en software será cada usuario y no el fabricantedel instrumento el que define la funcionalidad de este y si se necesita cambiar algo simplementese modifica el programa.

Instrumentación Industrial. Guía 8

Objetivo General

Objetivos Específicos

Material y Equipo

Introducción Teórica

Facultad: IngenieríaEscuela: ElectrónicaAsignatura: Instrumentación IndustrialLugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio 3, 2da planta)

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Instrumentos virtuales

Los ficheros generados con Labview se llaman Instrumentos Virtuales (VIs). Cada VI se componede dos partes principales: el panel frontal (front panel) o interfaz con el usuario donde secolocan controles como botones, perillas, leds, indicadores, etc.; para que el usuario observecierta información y ejecute diversas acciones y el diagrama de bloques (block diagram) que esel código fuente del VI donde se programa el funcionamiento de la aplicación. En la Figura 8.1se muestra el panel frontal y el diagrama de bloques de un programa en Labview.

Figura 8.1. Panel frontal y diagrama de bloques de un programa en Labview.

El entorno de LabVIEW

Labview posee los menús básicos de cualquier programa como “File” (Archivo) donde se puedeabrir un nuevo archivo, cerrarlo, guardarlo, imprimirlo, etc, “Edit” (Editar) donde se puedecopiar, cortar, pegar, etc, “Window” (Ventana) para trabajar con las ventanas o Help (ayuda),más otros menús que son propios del programa como “Operate” (Operar) donde se seleccionasi correr o detener el programa, si se corre paso a paso, etc. o “Tools” (Herramientas) donde sepueden buscar drivers para los instrumentos, comparar Vis, importar controles etc. Abajo de losmenús se encuentra una barra de herramientas que varía en algunos botones entre la del panelfrontal y la del diagrama de bloques, en la Figura 8.2 se muestra la función de alguno de estosbotones.


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Figura 8.2. Barra de herramienta del panel frontal y diagrama de bloques.

Paleta de Controles (Controls Palette): Para generar el panel frontal se colocan controles e indicadores provenientes de una paleta decontroles. En esta se encuentran diferentes categorías, en la Figura 8.3 se muestran desplegadaslas opciones del tipo “Express”, cada icono representa una subpaleta con controles específicos,en este caso botones, texto, indicadores, leds, etc.


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Figura 8.3. Paleta de Controles.

Paleta de Funciones (Functions Palette):

Para construir el diagrama de bloques se utilizan los bloques generados por los controlescolocados en el panel frontal mas otras funciones que pueden ser seleccionadas en la paleta defunciones, esta paleta posee diferentes categorías. En la Figura 8.4 se muestran desplegadas lasopciones del tipo “Express” cada icono representa una subpaleta con funciones específicas, eneste caso estructuras while loop, for loop, funciones aritméticas como suma, resta, etc.


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Figura 8.4. Paleta de funciones.

Interconexión entre elementos del diagrama de bloques

Los bloques se interconectan entre si mediante alambres, al acercar el cursor a alguna entrada osalida de algún bloque este se convierte automáticamente en un carrete de hilo, al dar clic secrea el alambre, sin necesidad de mantener presionado el mouse se puede arrastrar hasta dondese desea conectar, si se decide seguir una ruta específica se da clic para fijar una parte delalambre y luego arrastrar hasta otro punto y así sucesivamente hasta llegar al destino (ver Figura8.5).

Figura 8.5. Interconexión de elementos.


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PARTE I: SUMA DE DOS NÚMEROS.

1. Abra el programa Labview, el programa iniciará, al mostrar la ventana de la Figura 8.6 declic en la opción “Blank VI”.

Figura 8.6. Pantalla inicial del programa LabVIEW 2010.

2. Se presentarán las dos ventanas “Front Panel” (Panel Frontal) y “Block Diagram” (Diagramade bloques). Para que quede una junto a la otra como en la Figura 8.7 presione las teclasCtrl+t.


Procedimiento

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Figura 8.7. Ventanas en mosaico “Front Panel” y “Block Diagram”.

3. Se realizará un programa que sume dos números enteros. Dé clic derecho en la ventana delpanel frontal para que se despliegue la paleta de controles (Figura 8.3), ahí seleccione lacategoría “Express”, luego la opción “Num Ctrls” y finalmente el control “Num Ctrl”, ubiqueel bloque en la ventana y luego cambie la etiqueta “Numeric” por “A”.

4. Repita el paso anterior, solamente que ahora reemplace la etiqueta “Numeric” con “B”.

5. Inserte ahora un indicador, en la paleta de funciones vaya a la categoría “Express”, luego a“Num Inds” y finalmente “Num Ind”. Cambie la etiqueta “Numeric” por “A+B”.

6. Observe que al estar insertando controles e indicadores en el panel frontal también haycambios en el diagrama de bloques, ahora hay que insertar una operación que relacione losdatos de entrada con el indicador de salida. Vaya ahora a la ventana de diagrama debloques, de clic derecho sobre ella para que aparezca la paleta de funciones (ver Figura 8.4)y en la categoría de “Express” seleccione la opción “Arithmetic & Comparison”, luego laopción “Numeric” y finalmente la función “Add”.

7. Coloque el bloque de la función “Add” y una los elementos como se describió en laintroducción teórica, el circuito en el diagrama de bloques debe quedar como se muestra enla Figura 8.8.


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Figura 8.8. Programa para la suma de dos números.

8. Para mover uno de los elementos insertados sitúese sobre él y espere a que el cursor tomeforma de flecha, arrastre el objeto y suéltelo en la posición deseada.

9. Si necesita conocer la operación de una función como por ejemplo “Add”, seleccione elbloque y luego presione la combinación de teclas Ctrl+h o seleccione la opción “ShowContext Help” del menú “Help”. (Ver Figura 8.9).

Figura 8.9. Ayuda Contextual del diagrama de bloques.

10.En el panel frontal aumente el valor de “A” a 5 ya sea con los botones de incrementar delcontrol o escribiendo el 5 directamente en la casilla, coloque en “B” el valor de 3, corra elprograma presionando el botón “Run” , en el indicador “A+B” deberá verse el valor de8.

11.El botón “Run” ejecuta el programa una sola vez y se detiene. Si se cambian los valores delos controles digitales no se observarán cambios en el resultado hasta que se le de correr denuevo, por lo que para no estar dando clic en el botón “Run” cada vez, de clic en el botón“Run Continuously” , verá que ahora el valor se actualiza en cuanto cambia los valores asumar.

12. El programa puede detenerse momentáneamente presionando pausa (esta se quitapresionando de nuevo el mismo botón), para detener completamente el programa por elmomento no hay otra forma que abortando la ejecución con el respectivo botón ,presione este botón para abortar la ejecución del programa.

13. Los controles numéricos por defecto tienen una representación de precisión doble: 64 bits(DBL), esto lo puede comprobar dando clic derecho sobre el controlador numérico y en elmenú que se despliega seleccione “Representation”, como puede ver existen más tipos derepresentación tales como: Precisión extendida (EXT): números de punto flotante, precisióndoble: 64 bits (DBL), precisión simple: 32 bits (SGL), complejos de precisión simple (CSG),


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etc. Por el momento deje los dos controles numéricos como de precisión doble (DBL).14.Sustituya los controles numéricos existentes por otros diferentes, para ello haga clic derecho,

sobre el control llamado “A” y del menú que aparece seleccione la opción “Replace”,después “Express”, “Num Ctrls” y finalmente “Horizontal Pointer Slide”. Observe quesolamente se cambia la parte correspondiente a la interfaz de usuario, no su funcionalidad,corra el programa y pruebe variando el valor de la barra deslizante.

15.Para que se muestre el valor exacto que tiene la barra en un control numérico, con elprograma sin ejecutar de clic derecho sobre la barra, del menú que aparece seleccione“Visible Item” y luego la opción “Digital Display”.

PARTE II. FUNCIONES DE COMPARACIÓN.

1. Aborte la ejecución del programa y elimine en el panel frontal el indicador “A+B” y en eldiagrama de bloques la función “Add”, como puede ver en la ventana de diagrama debloques se muestran tres uniones defectuosas ya que no van a ningún sitio, para borrarlasindividualmente debe dar un clic sobre cada una para seleccionarla y luego presionar latecla “Supr” o pueden borrarse todas de una vez presionando la combinación de teclasCtrl+b.

2. Ahora se utilizarán las funciones de comparación, reemplace la barra deslizante horizontalde nuevo por un control numérico y luego añada tres leds, para ello seleccione de la paletade controles la categoría “Express”, luego “LEDs” y ahí “Round LED”; cambie la etiqueta por“A>B”, repita lo anterior para poner otros dos LEDs y cambie sus etiquetas por “A<B” y“A=B”.

3. Si desea cambiar el color del LED de clic derecho sobre este y en el menú que apareceseleccione “Properties”, ahí aparecerá el color para “On” y para “Off”, dando clic en elcuadro con el color se despliega la paleta de colores para seleccionar un nuevo color, parafinalizar presione “OK”.

4. Para que los elementos queden alineados, seleccione los que necesite encerrándolos en uncuadro con el cursor del mouse y luego de un clic en el botón “Align Objects” y luego en laopción “Horizontal Centers” (Ver Figura 8.10). Los controles se ordenarán en el panel frontalpero no en el diagrama de bloques, para ordenarlos siga en esa ventana el mismoprocedimiento.


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Figura 8.10. Alineación de elementos.

5. Introduzca las funciones de comparación en la ventana de diagrama de bloques, de la paletade funciones seleccione “Express”, luego en “Arithmetic & Comparison”, “Comparison” yluego seleccione “Greater?”. Repita el mismo procedimiento para “Less?” y ”Equal?” y luegorealice las conexiones entre los elementos. El programa debe quedar como se muestra en laFigura 8.11.

Figura 8.11. Programa que comprueba operaciones de comparación.

6. Ejecute continuamente el programa y pruebe con diferentes valores de A y B.7. Aborte la ejecución del programa.

PARTE III. CONCATENACIÓN DE CARACTERES.

La función equivalente con caracteres a la suma de números es la concatenación que da porresultado una única cadena formada por otras simples.

1. Cree un nuevo programa, en el panel frontal seleccione de la paleta de controles: “Express”,“Text Controls” y luego el bloque “String Ctrl”, cambie su etiqueta por “Cadena 1”. Repita elmismo procedimiento para insertar otro “String Ctrl” con la etiqueta “Cadena 2”.


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2. Siempre en el panel frontal seleccione de la paleta de controles: “Express”, “Text Inds” yluego el bloque “String Ind”, cambie su etiqueta por “Cadena Resultante”.

3. La función que relacionará las cadenas de entrada con el indicador a la salida es“Concatenate Strings”, en la ventana de diagrama de bloques seleccione en la paleta defunciones la categoría “Programming”, luego “String” y finalmente “Concatenate Strings”.Realice las conexiones entre los controles y el indicador como se muestra en la Figura 8.12.

Figura 8.12. Ejemplo de concatenado de cadenas.

4. Corra el programa y verifique su funcionamiento.

PARTE IV. REGISTROS DE DESPLAZAMIENTO

1. Cree un nuevo programa, en el panel frontal inserte un gráfico de forma de ondaseleccionando de la paleta de controles: “Express”, “Graph Indicators” y luego “ Wave formChart”, al ubicarlo dé clic derecho sobre este indicador, en el menú que se despliegaseleccione “Y Scale” y luego de un clic en “Autoscale Y” para quitar esa opción y proceda aponer una escala de cero en el punto mínimo y 1 en el punto máximo, para esto dé dobleclic sobre los puntos de la escala y escriba el nuevo valor.

2. En el diagrama de bloques, seleccione de la paleta de funciones: “Express”, “Exec Ctrl” yluego la función “While Loop”, para colocarlo haga clic con el botón izquierdo del mouseen la parte de la ventana donde quiere colocar el bucle y sin soltarlo arrastre en la ventanadejando un cuadro de un tamaño donde puedan caber más operaciones internas.

3. Para generar los datos se usará la función de numero aleatorio entre 0 y 1, para elloubíquese en la paleta de funciones en “Express”, “Arithmetic & Comparison”, “Numeric” yseleccione “Random Number (0-1)”.

4. Inserte también tres funciones de suma (“Express” -> “Arithmetic & Comparison” ->“Numeric” -> “Add”) y una de división (“Express” -> “Arithmetic & Comparison” ->“Numeric” -> “Divide”).

5. Agregue también dos constante numéricas (“Express” -> “Arithmetic & Comparison” ->“Numeric” -> “Numeric constant”). Deje una de ellas con valor 0 y coloque a la otra unvalor de 4.

6. En el borde izquierdo del “While Loop” dé clic derecho con el ratón y seleccione del menúque se despliega “Add Shift Register”, aparecerán dos bloques con flechas en los bordes delbucle while.

7. Ubíquese en la parte de abajo del shift register (registro de desplazamiento) de la izquierda ycuando el cursor del mouse se convierta en una flecha doble de un clic y sin soltar arrastre


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hacia abajo hasta que se formen tres registros de desplazamiento en ese borde. Disponga yuna los elementos como se muestra en la Figura 8.13.

Figura 8.13. Uso de Shift Registers en el cálculo del promedio de 4 muestras.

8. Ejecute el programa con el botón “Run” y no con “Run continuously” , ya que ahorael procedimiento está en un lazo while por lo que se estará ejecutando continuamente hastaque la condición del bucle ya no se cumpla, es decir hasta que se presione el botón deSTOP del panel frontal. Es importante resaltar la diferencia entre parar un programacorrectamente que en este caso sería mediante el botón de STOP una vez acabada lasacciones contenidas en un bucle, que abortar la ejecución mediante el botón sinningún control sobre las acciones que han sido ejecutadas y las que han quedadopendientes.

9. Detenga el programa. Como pudo observar el programa grafica el promedio de las 4muestras provenientes del generador de números aleatorios, para comprender mejor elefecto de los registros de desplazamiento y el funcionamiento general del programa de clicen el icono “Highlight Execution” y de clic en el botón “Run” esto activará el modode depuración, para observar como evolucionan los valores.

10.De clic de nuevo en el botón para deshabilitar el modo depuración.11.A continuación se incluirá un retardo entre la generación de uno y otro punto, para ello en

el panel frontal añada un control numérico (Numeric Control) para que el usuario seleccioneel valor de la pausa entre los puntos y en el diagrama de bloques seleccione de la paleta defunciones en la categoría “Programming”, “Timing” el bloque “Wait Until Next msMultiple”, además añada una función de multiplicación (“Express” -> “Arithmetic &Comparison” -> “Numeric” -> “Multiply”) y una constante numérica con un valor de 10.

12.Para visualizar simultáneamente la gráfica correspondiente al promedio y al valor original,se añadirá en el diagrama de bloques un agrupador, para ello de la paleta de funcionesseleccione “Programming”, “Cluster, Class, & Variant” y luego el bloque “Bundle”.Disponga y una los elementos como se muestra en la Figura 8.14.


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Figura 8.14. Modificaciones al ejercicio anterior.

13.Corra el programa y compruebe su funcionamiento.

PARTE V. ESTRUCTURAS CASE.

1. Cree un nuevo programa. En el panel frontal añada una etiqueta de sistema (“System” ->“Decorations” -> “System Label”), agregue a esta el texto “Cálculo de Volumen deCuerpos Geométricos”, puede cambiar el tamaño y el tipo de fuente dando clic en elbotón “Text Settings” (Ver Figura 8.2).

2. Añada también 2 controles numéricos, cambie la etiqueta de estos por “Radio en cm” y“Altura en cm” y un indicador numérico con la etiqueta “Volumen en cm”.

3. Agregue un menú de anillo (“Modern” -> “Ring & Enum” -> “Menu Ring”) cambie laetiqueta de este por “Seleccione Cuerpo Geométrico”. Para configurar las opciones declic derecho sobre este y en el menú que se despliega seleccione “Properties”, en laventana que se abre ubíquese en la ventana “Edit Items”, presione el botón “Insert” ydigite la palabra “Ninguno”, de un Enter para ingresar otro item “Cono”, luego “Cilindro”y “Esfera” (Ver Figura 8.15), como está chequeada la opción “Sequential values” losvalores se van poniendo automáticamente de 0 en adelante. Al finalizar presione OK, elpanel frontal debe quedar como se muestra en la Figura 8.16.


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Figura 8.15. Añadir items y valor a menú de anillo.

Figura 8.16. Panel Frontal del ejemplo estructuras case.

4. En el diagrama de bloques agregue un lazo while y dentro de este agregue una estructuracase (“Express” -> “Exec Ctrl” -> “Case Structure”, conecte a esta el bloque del menú deanillo, observe que en cuanto lo conectó en las opciones de las estructuras case aparecióla 0 y la 1, pero necesitamos agregar dos más, para ello de clic derecho en el borde de laestructura case y en el menú que se despliega seleccione la opción “Add Case After” (VerFigura 8.17.)


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Figura 8.17. Diagrama de bloques con la estructura case.

5. Aparecerá la opción 2, repita lo mismo para agregar una opción más, al terminar de unclic izquierdo para desplegar las opciones (Ver Figura 8.18), verá que aparecen las 4opciones y que junto a la 0 aparece la palabra “Default” indicando que esa será laopción por defecto antes de que el usuario elija otra.

Figura 8.18. Opciones de la estructura case.

6. Seleccione la opción 0, dentro de esta opción agregue una constante numérica con valorde 0 y haga las conexiones como se muestra en la Figura 8.19.


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Figura 8.19. Opción “0” (ninguno) de la estructura case.

7. Seleccione la opción 1, esta es para el cálculo del volumen del cono que es

Vco=π r 2h

3, agregue tres funciones de multiplicación, una de división, una constante

numérica con valor de 3 y una constante Pi (se encuentra en “Express” -> “Arithmetic &Comparison” -> “Numeric” -> “Math Constants”) y realice las conexiones como semuestra en la Figura 8.20.

Figura 8.20. Opción “1” (volumen de cono) de la estructura case.

8. De igual forma complete el caso para el volumen del cilindro Vci=π r2h y la esfera

Ves=4π r3

3 como se muestra en las Figura 8.21 y 8.22 respectivamente.


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Figura 8.21. Opción “2” (volumen de cilindro) de la estructura case.

Figura 8.22. Opción “3” (volumen de esfera) de la estructura case.

9. Corra el programa y compruebe su funcionamiento.

PARTE V. MODIFICACIÓN DE PROPIEDADES DE LOS CONTROLES DESDE ELPROGRAMA.

1. Al calcular el volumen de una esfera no se necesita que el usuario ingrese una altura, porlo que se deshabilitará este control cuando el usuario seleccione este cuerpo geométrico,y se deshabilitarán ambos si se elige la opción “Ninguno”, para ello en el panel frontalde clic derecho en uno de los controles numéricos y en el menú que se despliegaseleccione la opción “Properties”, en la ventana que aparece ubíquese en la pestaña“Appearance” y en la parte “Enable State” seleccione la opción “Disabled & grayed”.Esto como su nombre lo indica deshabilita el control numérico y lo vuelve gris, presioneel botón “OK” y repita el mismo procedimiento para el otro control numérico.

2. En el diagrama de bloques de clic derecho sobre el bloque del control numérico delradio y del menú que se despliega seleccione la opción “Create”, “Property Node” yluego “Disabled”, se creará un nuevo bloque con la misma etiqueta para esta propiedad,de clic derecho sobre este y del menú que se despliega seleccione la opción “Change AllTo Write”. Repita el mismo procedimiento para el bloque de la altura.


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3. la propiedad “Disabled” opera de la siguiente forma: Si se coloca un valor de 0 elelemento estará “Enabled” (activado), si el valor es 1 estará “Disabled” (deshabilitado) ysi el valor es 2 estará “Disabled & grayed” (Deshabilitado y gris), por lo que debe colocarestos valores a la propiedad según sea el caso (ninguno: radio y altura deshabilitados ygrises, cono y cilindro: radio y altura habilitados, esfera: radio habilitado y alturadeshabilitada y gris), tal como se muestra en la Figura 8.23.

Figura 8.23. Habilitar/deshabilitar los controles numéricos según el caso.

4. Corra y pruebe el funcionamiento del programa.

1. Modifique el primer programa de la suma de dos números para que pueda sumar tresnúmeros complejos.

2. Con el uso de las estructuras CASE, realice una minicalculadora que sume, reste,multiplique o divida dos números según lo que elija el usuario.

3. Investigue sobre los mensajes de texto en Labview y modifique el programa del puntoanterior para que indique con un mensaje al usuario si este está tratando de realizar unadivisión entre 0.

1. Investigue a cerca de dispositivos que puedan ser utilizados como adquisidores de datosy trabajar con Labview

• National Instruments. (2003). LabVIEW Getting Started with LabVIEW. Disponible en:http://www.ni.com/pdf/manuals/323427a.pdf . Consultado en julio de 2016.


Análisis de Resultados

Investigación Complementaria

Bibliografía

http://www.ni.com/pdf/manuals/323427a.pdf

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EVALUACIÓN

% 1-4 5-7 8-10 Nota

CONOCIMIENTO 25Conocimiento deficiente de los siguientes fundamentosteóricos:-Entorno de programación de Labview.-Controles y funcionesde Labview

Conocimiento y explicaciónincompleta delos fundamentos teóricos

Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos

APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO

70Cumple parcialmente con uno de los siguientes criterios:-Desarrolla programas de ejemplo. -Desarrolla ejerciciospropuestos.

Cumple solamente conuno de los criterios

Cumple con los tres criterios

ACTITUD 2.5Es un observador pasivo

Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero

Participa propositiva e integralmente en toda la práctica

2.5Es ordenado; pero no hace un uso adecuado de los recursos

Hace un uso adecuado de los recursos,respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado.

Hace un manejo responsable y adecuado de losrecursos conforme a pautas de seguridad e higiene.

TOTAL 100

Hoja de cotejo: 8

Guía 8: Introducción a Labview

Alumno:

Docente: GL: Fecha:

Maquina No:


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