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Proyecto Fin de Carrera Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por María Victoria Ferruz Alba Luis Manuel Cerecedo Figueroa Juan Antonio García Rod Escuela de Ingeniería y Arquitectura Proyecto Fin de Carrera Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría 2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Autor María Victoria Ferruz Alba Directores Luis Manuel Cerecedo Figueroa Juan Antonio García Rod ríguez Facultad / Escuela Escuela de Ingeniería y Arquitectura Universidad de Zaragoza Año 2014 Proyecto Fin de Carrera Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría 2600 para determinar el tamaño de cavitación Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Agradecimientos Gracias a mi familia por estar siempre ahí pase lo que pase, su apoyo ha sido el mejor de los apoyos. A mi hermana, por tener la suerte de poder compartir tantas aficiones y poder disfrutarlas juntas y sobre todo por apoyarme y animarme en los malos momentos de la mejor de la formas, gracias Elena. Por supuesto, gracias a mi madre y a mi padre por enseñarme tantas cosas que tanto me han ayudado a lo largo de mi vida y sobre todo por el apoyo y confianza que siempre me habéis dado. Agradecer todos los buenos momentos que me han dado y darán mis compañeros de clase, porque sin ellos estudiar esta carrera no habría sido lo mismo; gracias por pintar mis recuerdos del "CPS" con vuestra incomparable compañía. Gracias a mi director, Luis Manuel, por brindarme la oportunidad de hacer un proyecto, que para mí, ha sido fascinante ya que he podido aprender muchísimo y además, en ámbitos que me apasionan. En especial, agradecerle a mi codirector, Chuan, por enseñarme tantas cosas y hacer que la elaboración de este proyecto haya sido tan agradable; gracias por los ánimos y confianza que siempre me has trasmitido. También, agradecer a Esteban, perteneciente al departamento de mecánica de fluidos, el buen humor y ayuda prestada. Todo este párrafo lo puedo resumir simplemente diciendo: gracias Departamento de Mecánica de Fluidos. Por último, añadir, que hay muchas personas que me han acompañado y apoyado a lo largo de este periodo de mi vida tan enriquecedor por lo que, sin más dilación, GRACIAS. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Resumen general Una técnica ampliamente utilizada para la determinación de tamaños de partículas es la difractometría. En el Área de mecánica de Fluidos de la Universidad de Zaragoza, se cuenta con un equipo apropiado para este fin: el equipo Malvern HS-2600. Dicho equipo, adquirido en 1986, ya no dispone del ordenador que el fabricante suministró y actualmente se controla a través de un ordenador con sistema operativo Windows 3.11, lo que no permite emplear los recientes y potentes programas para el análisis de resultados, y los datos únicamente pueden ser transferidos a través de un disquete de 3½. El desarrollo de un nuevo código permitirá la instalación en equipos con sistemas operativos modernos y, puesto que la nueva tarjeta se comunica con el ordenador a través de USB, permitirá el uso con cualquier ordenador. El trabajo a realizar, por tanto, consistirá en implementar todo lo necesario para habilitar la adquisición de datos con una nueva tarjeta de adquisición. La principal actividad es el desarrollo de un programa para la adquisición de los datos proporcionados por un difractómetro Malvern HS-2600 con una tarjeta de adquisición de National Instrument, NI USB-6501. El código se escribe en C#, en el entorno de programación Visual Studio 2010, puesto que se desea una aplicación que explote el potencial del entorno gráfico de Windows y, por tanto, es idóneo el uso de un lenguaje orientado a la programación con objetos. Se construye también un conector que adapta las entradas-salidas del equipo a la tarjeta de adquisición. El difractómetro se quiere utilizar para la medida del tamaño de burbujas producidas por cavitación. Como se comenta en la sección de validación, los resultados obtenidos con un dispositivo en el que se genera cavitación a través de una onda acústica no fueron satisfactorios y se ha validado el código con otras medidas. Será necesario diseñar otro dispositivo que ofrezca señales suficientemente intensas para el estudio de la cavitación, este diseño y realización se salen del marco del presente proyecto. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Índice 1. Introducción .............................................................................................................................. 1 1.1. Objetivo .............................................................................................................................. 1 1.2. Antecedentes ..................................................................................................................... 1 1.3. Contexto actual .................................................................................................................. 2 1.4. Descripción de las tareas .................................................................................................... 2 1.5. Contenido ........................................................................................................................... 3 2. Principio de funcionamiento: difractometría ............................................................................ 4 3. Descripción de cálculos ............................................................................................................. 6 3.1. Cálculo de las clases de diámetro ...................................................................................... 6 3.2. Cálculo de las matrices de coeficientes.............................................................................. 9 3.3. Cálculo de la distribución de probabilidad de clases de tamaño ..................................... 11 3.4. Cálculo de los estadísticos y otros parámetros de interés ............................................... 12 4. Implementación del sistema de adquisición ........................................................................... 14 4.1. Adaptación del hardware ................................................................................................. 14 4.1.1. Funcionamiento interno del Malvern HS-2600 ......................................................... 14 4.1.2. Conexiones y cableado .............................................................................................. 16 4.1.3. Tarjeta de adquisición de datos ................................................................................ 18 4.2. Software: código de adquisición y procesado de datos ................................................... 20 4.2.1. Lectura de datos del Malvern.................................................................................... 20 4.2.2. Cálculo de la distribución de probabilidad de clases tamaño y otros parámetros ... 24 4.2.3. Representaciones gráficas ......................................................................................... 25 4.2.4. Guardado y lectura de archivos ................................................................................ 26 4.2.5. Descripción y diseño de los formularios ................................................................... 28 5. Validación del software ........................................................................................................... 35 6. Conclusiones............................................................................................................................ 40 7. Bibliografía .............................................................................................................................. 40 8. Anexos ..................................................................................................................................... 42 Anexo1: Detalles del código del software MalvernStudio ...................................................... 42 1.1. Cálculos ........................................................................................................................ 42 1.2. Representaciones gráficas ............................................................................................ 52 1.3. Guardado y lectura de archivos ................................................................................... 54 1.4. Clases ............................................................................................................................ 62 Anexo 2: Vocabulario de programación .................................................................................. 84 Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Anexo 3: Complemento sobre la teoría de la difracción ......................................................... 85 Anexo 4: Ficha de especificaciones de la tarjeta de adquisición ............................................ 88 Índice de tablas Tabla 1. Cambios realizados para la actualización del equipo ...................................................... 2 Tabla 2. Radios internos y externos de los semianillos detectores .............................................. 7 Tabla 3. Clases de diámetros calculados para cada lente ............................................................. 8 Tabla 4. Líneas de comunicación ................................................................................................. 15 Tabla 5. Leyenda del esquema de la disposición de los cables y conexiones ............................. 16 Tabla 6. Correspondencias entre el DB-50 hembra y el Burndy 28 hembra ............................... 17 Tabla 7. Correspondencia entre el DIN-5P hembra y el Burndy 28 hembra ............................... 18 Tabla 8. Asignaciones de los terminales digitales ....................................................................... 18 Tabla 9. Descripciones de las señales ......................................................................................... 19 Tabla 10. Mapa de bits de la tarjeta de adquisición de datos .................................................... 19 Tabla 11. Leyenda del mapa de bits ............................................................................................ 19 Tabla 12. Opciones del software según el tipo de representación ............................................. 26 Índice de figuras Figura 1. Plano de apertura u objeto difracctor y plano de la imagen de acuerdo a la difracción de Fresnel ...................................................................................................................................... 4 Figura 2. Esquema de difractómetro ............................................................................................. 9 Figura 3. Aros detectores del difractómetro ............................................................................... 10 Figura 4. Esquema de la disposición de los cables y conexiones ................................................ 16 Figura 5. Vista frontal del conector Burndy 28 hembra .............................................................. 17 Figura 6. Dimensiones de la NI USB-6501 ................................................................................... 18 Figura 7. Opciones de la representación de datos ...................................................................... 26 Figura 8. Ventana inicial del software ......................................................................................... 28 Figura 9. Jerarquía de formularios .............................................................................................. 29 Figura 10. Formulario F1_Alin durante la alineación .................................................................. 30 Figura 11. Formulario F1_Backg tras la medida del Background ................................................ 30 Figura 12. Formulario F1_Medir tras realizar una serie de medidas .......................................... 31 Figura 13. Formulario F1_Leer tras la lectura de un archivo ...................................................... 31 Figura 14. Formulario F2_MedirF1_TratDat ............................................................................... 32 Figura 15. Formulario F2_RepresentarEner ................................................................................ 33 Figura 16. Formulario F2_RepresentarDiam ............................................................................... 33 Figura 17. Formulario F3_EstadisYParam.................................................................................... 34 Figura 18. Plantilla de partículas de 130 micras de diámetro (patrón en transparencia) ........... 35 Figura 19. Representación gráfica de las energías leídas en el experimento de patrón en transparencia .............................................................................................................................. 36 Figura 20 Distribución de frecuencia de clases de diámetros obtenida en el experimento de patrón en transparencia .............................................................................................................. 36 Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Figura 21. Distribución de frecuencias de clases de diámetros obtenida mediante el SprayTec del patrón en transparencia ........................................................................................................ 37 Figura 22 Estadísticos y otros parámetros de interés obtenidos en el experimento de patrón en transparencia .............................................................................................................................. 37 Figura 23. Representación gráfica de las energías leídas en el experimento del aerosol comercial ..................................................................................................................................... 38 Figura 24. Distribución de frecuencia de clases de diámetros obtenida en el experimento del aerosol comercial ........................................................................................................................ 38 Figura 25. Distribución de frecuencias de clases de diámetros obtenida mediante el SprayTec del aerosol comercial .................................................................................................................. 38 Figura 26. Diagramas de la clase "basica" y de la clase "AlgoritmoComunicacion" ................... 62 Figura 27. Diagrama de la clase "datos"...................................................................................... 63 Figura 28. Diagrama de la clase "medida" .................................................................................. 63 Figura 29.Experimento de la doble rendija de Young ................................................................. 85 Figura 30. Evolución de una onda electromagnética a lo largo del tiempo ................................ 86 Figura 31. a) Patrón de difracción de Fraunhofer de una única rendija unidimensional. b) Fotografía de un patrón de difracción de Fraunhofer de una sola rendija ................................. 87 Índice de ecuaciones [Ecuación 1]. Campo eléctrico en el plano z (z=cte)...................................................................... 4 [Ecuación 2]. Simplificación del campo eléctrico en el plano (x,y,z) ............................................. 5 [Ecuación 3]. Número de Fresnel .................................................................................................. 5 [Ecuación 4]. Relación entre la distribución de probabilidad de clases de diámetro con las energías ......................................................................................................................................... 6 [Ecuación 5]. Fórmula utilizada para el cálculo de los diámetros ................................................. 6 [Ecuación 6]. Intensidad obtenida para el caso de una apertura circular .................................... 9 [Ecuación 7]. Funciones de Bessel ................................................................................................. 9 [Ecuación 8]. Energía difundida por una partícula de diámetro D en una semicorona .............. 10 [Ecuación 9]. Integral a través de la cual se calculan los términos de la matriz de coeficientes 10 [Ecuación 10]. Ecuación utilizada para el cálculo de los términos de la matriz de coeficientes . 10 [Ecuación 11]. Ecuación de los estadísticos D nm .......................................................................... 12 [Ecuación 12]. Ecuación del Span ................................................................................................ 13 [Ecuación 13].Ecuación de la transmisión ................................................................................... 13 Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 1 1. Introducción El trabajo a desarrollar consiste en implementar la adquisición de datos de un equipo Malvern HS-2600 para aprovechar las tecnologías informáticas actuales. El equipo obtiene la distribución de tamaños de un conjunto de gotas, partículas o burbujas esféricas, explotando las características de la luz difractada por dichas gotas. Para la integración con el sistema de adquisición se realizará el cableado de la tarjeta de adquisición de datos adquirida para este propósito y se construirá un programa de adquisición de datos para dicha tarjeta. El desarrollo del código de dicho programa es la parte más costosa del presente proyecto e incluye, además de la adquisición, el cálculo de las distribuciones de tamaño y de varios parámetros de interés. La adquisición de datos y los cálculos se validarán para comprobar el buen funcionamiento del sistema de adquisición. 1.1. Objetivo El principal objetivo de este proyecto es desarrollar un software de acuerdo con la tecnología actual, para la obtención de datos de un equipo de difractometría a través de una tarjeta de adquisición de datos. 1.2. Antecedentes El software que se había utilizado hasta ahora para controlar el equipo en Windows 3.11 fue desarrollado en el Proyecto Fin de Carrera de Agustín Esbec Albalad [referencia 7, ver bibliografía], dirigido por José Ignacio García Palacín, y se comunicaba con una tarjeta de adquisición de datos PCL-720 que se conectaba a través de un bus EISA y que por tanto, iba asociada al ordenador que se dispuso para el manejo del Malvern HS-2600. El Proyecto Fin de Carrera de Agustín Esbec Albalad parte del riguroso conocimiento del equipo de medida que se obtuvo en el trabajo correspondiente al Proyecto Fin de Carrera de Jorge Lagranja Berges y Javier Vecino Soler [referencia 5, ver bibliografía] y el de José Ignacio García Palacín [referencia 6, ver bibliografía]. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 2 1.3. Contexto actual Para actualizar el equipo se decidió, en primer lugar, cambiar la tarjeta de adquisición de datos. La nueva tarjeta de adquisición de datos se comunica por vía USB (Universal Serial Bus), por lo tanto, puede conectarse a cualquier equipo que disponga de los ampliamente usados puertos USB y, de esta forma, se gana una gran versatilidad de uso. Este cambio de tarjeta vino ligado a un desarrollo de software completamente nuevo. Dicho software se ha programado en el entorno Miscrosoft Visual Studio 2010, el cual soporta múltiples lenguajes de programación. En este caso, el lenguaje utilizado en el desarrollo del nuevo código es C#, ya que su sintaxis es sencilla e intuitiva desde el punto de vista del programador. El conjunto de todo ello ofrece la posibilidad de hacer uso de la programación orientada a objetos, la cual permite el desarrollo y diseño del software de acuerdo a lo deseado, es decir, un programa que interactúe fácilmente con la tarjeta y a la par, ofrezca un entorno con ventanas y múltiples posibilidades, entre las que destacan, las opciones de representación gráfica y de cálculo. A continuación, se muestra una tabla resumen en la que se indican los cambios realizados para la actualización del equipo. Tarjeta de adquisición de datos NI - USB - 6501 Entorno de programación Microsoft Visual Studio 2010 Lenguaje de programación C# Tabla 1. Cambios realizados para la actualización del equipo 1.4. Descripción de las tareas El proyecto ha contemplado todas las tareas necesarias para la implementación del nuevo sistema de adquisición y la realización de medidas para la comprobación de su correcto funcionamiento. La tarea principal ha sido la escritura del código MalvernStudio, pero para su funcionamiento ha sido también necesaria la construcción de un cable para adaptar las líneas de comunicación a las conexiones de la tarjeta NI-USB-6501. El trabajo desarrollado para la implementación de dicho sistema de adquisición se describe en detalle en el capítulo 4. Para la correcta programación de los cálculos efectuados ha sido necesario revisar los principios físicos de funcionamiento del difractómetro. El principio de funcionamiento y la descripción de estos cálculos se exponen en los capítulos 2 y 3. Por último, se ha realizado la validación del software mediante la toma de medidas de: • Una transparencia en la que se han impreso partículas de 130 micras • Un aerosol comercial para limpiar cristales Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 3 De esta manera, se comprueba el correcto funcionamiento del software; desde la lectura de datos hasta el cálculo de las distribuciones de probabilidad de clases de diámetro. Todo ello queda recogido en el capítulo 5. 1.5. Contenido El presente proyecto se compone de los siguientes capítulos: • Principio de funcionamiento: difractometría • Descripción de cálculos • Implementación de sistema de adquisición • Validación del software El capítulo 2, correspondiente al principio de funcionamiento, expone el principio físico en el que está basado el Malvern HS-2600: la difracción. Además, también se explica dicho fenómeno matemáticamente. En el capítulo 3, se describe todo lo relacionado con los cálculos que se han tenido que realizar para la obtención de los datos deseados. Los datos que se quieren calcular son los siguientes:  Distribución de probabilidad de clases de tamaño  Estadísticos (  )  Percentiles  Span  transmisión Para ello se necesitan realizar una serie de cálculos previos, lo cuales se exponen con detalle en dicho capítulo. En cuanto a la implementación del sistema de adquisición, expuesta en el capítulo 4, se compone de dos secciones: la adaptación del hardware y la creación del software. Por último, en el capítulo 5 se recogen las medidas y cálculos realizados para la validación del software. Dicha validación garantiza el correcto funcionamiento, tanto en la lectura de datos como en los cálculos de distribuciones de diámetro. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 10 Figura 3. Aros detectores del difractómetro Puesto que los datos que el difractómetro envía al ordenador son las energías totales que llegan a los anillos es necesario calcular qué energía llega a cada anillo para las distintas clases de diámetro. Así, la energía difundida por una partícula de diámetro D en una semicorona limitada por r int , radio interior, e r ext , radio exterior, se puede calcular como:   ,  )=    2          [Ecuación 8]. Energía difundida por una partícula de diámetro D en una semicorona Donde se ha aproximado ~=  Aprovechando las propiedades de las funciones de Bessel se puede demostrar que:   ) =−12 [  )+  )] [Ecuación 9]. Integral a través de la cual se calculan los términos de la matriz de coeficientes Por lo que la integral anterior se puede resolver analíticamente. Así, es posible calcular los términos de la matriz de coeficientes. Se tienen 31 anillos y se quiere obtener la distribución de probabilidad en volumen para 31 clases de diámetros. Por tanto el problema pasa a ser discreto. Para el cálculo de las matrices de coeficientes se ha hecho uso de la siguiente ecuación, en ella se expresa cada término de la matriz de coeficientes. Cada término es proporcional a la energía que llega al detector i por unidad de volumen de las gotas de diámetro j.   =−1   ·  ·  ·  0,6328 +  ·  ·  0,6328 −  ·  ·  0,6328  −  ·  ·  0,6328  [Ecuación 10]. Ecuación utilizada para el cálculo de los términos de la matriz de coeficientes Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 11 Siendo:   ~    ;   ~    Para obtener distribuciones de tamaño en volumen se divide por el diámetro de la clase. La expresión [Ecuación 6] es la intensidad que difunde una partícula o gota de diámetro , así la intensidad varía con   y para obtener los elementos de la matriz de coeficientes de manera que la distribución de diámetros sea volumétrica hay que dividir por   , de ahí que para tener distribuciones en volumen, finalmente, haya que dividir por   . La matriz   de dimensiones 31x31 se calcula mediante la [Ecuación 10], a través de una hoja de cálculo de Excel. Se calculan 6 matrices diferentes ya que se poseen 6 lentes de distintas distancias focales: 63, 100, 300, 600, 800, 1000 (todas ellas en milímetros). Dichas matrices se pueden consultar en el Anexo1 Detalles del código del software MalvernStudio, en el apartado de clases (concretamente en la clase "datos"). 3.3. Cálculo de la distribución de probabilidad de clases de tamaño Como se ha comentado, el sistema de ecuaciones que relaciona la distribución de energías adquiridas por el fotodetector con los diámetros de partículas que hay dentro del volumen intersectado por el haz láser se puede expresar matricialmente como en la ecuación 4. Por lo tanto, la matriz [  ] es una constante para cada experimento, que depende únicamente de lo anteriormente nombrado, es decir, es un parámetro calculado que no depende de la información recibida por el detector. En el Malvern HS-2600 se puede cambiar la lente mientras que el resto de los parámetros son fijos. Añadir que esta matriz está mal condicionada por lo que no se puede obtener la distribución de tamaños invirtiéndola. El vector   corresponde a las energías leídas por el software de adquisición de datos que controla el equipo. Y el vector de distribución de probabilidad de clases de tamaño de partículas [  ] se calcula mediante un proceso iterativo basado en el protocolo original del Malvern. Antes de comenzar con el proceso iterativo, se ha de normalizar el vector de energías leídas y una vez realizado dicho cálculo se procede de la siguiente manera: 0/Cálculo del vector   Se repite el siguiente algoritmo hasta que el último error calculado sea menor que el error anterior, es decir, cuando se deje de reducir el error: Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 12 1/Normalización del vector   2/Guardado del vector   en una variable auxiliar 3/Cálculo de la nueva   →  =  4/Cálculo de vector de energías (que posteriormente es normalizado) a través de la   supuesta→[  ]=[  ][  ] 5/Cálculo del error→=∑    −  )  Tras este primer paso se realiza otro proceso iterativo, con la misma condición de parada, para minimizar el error de acuerdo con las energías leídas. El algoritmo es similar al anterior y se esquematiza a continuación: 1/Normalización del vector   2/Guardado del vector   en una variable auxiliar 3/Cálculo de la nueva   →  =         +        (Salvo para j =30, en este caso:   =2         4/Cálculo de vector de energías (que posteriormente es normalizado) a través de la   supuesta→[  ]=[  ][  ] 5/Cálculo del error→=∑    −  )  Cuando se termina todo el proceso iterativo, la variable a guardar como resultado final es la guardada en la variable auxiliar, la cual corresponde al vector de distribución de probabilidad de clases de diámetros. Con la normalización se consiguen distribuciones en las que la suma de todas las frecuencias es 1. 3.4. Cálculo de los estadísticos y otros parámetros de interés Los primeros estadísticos calculados son   ,  ,  ,  , y todos ellos se calculan mediante la siguiente ecuación: =∑     [])    ∑     [])    [Ecuación 11]. Ecuación de los estadísticos D nm Los percentiles son el diámetro para el cual un porcentaje determinado de la distribución está por debajo de dicho diámetro. Los percentiles calculados son D[10], D[50] y D[90]. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 13 Para el cálculo de los percentiles se procede de la siguiente manera: Siendo   y   el rango en el que está comprendido el diámetro en cual se cumple la condición de un percentil determinado y sus respectivas frecuencias   y   , se construye una recta:   =  +   =  + Por lo tanto: =  −    −  =  −  Luego el percentil correspondiente se obtiene de la siguiente ecuación:  100=·[]+ Por ejemplo, para el caso del percentil D[10] se tendría: 0.1=·[10]+ Anadir que esta ecuación es válida para aquellas distribuciones que hayan sido normalizadas y que los datos utilizados para los diámetros   y   son los límites de las clases de diámetro. Otro parámetro que se tiene en cuenta es el denominado span, que se calcula de la siguiente manera: =[90]−[10]) [50] [Ecuación 12]. Ecuación del Span Dicho parámetro ofrece una idea de la anchura de la distribución. Y por último, la transmisión: ó= í  í  [Ecuación 13].Ecuación de la transmisión La transmisión evalúa el porcentaje de energía luminosa que no es dispersada por las partículas frete a la energía total del haz láser. En algunos difractómetros comerciales se da una estimación de la concentración de gotas en función de esta variable. No obstante la relación transmisión-concentración está afectada por errores relacionados con dispersiones múltiples y, siendo precisos, depende también de la distribución por lo que las concentraciones así obtenidas presentan importantes errores. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 14 4. Implementación del sistema de adquisición Este capítulo se compone de los siguientes apartados: • Adaptación del hardware • Software: código de adquisición y procesado de datos En este capítulo se exponen las principales tareas necesarias para la elaboración del presente proyecto, ya que con la adaptación del hardware y la programación del software se obtienen los elementos necesarios para realizar medidas a través del Malvern HS-2600. Además, dicho software ofrece múltiples opciones de procesado de datos que serán explicadas en secciones posteriores. 4.1. Adaptación del hardware En primer lugar, se explica el funcionamiento interno del Malvern ya que en base a ello se hacen las conexiones pertinentes, además de la disposición en memoria de la tarjeta de adquisición de datos. Por lo tanto, la presente sección se divide en las siguientes partes: • 4.1.1. Funcionamiento interno del Malvern • 4.1.2. Conexiones y cableado • 4.1.3. Tarjeta de adquisición de datos o Especificaciones de la tarjeta de adquisición de datos NI USB-6501 o Mapa de bits 4.1.1. Funcionamiento interno del Malvern HS-2600 Para comunicarse a través de un ordenador con el Malvern es necesario transmitir señales eléctricas a través de un medio físico. Esto se consigue gracias a las denominadas líneas de comunicación, y en este caso son de dos tipos: las que transmiten señales del Malvern al ordenador y las que lo hacen del ordenador al Malvern. El Malvern manda la información al ordenador mediante 11 líneas de comunicación, siendo 10 de ellas las encargadas de transmitir el valor de la energía medida por uno de los semianillos detectores. Es decir, cada vez que se realiza una medida se obtiene la energía detectada por cada uno de los semianillos, por lo tanto, el dato final obtenido es un vector de 32 componentes ya que el sistema de detección está provisto de 32 semianillos. Añadir, que el hecho de que la información obtenida por cada uno de los semianillos sea enviada a través de 10 líneas, quiere decir que cada componente del vector de energías es un dato de 10 bits. La otra línea que queda, es la encargada de informar cuándo dichos datos están disponibles para ser leídos. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 15 Por otro lado, el ordenador envía la información necesaria al Malvern a través de 8 líneas, siendo 5 de ellas las utilizadas para direccionar hacia la memoria en la cual el Malvern almacena los datos obtenidos. Hay 32 direcciones de memoria ya que al haber 32 semianillos detectores se obtienen 32 lecturas. Las 3 líneas restantes están relacionadas con el disparo que ha de realizarse para provocar la lectura y conversión de la señal captada por cada uno de los semianillos. Una de esas 3 líneas sirve para indicar el modo de disparo, otra para desinhibir/inhibir dicho disparo y la última para el disparo propiamente dicho. A continuación, se muestra la siguiente tabla resumen de lo anteriormente nombrado: Malvern-->Ordenador [11 líneas] Líneas requeridas Función 10 Lectura semianillo 1 Datos disponibles Ordenador-->Malvern [8 líneas] Líneas requeridas Función 5 Direccionar memoria 1 Modo disparo 1 Desinhibición/Inhibición disparo 1 Disparo Tabla 4. Líneas de comunicación Por lo tanto, el procedimiento a seguir para lograr una correcta comunicación con el Malvern a través de un ordenador y viceversa es el siguiente: 1) Preparación del disparo: a) Selección del modo de disparo b) Desinhibición del disparo c) Disparo d) Inhibición del disparo 2) Determinar si los datos están disponibles para ser leídos 3) Direccionamiento de memoria 4) Lectura de los datos Todo ello se explica con mayor detalle en la sección 4.2.Código de adquisición y procesado de datos. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para deter minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 4.1 .2. Conexiones y cableado Una vez conocido el funcionamiento interno del Malvern, se establece el cableado y las conexiones pertinentes . Dicho ca comunicación, anteriormente menciona Malvern y el o rdenador y viceversa. En primer lugar, se expone una figura en la que se observa la disposición del cableado con sus respectivas conexiones, así como los ti Figura 4 . Esquema de la disposición de los cables y conexiones La línea naranja corresponde a 20 líneas van del Malvern al ordenador, 8 las que van del ordenador al referencia de tierra (GND) . P comunicación que conectan el Malvern con la A continuación, se muestra una tabla en la que se resume lo anteriormente Malvern Ordenador Malvern Tabla 5 . Leyenda del esquema de la disposición de los cables y conexiones Se ha de tene r en cuenta que en la figura dispositivos más relevantes a una única línea no quiere decir que sólo haya una línea de comunicación representada contiene todas las líneas previamente comentadas previamente de forma detallada). El ordenador a través del cual se controla el Malvern está conectado a la tarjeta de adquisición NI USB-6501 y di cha tarjeta se cables corresponden a las 20 líneas de comunicación que requiere la instalación del DB50 macho se conectan al DB Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación .2. Conexiones y cableado Una vez conocido el funcionamiento interno del Malvern, se establece el cableado y las . Dicho ca bleado y conexiones guarda total relación con comunicación, anteriormente menciona das, necesarias para la corr ecta comunicación entre rdenador y viceversa. una figura en la que se observa la disposición del cableado con sus respectivas conexiones, así como los ti pos de conectores y dispositivos u tilizados. . Esquema de la disposición de los cables y conexiones La línea naranja corresponde a 20 líneas de comunicación, de las cuales, 1 1 son las líneas van del Malvern al ordenador, 8 las que van del ordenador al Malvern y . P or otro lado, la línea verde corresponde a las 4 líneas que conectan el Malvern con la fuente de alimentación. A continuación, se muestra una tabla en la que se resume lo anteriormente mencionado. Línea naranja Malvern -->Ordenador 11 Ordenador -- >Malvern 8 GND digital 1 Línea verde Malvern -->Alimentación 4 . Leyenda del esquema de la disposición de los cables y conexiones r en cuenta que en la figura 4 únicamente se muestran los conectores más relevantes a la hora de realizar el cableado, además, aunque s no quiere decir que sólo haya una línea de comunicación , todas las líneas previamente comentadas (este hecho se ha explicado previamente de forma detallada). ordenador a través del cual se controla el Malvern está conectado a la tarjeta de adquisición cha tarjeta se conecta a 20 cables que terminan en un DB cables corresponden a las 20 líneas de comunicación que requiere la instalación 50 macho se conectan al DB -50 hembra. 16 Una vez conocido el funcionamiento interno del Malvern, se establece el cableado y las bleado y conexiones guarda total relación con las líneas de ecta comunicación entre una figura en la que se observa la disposición del cableado con sus tilizados. 1 son las líneas que Malvern y la última es la or otro lado, la línea verde corresponde a las 4 líneas de mencionado. . Leyenda del esquema de la disposición de los cables y conexiones únicamente se muestran los conectores y aunque s e haya dibujado , sino que la línea (este hecho se ha explicado ordenador a través del cual se controla el Malvern está conectado a la tarjeta de adquisición que terminan en un DB -50 macho. Estos cables corresponden a las 20 líneas de comunicación que requiere la instalación y que a través Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 17 Antes de mostrar la tabla de correspondencias entre el DB-50 hembra y el Burndy 28 hembra con su respectiva función, añadir que el Burndy 28 posee la siguiente vista frontal: Figura 5. Vista frontal del conector Burndy 28 hembra Como se puede observar en la figura 5., las partes que están coloreadas en naranja corresponden a las conexiones a las cuales se conectan las 20 líneas de comunicación, tal y como se ha visto en anteriores figuras, y por otro lado, las partes verdes corresponden a las líneas que conectan el Malvern con la fuente de alimentación. Una vez vista la parte frontal del Burndy 28 hembra, se muestra la tabla de correspondencias de dicho conector con respecto al DB-50 hembra, además de las funciones de cada una de las líneas. Función DB-50 Hembra Burndy 28 Hembra Multiplexado 1 C Multiplexado 2 B Multiplexado 3 A Multiplexado 4 S Multiplexado 5 R Inhibición disparo 9 J Modo disparo 18 E Disparo 19 P GND 25 D Datos disponibles 32 G Dato 34 d Dato 35 a Dato 36 b Dato 37 T Dato 38 U Dato 39 V Dato 40 W Dato 41 X Dato 42 Y Dato 43 Z Tabla 6. Correspondencias entre el DB-50 hembra y el Burndy 28 hembra Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 18 Por último, se muestra la tabla de correspondencias entre el Burndy 28 y el DIN-5P hembra: Función DIN-5P Hembra Burndy 28 Hembra Masa 1 N 5V 2 K 15V 3 L 15V 4 M Tabla 7. Correspondencia entre el DIN-5P hembra y el Burndy 28 hembra 4.1.3. Tarjeta de adquisición de datos La tarjeta de adquisición de datos es el dispositivo encargado de recibir los datos del Malvern y transmitirlos al ordenador. La nueva tarjeta utilizada es la NI USB-6501 de National Instruments, la cual ofrece 24 líneas DIO (digital input/output) distribuidas en tres bytes o puertos, y un contador 32-bit; todo ello a través de una conexión USB 2.0. La siguiente figura muestra las dimensiones de dicha tarjeta: Figura 6. Dimensiones de la NI USB-6501 La NI USB-6501 posee dos bloques de terminales desmontables para señales digitales, los cuales se muestran en la siguiente tabla con sus correspondientes asignaciones. Modulo Terminal Señal Módulo Terminal Señal 1 GND 17 P0.0 2 + 5V 18 P0.1 3 P1.7 19 P0.2 4 P1.6 20 P0.3 5 P1.5 21 P0.4 6 P1.4 22 P0.5 7 GND 23 P0.6 8 GND 24 P0.7 9 P2.7/PFI 0 25 GND 10 P2.6 26 GND 11 P2.5 27 P1.0 12 P2.4 28 P1.1 13 P2.3 29 P1.2 14 P2.2 30 P1.3 15 P2.1 31 + 5V 16 P2.0 32 GND Tabla 8. Asignaciones de los terminales digitales Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 19 [Terminales en morado: Puerto 0/Terminales en azul: Puerto 1/Terminales en rojo: Puerto 2] A continuación, se muestra otra tabla en la que se describen las señales que ofrece cada uno de los conectores I/O (input/output). Nombre de la señal Sentido Descripción P0.<0..7> Output o Input Señales digitales I/O--Se puede configurar cada señal individualmente como input o como output P1.<0..7> P2.<0..7> P2.7/PFI 0 Output o Input Esta conexión es configurable como una línea digital I/O o como un contador 5V Output La fuente de voltaje proporcionada por el USB GND - Tierra--La referencia para las señales digitales Tabla 9. Descripciones de las señales Como se puede observar, la NI USB-6501 posee 24 líneas digitales, P0.<0..7>, P1.<0..7>, P2.<0..7>, en tres puertos digitales input/output. Añadir que a lo largo del presente proyecto se habla de input/output (entrada/salida) cuando se quiere hacer referencia al sentido en el que son enviados los datos, ya que en este ámbito es habitual el uso de terminología inglesa. Una vez conocidas las especificaciones de la tarjeta de adquisición utilizada, se muestra, mediante un mapa de bits, la disposición en memoria establecida de dicha tarjeta de las líneas/funciones del Burndy 28. Líneas 0 1 2 3 4 5 6 7 P0 DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P1 DD D8 D9 P2 M0 M1 M2 M3 M4 MD ID DE Tabla 10. Mapa de bits de la tarjeta de adquisición de datos Lo primero a tener en cuenta, es que tanto el puerto 0 como el puerto 1 se configuran como puertos de lectura y que el puerto 2 se usa para escritura, además de la leyenda que se muestra a continuación. <D0..D9> Dato <M0..M9> Multiplexado DD Datos disponibles ID Inhibición/Desinhibición disparo MD Modo disparo DE Disparo externo Tabla 11. Leyenda del mapa de bits A continuación, se expone una breve explicación sobre el mapa de bits establecido, ya que en la sección 4.2. Código de adquisición y procesado de datos se explicará con todo detalle cada una de las líneas de cada uno de los puertos. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 26 La siguiente tabla muestra las opciones del software según el tipo de representación requerida: Energías vs. Anillos Frecuencia vs. Clases de diámetro Alinear Tratamiento de datos Background Tratamiento de datos Tabla 12. Opciones del software según el tipo de representación Las opciones ofrecidas por la representación de datos que aparecen en el formulario de tratamiento de datos se muestran en la siguiente figura: Figura 7. Opciones de la representación de datos Por eso el tratamiento de datos aparece tanto en la columna de energías vs. anillos como en la de frecuencia vs. clases de diámetro. Las líneas de código utilizadas en cada una de las opciones del software que proporcionan representaciones gráficas se exponen en el apartado Representaciones gráficas del Anexo 1 4.2.4. Guardado y lectura de archivos El software está provisto de la opción de guardado para que el usuario pueda tener acceso a las medidas y cálculos realizados con anterioridad a través de un archivo texto. Además, al haber una opción de lectura de archivos, se pueden realizar nuevos cálculos, medidas o simplemente realizar representaciones gráficas con resultados obtenidos en sesiones anteriores que hayan sido guardados. El guardado y lectura de archivos ofrece una gran versatilidad de uso, ya que se pueden retomar sesiones de medida previamente guardadas para representarlas gráficamente, obtener nuevos resultados y guardarlos. Las líneas de código que crean y escriben el archivo de texto para el guardado de medidas se muestran en el apartado de guardado y lectura del Anexo 1 Detalles del código del software. Además, en dicho anexo también se expone un ejemplo de guardado de una medición en la que se han calculado todos los parámetros que ofrece el software. Los dos métodos utilizados para la escritura de un archivo son los siguientes: File.WriteAllLines(string path, string[] contents)--> Crea un archivo nuevo, escribe en él la matriz de cadenas especificada y, a continuación, lo cierra. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 27 File.AppendAllText(string path, string contents)--> Abre un archivo, le anexa la cadena especificada y, a continuación, cierra el archivo. Si el archivo no existe, este método crea un archivo, escribe la cadena especificada en él y, a continuación, lo cierra. Destacar que para la escritura de vectores o matrices, se realiza elemento a elemento ya que no existe una función prevista para esta operación, de ahí la utilización de los bucles de tipo for (las instrucciones de bucle repiten un bloque de código especificado hasta que se cumpla una condición determinada). En cuanto a la lectura de archivos de texto, el procedimiento seguido es el siguiente: • Lectura de todas las líneas del archivo seleccionado mediante la siguiente línea de código: lectura = File.ReadAllText(FilePath);--> Este método abre un archivo de texto, lee todas sus líneas y, a continuación, cierra el archivo. • División en partes de la lectura realizada a través de unos determinados delimitadores, de tal forma, que se obtiene un vector en el que cada componente es una palabra, a este vector se le ha denominado parts. Las líneas de código que realizan lo anteriormente nombrado son las siguientes: char[] delimiters = new char[] { ' ', '\n', '\t', '\r', '\v' }; parts = lectura.Split(delimiters, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries); • Guardado en RAM de los parámetros de interés leídos. Estos parámetros se guardan en los campos de una variable de tipo medida y a su vez, dicha variable medida se guarda en una lista de medidas. El código asociado a la lectura de archivos se recoge en el Anexo 1 Detalles del código del software. Ahora que ya se han comentado todas las opciones que ofrece el software, se muestra la descripción y diseño de los formularios o ventanas que posee el software, además de los posibles tránsitos entre los mismos. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 28 4.2.5. Descripción y diseño de los formularios En primer lugar, se muestra la ventana de inicio del software, de tal forma, que se visualizan las principales opciones que ofrece dicho software. Figura 8. Ventana inicial del software Como se puede observar en la figura 8, estas son las opciones que ofrece: • Alinear: antes de comenzar a medir es preciso ajustar manualmente el Malvern mediante unas ruletas para alinear correctamente el haz láser, de tal manera que su imagen, en el plano de los anillos, incida en el anillo central. • Background: otra de las acciones previas que hay que realizar antes de comenzar a medir. El background se toma sin partículas en la zona de medida. Es, por tanto, una medida del ruido óptico de fondo y electrónico que posteriormente se resta de las medidas, ya que se ha de que tener en cuenta la medida del cero para poder tarar el dispositivo. • Medir: esta opción nos permite obtener los datos de las energías leídas por los 32 semianillos del Malvern • Leer: mediante esta opción se pueden leer archivos de medidas anteriormente guardadas, para poder visualizar los datos en gráficas o realizar nuevos cálculos. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 29 • Tratamiento de datos: permite realizar cálculos a partir de las medidas de energía, tales como la distribución de probabilidad de clases de diámetro, estadísticos y otros parámetros de interés. Además de visualizar mediante gráficas todos los datos previamente mencionados y el guardado de dichos datos, asociados a una determinada medida. Antes de continuar con la descripción de los formularios restantes, se expone un esquema en el que se muestra la jerarquía existente entre los distintos formularios que componen el software, además de todos los posibles tránsitos. Figura 9. Jerarquía de formularios Como se puede observar en la anterior figura, al formulario F2_Medir_F1_TratDat se puede acceder de dos manera distintas, a través de F0_Inicio y a través de F1_Medir, de ahí el nombre establecido. Además, la nomenclatura utilizada en la figura 9 es la misma que la utilizada en el código de programación. A continuación, se muestra la descripción de cada uno de los formularios a los que se puede acceder a través de F0_Inicio (la ventana inicial del software). Alinear: F1_Alin Mediante este formulario se realiza el alineamiento del dispositivo. Lo que ofrece esta opción, es una medición en continuo para poder ajustar el alineamiento del haz gracias a unas ruletas disponibles en el difractómetro. En el gráfico de energía vs. anillo se observa la ajuste, básicamente hay que buscar que el porcentaje de energía incidente en el anillo central (anillo 0) sea lo mayor posible. La medición en continuo no es más que la realización de una medida detrás otra, mostrándola gráficamente, hasta que el usuario decide parar, porque ya considera que el alineamiento del dispositivo es el adecuado. Esta es una imagen del formulario cuando se está realizando el alineamiento: Nivel 4 Nivel 3 Nivel 2 Nivel 1 Nivel 0 F0_Inicio F1_Alin F1_Backg F1_Medir F2_Medir_F1 _TratDat F2_Represen tarEner F2_Represe mtarDiam F3_EstadisPa ram F1_Leer F2_Medir_F1 _TratDat F2_Represen tarEner F2_Represen tarDiam F3_EstadisPa ram Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para deter minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Figura Background: F1_Backg A través del siguiente formulario se pueden realizar medidas del background. Para ello cuando se realiza una medida del background, esta consiste en una medida de 100 muestras mediante la cuales se calcula el promedio y finalmente dicho prome Figura 11 Medir: F1: medir El formulario medir ofrece al usuario las siguientes posibilidades: • Es tablecer el nombre de la medida • Fijar el número de muestras a realizar para una de • Determinar el tipo de lente utilizada en la medición Además, s e pueden visualizar los nombres de todas las medidas realizadas o leídas en una sesión a través de un cuadro de texto, por lo que son medidas disp tratamiento. A dicho tratamiento de datos se pude acceder directamente desde este formulario. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación Figura 10. Formulario F1_Alin durante la alineación siguiente formulario se pueden realizar medidas del background. Para ello cuando se realiza una medida del background, esta consiste en una medida de 100 muestras mediante la cuales se calcula el promedio y finalmente dicho prome dio es mostrado gráficamente. 11 . Formulario F1_Backg tras la medida del Background El formulario medir ofrece al usuario las siguientes posibilidades: tablecer el nombre de la medida muestras a realizar para una de terminada medida Determinar el tipo de lente utilizada en la medición e pueden visualizar los nombres de todas las medidas realizadas o leídas en una sesión a través de un cuadro de texto, por lo que son medidas disp onibles para un posterior A dicho tratamiento de datos se pude acceder directamente desde este 30 siguiente formulario se pueden realizar medidas del background. Para ello cuando se realiza una medida del background, esta consiste en una medida de 100 muestras mediante dio es mostrado gráficamente. e pueden visualizar los nombres de todas las medidas realizadas o leídas en una onibles para un posterior A dicho tratamiento de datos se pude acceder directamente desde este Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para deter minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación La siguiente figura muestra el diseño del formulario F1_Medir claramente todo lo anteriormente mencionado. Figura 12 . Formulario F1_Medir tras realizar una Lectura: F1_Leer Este formulario ofrece la posibilidad de leer archivos de texto de extensión (*.med) lo leído en una variable de tipo medida (esta última decir, el usuario no interfiere en este hecho). Los archivos con este tipo de extensión son medidas realizadas y guardadas en anteriores sesiones. Figura 13 Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría minar el tamaño de burbujas generadas por cavitación muestra el diseño del formulario F1_Medir , con la claramente todo lo anteriormente mencionado. . Formulario F1_Medir tras realizar una serie de medidas Este formulario ofrece la posibilidad de leer archivos de texto de extensión (*.med) lo leído en una variable de tipo medida (esta última operación se realiza de forma interna, es decir, el usuario no interfiere en este hecho). Los archivos con este tipo de extensión son medidas realizadas y guardadas en anteriores sesiones. 13 . Formulario F1_Leer tras la lectura de un archivo 31 cual se ve más Este formulario ofrece la posibilidad de leer archivos de texto de extensión (*.med) y guardar operación se realiza de forma interna, es decir, el usuario no interfiere en este hecho). Los archivos con este tipo de extensión son Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 32 F2_Medir_F1_TratDat El tratamiento de datos ofrece al usuario la posibilidad de seleccionar cualquier medida que haya sido realizada en la sesión actual a través de la opción medir o mediante la opción leer. Para el manejo del listado de medidas disponibles se usa la siguiente variable: List<medida> listaMedidas Se trata de una variable de tipo List, la cual representa una lista de objetos a los que se puede tener acceso por el índice. El tipo de objetos que almacena se define entre < >, en nuestro caso son de tipo medida. Una vez seleccionada la medida deseada se ofrecen las siguientes opciones para la misma: • Guardar la medida en un archivo de texto de extensión ”.med”. • Calcular la distribución de diámetros eligiendo el número de anillos a desechar (puede ser cero). • Representaciones gráficas: o Energías vs anillos o Probabilidad de clases de diámetro vs clases de diámetro Figura 14. Formulario F2_MedirF1_TratDat Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 33 F2_RepresentarEner Cuando este formulario es cargado, se visualiza por defecto la visualización gráfica de energías frente a anillos del promedio de energías. Sin embargo, si el usuario desea ver una muestra en concreto, lo puede hacer mediante la opción de " Selección de muestra" que aparece en la parte inferior central del formulario. Figura 15. Formulario F2_RepresentarEner F2_RepresentarDiam Este formulario es idéntico al anterior salvo que se trata de una representación de frecuencias frente a clases de diámetro y además, a través de dicho formulario, se tiene acceso al formulario que muestra los estadísticos y otros parámetros de interés. Figura 16. Formulario F2_RepresentarDiam Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 34 F3_EstadisYParam Por último, este formulario presenta los siguientes parámetros: • Diámetros significativos (estadísticos):         • Percentiles: D[10] D[50] D[90] • Span • Transmisión Se pueden mostrar dichos parámetros para cada una de las muestras realizadas, además de la promedio que es la que se muestra por defecto al cargar el formulario. Figura 17. Formulario F3_EstadisYParam. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 35 5. Validación del software La validación del software consta de las siguientes comprobaciones: • Lectura correcta de los datos proporcionados por el difractómetro Malvern • Cálculo de la distribución de probabilidad de clases de tamaño Inicialmente, se propuso para dicha validación una medida de las energías obtenidas cuando se colocaba una instalación (atravesada por el haz láser) capaz de provocar cavitación en el agua mediante ultrasonidos y así generar burbujas, dado que se prevé utilizar este equipo para estudios de cavitación. De esta manera, se obtenía la energía difractada por las burbujas generadas por cavitación para, posteriormente, calcular la distribución de probabilidad de clases de diámetros. Pero dicha instalación posee una serie problemas que provocan que los datos obtenidos no sean los adecuados para la validación del cálculo de la distribución de probabilidad de clases de tamaño. Se realizaron lecturas con el difractómetro con un recipiente de forma de paralelepípedo rectangular lleno de agua que tiene en su base un oscilador acústico y que genera burbujas de cavitación. A pesar del correcto alineamiento de las paredes transparentes se tiene una significativa atenuación de la luz del haz láser y un aumento del ruido óptico (a pesar de la cuidadosa limpieza de las paredes se observaba dispersión de la luz en ellas). Dado que la cantidad de burbujas generadas era muy pequeña, junto con la atenuación comentada, no se tenía suficiente señal como para obtener distribuciones fiables de diámetro. Básicamente el problema se resume en que la señal no es mucho mayor que el ruido óptico y no se pudieron obtener distribuciones confiables. La elaboración de una instalación capaz de reproducir la cavitación y generar burbujas de un diámetro y cantidad dentro del rango de medida del difractómetro será abordado en trabajos posteriores y no concierne al principal objetivo del presente proyecto. Por lo tanto, para validar con la máxima precisión el funcionamiento completo del software, se ha creado una plantilla con partículas de diámetro de 130 micras que se ha impreso en una transparencia y colocada en el volumen de intersección del haz láser. A continuación se muestra la plantilla de partículas utilizada: Figura 18. Plantilla de partículas de 130 micras de diámetro (patrón en transparencia) Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 42 8. Anexos Anexo1: Detalles del código del software MalvernStudio 1.1. Cálculos //Vectores de energías double[] Eleida_ad;//Teniendo en cuenta los anillos desechados y con el anillo central eliminado double[] Eleida_ad_norm;//Igual que la variable anterior solo que ahora normalizada double suma; double[] clasesDiam; double[] limclasesDiam; double[,] matrizCoef; int muestras, tiposDiam, tiposParam; int f, c; int pasos, pasos2; double sumnum, sumden, perc, perc_ant, A, B, sumParam; double error, error_ant; double[] Dajust, Dajust_n; double[] D_interm; double[] Eajust, Eajust_n; double[] coefsDiam; coefsDiam = new double[31] { 235, 265.3, 299.6, 338.3, 382, 431.3, 487, 550, 621, 701, 791.5, 893.7, 1009, 1139.4, 1286.4, 1452.7, 1640.3, 1852, 2091, 2361, 2666.3, 3010.5, 3399.25, 338.2, 4333.8, 4893.43, 5525.3, 6238.8, 7500, 8500, 9500 }; textBoxProgress.Show(); textBoxProgress.Text = "Calculando...espere"; if (anillDesch == false) { MessageBox.Show("Establece todas la opciones de cálculo antes de comenzar con el cálculo"); } else { MessageBox.Show("Has establecido todas las opciones de cálculo"); medidaSeleccionada.CtrlCalcDiam = true; } //////Cálculos///////// //Se calcula: //distribuciones de diámetro (de todas las muestras y la promedio) //estadísticos y parámetros de interés [9 en total] (de todas las muestras y la promedio) if (medidaSeleccionada.CtrlCalcDiam == true) { Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 43 medidaSeleccionada.AnillosDesech = Convert.ToInt16(textBoxAnillosDes.Text); clasesDiam = new double[31]; matrizCoef = new double[31, 31]; limclasesDiam = new double[32]; medidaSeleccionada.nuevainstanciaMatricesDiam(); medidaSeleccionada.nuevainstanciaParam(); switch (medidaSeleccionada.Lente) { case 63: clasesDiam = datos.clasesdiam63; limclasesDiam = datos.limclasesdiam63; matrizCoef = datos.matriz63; break; case 100: clasesDiam = datos.clasesdiam100; limclasesDiam = datos.limclasesdiam100; matrizCoef = datos.matriz100; break; case 300: clasesDiam = datos.clasesdiam300; limclasesDiam = datos.limclasesdiam300; matrizCoef = datos.matriz300; break; case 600: clasesDiam = datos.clasesdiam600; limclasesDiam = datos.limclasesdiam600; matrizCoef = datos.matriz600; break; case 800: clasesDiam = datos.clasesdiam800; limclasesDiam = datos.limclasesdiam800; matrizCoef = datos.matriz800; break; case 1000: clasesDiam = datos.clasesdiam1000; limclasesDiam = datos.limclasesdiam1000; matrizCoef = datos.matriz1000; break; } muestras = 0; while (muestras < medidaSeleccionada.Longitud) { //Obtención de E_leida_ad_norm\\ Eleida_ad = new double[31]; //Quitar anillo central for (f = 1; f < 32; f++) { Eleida_ad[f - 1] = medidaSeleccionada.MatrizEnergias[muestras, f]; } //Desechar anillos-->Poner a cero los elementos más próximos al central for (f = 0; f < medidaSeleccionada.AnillosDesech; f++) { Eleida_ad[f] = 0; } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 44 //Normalización de las energías leídas Eleida_ad_norm = new double[31]; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma = suma + Eleida_ad[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eleida_ad_norm[f] = Eleida_ad[f] / suma; } //Cálculo de la Dajust_n inicial\\ Dajust = new double[31]; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 30; tiposDiam++) { Dajust[30 - tiposDiam] = Eleida_ad_norm[tiposDiam] / coefsDiam[tiposDiam]; } Dajust[0] = 3 * Dajust[1] - 1.5 * Dajust[2]; //Guardado de la Dajust en la Dajust_n Dajust_n = new double[31]; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust[tiposDiam]; } error = 9; error_ant = 10; pasos = 0; pasos2 = 0; D_interm = new double[31]; Eajust_n = new double[31]; //Método iterativo\\ while (error < error_ant) { //Normalización de la Dajust_n (se vuelve a normalizar en el método iterativo) suma = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { suma += Dajust_n[tiposDiam]; } for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] / suma; } //Guardado de la Dajust_n en la Dinterm for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { D_interm[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam]; } //Se guarda en la Dajust la segunda corrección for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] * Dajust_n[tiposDiam]; } //Cálculo de la E_ajust Eajust = new double[31]; for (f = 0; f < 31; f++) Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 45 { Eajust[f] = 0; for (c = 0; c < 31; c++) { Eajust[f] += matrizCoef[f, c] * Dajust_n[c]; } } //Cálculo de la E_ajust_n for (f = 0; f < 31; f++) Eajust_n[f] = 0; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma += Eajust[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust_n[f] = Eajust[f] / suma; } //Cálculo del error error_ant = error; error = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { error += Math.Pow((Eleida_ad_norm[f] - Eajust_n[f]), 2); } pasos++; }//Fin del while (error<error_ant) //SEGUNDO BUCLE while (error < error_ant) { //Normalización de la Dajust_n (se vuelve a normalizar en el método iterativo) suma = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { suma += Dajust_n[tiposDiam]; } for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] / suma; } //Guardado de la Dajust_n en la Dinterm for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { D_interm[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam]; } //Se guarda en la Dajust el cuadrado de la misma for (tiposDiam = 30; tiposDiam >0; tiposDiam--) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] * (Math.Pow(Eleida_ad_norm[tiposDiam] / Eajust_n[tiposDiam], 2.0) + Math.Pow(Eleida_ad_norm[tiposDiam - 1] / Eajust_n[tiposDiam - 1], 2.0)); } Dajust_n[0] = 2.0 * Dajust_n[0] * Math.Pow(Eleida_ad_norm[0] / Eajust_n[0], 2.0); //Cálculo de la E_ajust Eajust = new double[31]; for (f = 0; f < 31; f++) Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 46 { Eajust[f] = 0; for (c = 0; c < 31; c++) { Eajust[f] += matrizCoef[f, c] * Dajust_n[c]; } } //Cálculo de la E_ajust_n for (f = 0; f < 31; f++) Eajust_n[f] = 0; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma += Eajust[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust_n[f] = Eajust[f] / suma; } //Cálculo del error error_ant = error; error = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { error += Math.Pow((Eleida_ad_norm[f] - Eajust_n[f]), 2); } pasos2++; } //FIN DEL SEGUNDO BUCLE //Guardado de la D_interm obtenida en MATRIZDIAMETROS\\ for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] = D_interm[tiposDiam]; } //Dnm's: ESTADÍSTICOS\\ //Dnm10 sumnum = 0; sumden = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { sumnum += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 1); sumden += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 0); } medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 0] = sumnum / sumden; //Dnm30 sumnum = 0; sumden = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { sumnum += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 3); Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 47 sumden += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 0); } medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 1] = sumnum / sumden; //Dnm32 sumnum = 0; sumden = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { sumnum += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 3); sumden += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 2); } medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 2] = sumnum / sumden; //Dnm43 sumnum = 0; sumden = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { sumnum += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 4); sumden += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] * Math.Pow(clasesDiam[tiposDiam], 3); } medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 3] = sumnum / sumden; //PERCENTILES\\ //D[10] perc = 0; perc_ant = 0; tiposDiam = 0; while ((perc < 0.1) && (tiposDiam < 31)) { perc_ant = perc; perc += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam]; tiposDiam++; } A = (perc - perc_ant) / (limclasesDiam[tiposDiam] - limclasesDiam[tiposDiam - 1]); B = perc - A * limclasesDiam[tiposDiam]; medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 4] = (0.1 - B) / A; //D[50] perc = 0; perc_ant = 0; tiposDiam = 0; while ((perc < 0.5) && (tiposDiam < 31)) { perc_ant = perc; perc += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam]; tiposDiam++; } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 48 A = (perc - perc_ant) / (limclasesDiam[tiposDiam] - limclasesDiam[tiposDiam - 1]); B = perc - A * limclasesDiam[tiposDiam]; medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 5] = (0.5 - B) / A; //D[90] perc = 0; perc_ant = 0; tiposDiam = 0; while ((perc < 0.9) && (tiposDiam < 31)) { perc_ant = perc; perc += medidaSeleccionada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam]; tiposDiam++; } A = (perc - perc_ant) / (limclasesDiam[tiposDiam] - limclasesDiam[tiposDiam - 1]); B = perc - A * limclasesDiam[tiposDiam]; medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 6] = (0.9 - B) / A; //Span medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 7] = (medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 6] - medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 4]) / medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 5]; //Transmisión medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, 8] = medidaSeleccionada.MatrizEnergias[muestras, 0] / medidaSeleccionada.Bckg[0]; muestras++; } //Fin del while (muestras < medidaSeleccionada.Longitud) //Cálculo del VECTOR PROMEDIO de los parámetros ESTADÍSTICOS\\ for (tiposParam = 0; tiposParam < 9; tiposParam++) { sumParam = 0; for (muestras = 0; muestras < medidaSeleccionada.Longitud; muestras++) { sumParam += medidaSeleccionada.MatrizParam[muestras, tiposParam]; } medidaSeleccionada.PromParam[tiposParam] = sumParam / medidaSeleccionada.Longitud; } //CÁLCULO DEL VECTOR DIÁMETROS PROMEDIO\\ //Obtención de E_leida_ad\\ Eleida_ad = new double[31]; Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 49 //Quitar anillo central for (f = 1; f < 32; f++) { Eleida_ad[f - 1] = medidaSeleccionada.PromEnerg[f]; } //Desechar anillos-->Poner a cero los elementos más próximos al central for (f = 0; f < medidaSeleccionada.AnillosDesech; f++) { Eleida_ad[f] = 0; } //Normalización de las energías leídas Eleida_ad_norm = new double[31]; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma = suma + Eleida_ad[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eleida_ad_norm[f] = Eleida_ad[f] / suma; } //Cálculo de la Dajust_n inicial\\ Dajust = new double[31]; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 30; tiposDiam++) { Dajust[30 - tiposDiam] = Eleida_ad_norm[tiposDiam] / coefsDiam[tiposDiam]; } Dajust[0] = 3 * Dajust[1] - 1.5 * Dajust[2]; //Guardado de la Dajust en la Dajust_n Dajust_n = new double[31]; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust[tiposDiam]; } error = 9; error_ant = 10; pasos = 0; pasos2 = 0; D_interm = new double[31]; Eajust_n = new double[31]; //Método iterativo while (error < error_ant) { //Normalización de la Dajust_n suma = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { suma += Dajust_n[tiposDiam]; } for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] / suma; } //Guardado de la Dajust_n en la Dinterm for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 50 { D_interm[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam]; } //Se guarda en la Dajust el cuadrado de la misma for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] * Dajust_n[tiposDiam]; } //Cálculo de la E_ajust Eajust = new double[31]; for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust[f] = 0; for (c = 0; c < 31; c++) { Eajust[f] += matrizCoef[f, c] * Dajust_n[c]; } } //Cálculo de la E_ajust_n for (f = 0; f < 31; f++) Eajust_n[f] = 0; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma += Eajust[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust_n[f] = Eajust[f] / suma; } //Cálculo del error error_ant = error; error = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { error += Math.Pow((Eleida_ad_norm[f] - Eajust_n[f]), 2); } pasos++; }//Fin del while (error<error_ant) //SEGUNDO BUCLE while (error < error_ant) { //Normalización de la Dajust_n (se vuelve a normalizar en el método iterativo) suma = 0; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { suma += Dajust_n[tiposDiam]; } for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] / suma; } //Guardado de la Dajust_n en la Dinterm for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { D_interm[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam]; } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 51 //Se guarda en la Dajust el cuadrado de la misma for (tiposDiam = 30; tiposDiam > 0; tiposDiam--) { Dajust_n[tiposDiam] = Dajust_n[tiposDiam] * (Math.Pow(Eleida_ad_norm[tiposDiam] / Eajust_n[tiposDiam], 2.0) + Math.Pow(Eleida_ad_norm[tiposDiam - 1] / Eajust_n[tiposDiam - 1], 2.0)); } Dajust_n[0] = 2.0 * Dajust_n[0] * Math.Pow(Eleida_ad_norm[0] / Eajust_n[0], 2.0); //Cálculo de la E_ajust Eajust = new double[31]; for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust[f] = 0; for (c = 0; c < 31; c++) { Eajust[f] += matrizCoef[f, c] * Dajust_n[c]; } } //Cálculo de la E_ajust_n for (f = 0; f < 31; f++) Eajust_n[f] = 0; suma = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { suma += Eajust[f]; } for (f = 0; f < 31; f++) { Eajust_n[f] = Eajust[f] / suma; } //Cálculo del error error_ant = error; error = 0; for (f = 0; f < 31; f++) { error += Math.Pow((Eleida_ad_norm[f] - Eajust_n[f]), 2); } pasos2++; } //FIN DEL SEGUNDO BUCLE //Guardado de la D_interm obtenida en MatrizDiametros for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { medidaSeleccionada.PromDiam[tiposDiam] = D_interm[tiposDiam]; } }//Fin if (medidaSeleccionada.CtrlCalcDiam == true) MessageBox.Show("Cálculos finalizados"); textBoxProgress.Hide(); Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 58 //MatrizParam File.AppendAllText(ruta, Environment.NewLine + Environment.NewLine + "MatrizParam" + Environment.NewLine); for (f = 0; f < medidaSeleccionada.Longitud; f++) { for (c = 0; c < 9; c++) { File.AppendAllText(ruta, medidaSeleccionada.MatrizParam[f, c] + " "); } File.AppendAllText(ruta, Environment.NewLine); } File.AppendAllText(ruta, "PromParam" + Environment.NewLine); //PromParam for (c = 0; c < 9; c++) { File.AppendAllText(ruta, medidaSeleccionada.PromParam[c] + " "); } }//Fin del if (medidaSeleccionada.CtrlCalcDiam == true) MessageBox.Show("Datos guardados"); }// Fin del if (dlgsave.ShowDialog() == DialogResult.OK) textBoxGuardar.Hide(); Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 59 Lectura de un archivo medida medidaRealizada = new medida();//En realidad es medida leída pero mantengo la misma nomenclatura que cuando se realiza la medida ya que el tratamiento es el mismo try { textBoxLeyendo.Show(); textBoxLeyendo.Text = "Leyendo...espere"; MessageBox.Show("Comienza la lectura"); lectura = File.ReadAllText(FilePath);//Abre un archivo de texto, lee todas sus líneas y a continuación, cierra el archivo char[] delimiters = new char[] { ' ', '\n', '\t', '\r', '\v' }; //Aquí se parten las líneas en partes separadas por los delimitadores y no se incluyen los elementos //vacíos (no confundir con el espacio), en nuestro caso de trata de los delimitadores: tab's,tab's verticales, espacios, newlines y retornos de carro parts = lectura.Split(delimiters, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);//Cada Split es un string y parts es un array de strings nparts = parts.Length; rutavacia = false; } catch (Exception) { textBoxLeyendo.Hide(); MessageBox.Show("No se ha seleccionado ningún archivo para leer. Haz click en el botón de examinar para elegir un archivo de lectura", "AVISO", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information); rutavacia = true; } if (rutavacia == false) { //COMIENZO DEL BUCLE GRANDE FOR\\\ for (i = 0; i < nparts; i++) { if ((parts[i] == "Nombre")) { z = i + 1; medidaRealizada.Nombre = parts[z]; } if (parts[i] == "FechaHora") { z = i + 1; medidaRealizada.FechaHora = Convert.ToString(parts[z] + ' ' + parts[z + 1]); } if (parts[i] == "Longitud") { z = i + 1; medidaRealizada.Longitud = Convert.ToInt32(parts[z]); } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 60 if (parts[i] == "Lente") { z = i + 1; medidaRealizada.Lente = Convert.ToInt32(parts[z]); } if (parts[i] == "Bckg") { medidaRealizada.nuevainstanciaMatricesEnergias(); z = i + 1; for (anillo = 0; anillo < 32; anillo++) { medidaRealizada.Bckg[anillo] = double.Parse(parts[z]); z++; } } if (parts[i] == "MatrizEnergias") { z = i + 1; for (muestras = 0; muestras < medidaRealizada.Longitud; muestras++) { for (anillo = 0; anillo < 32; anillo++) { medidaRealizada.MatrizEnergias[muestras, anillo] = double.Parse(parts[z]); z++; } } } if (parts[i] == "PromEnerg") { //Instancia de la matriz promedio de energías inicializado en el anterior if z = i + 1; for (anillo = 0; anillo < 31; anillo++) { medidaRealizada.PromEnerg[anillo] = double.Parse(parts[z]); z++; } } //Control de Cálculos if (parts[i] == "CtrlCalcDiam") { z = i + 1; medidaRealizada.CtrlCalcDiam = Convert.ToBoolean(Convert.ToInt16(parts[z])); } //Matrices de probabilidad de clases de diámetros, resultados estadísticos y otros parámetros de interés if (medidaRealizada.CtrlCalcDiam == true) { if (parts[i] == "AnillosDesech") { Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 61 z = i + 1; medidaRealizada.AnillosDesech = Convert.ToInt16(parts[z]); } if (parts[i] == "MatrizDiametros") { medidaRealizada.nuevainstanciaMatricesDiam(); z = i + 1; for (muestras = 0; muestras < medidaRealizada.Longitud; muestras++) { for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 31; tiposDiam++) { medidaRealizada.MatrizDiametros[muestras, tiposDiam] = double.Parse(parts[z]); z++; } } } if (parts[i] == "PromDiam") { //Instancia de la matriz promedio de energías inicializado en el anterior if z = i + 1; for (tiposDiam = 0; tiposDiam < 32; tiposDiam++) { medidaRealizada.PromDiam[tiposDiam] = double.Parse(parts[z]); z++; } } if (parts[i] == "MatrizParam") { medidaRealizada.nuevainstanciaParam(); z = i + 1; for (muestras = 0; muestras < medidaRealizada.Longitud; muestras++) { for (tiposParam = 0; tiposParam < 9; tiposParam++) { medidaRealizada.MatrizParam[muestras, tiposParam] = double.Parse(parts[z]); z++; } } } if (parts[i] == "PromParam") { z = i + 1; for (tiposParam = 0; tiposParam < 9; tiposParam++) { medidaRealizada.PromParam[tiposParam] = double.Parse(parts[z]); z++; } } }//Fin del if (medidaRealizada.CtrlCalcDiam == true) Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 62 }/*Fin del FOR (i = 0; i < nparts; i++). Este for es el encargado de leer el fichero entero y de guardar todo lo leído en *el campo correspondiente de la variable de tipo medida */ //////GUARDADO DE LOS DATOS LEÍDOS DE LA MEDIDA CORRESPONDIENTE EN LA LISTAMEDIDAS\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ listaMedidas.Add(medidaRealizada); listaMedidasNombre.Add(medidaRealizada.Nombre); MessageBox.Show("Lectura finalizada"); textBoxLeyendo.Hide(); }//Fin del if (rutavacia == false) 1.4. Clases Diagramas de las clases Figura 26. Diagramas de la clase "basica" y de la clase "AlgoritmoComunicacion" Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 63 Figura 27. Diagrama de la clase "datos" Figura 28. Diagrama de la clase "medida" Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 64 CLASE AlgoritmoComunicación class AlgoritmoComunicacion { public static int i; public static int[] energias; //Hay que definir una función (sin que sea constructor) ya que se ejecuta más de una vez public static void ObtencionDatos() { //A la hora de escribir o leer, únicamente hay que hacer referencia a: writerP2, readerP0 o readerP1 //COMIENZO DEL ALGORITMO DE COMUNICACIÓN CON EL MALVERN\\ //Creación de las variables modo disparo (md) desinhibición disparo(id) y disparo (de) byte md, id, de; int datdisp; //1.SELECCIÓN MODO DISPARO (modo externo) //Escribir un uno en la línea 5 del puerto2 (00100000)-->32=2^5 md = 32; basica.writerP2.WriteSingleSamplePort(true, md); //2. DESINHIBICIÓN DEL DISPARO\\ //Escribir un uno en la línea 6 del puerto2 (01100000)-->96=2^6+2^5 id = 96; basica.writerP2.WriteSingleSamplePort(true, id); //3.DISPARO\\ //Hay que escribir en la línea 7 del puerto 2 [P2] primero un 0 y después un 1 (11100000)-->224=2^7+2^6+2^5 (ya se ha escrito con anterioridad el //cero previo) de = 224; basica.writerP2.WriteSingleSamplePort(true, de); //4.INHIBICIÓN DEL DISPARO\\ //Escribir un 0 cero en la línea 6 del puerto2 (10100000)-- >160=2^7+2^5 id = 160; basica.writerP2.WriteSingleSamplePort(true, id); //4. ¿DATOS DISPONIBLES?\\ //Hay que leer en la línea 0 del puerto 1 un cero->es decir, ha de haber un flanco de bajada //Repetir la lectura de la línea hasta que datdisp sea par Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 65 datdisp = basica.readerP1.ReadSingleSamplePortByte(); while ((datdisp % 2) == 1) { datdisp = basica.readerP1.ReadSingleSamplePortByte(); } //5.COMIENZO DEL DIRECCIONAMIENTO Y LECTURA DE LAS ENERGÍAS DE LOS 32 ANILLOS\\ energias = new int[32]; byte direccionar; for (i = 0; i < 32; i++) { //COMIENZA EL DIRECCIONAMIENTO\\ //Hay que escribir el número correspondiente al anillo que se quiere leer (del 0 al 31) en el P2 //Para escribir siempre hay que hacerlo a traves de writerP2 direccionar = Convert.ToByte(160 + i);//Se escribe (160+i) ya que hay que escribir un (101*****)=2^7+2^5+i basica.writerP2.WriteSingleSamplePort(true, direccionar); //COMIENZA EL DELAY\\ Application.DoEvents(); Thread.Sleep(1);//En milisegundos //COMIENZA LA LECTURA\\ //Lectura del dato de 10 bits( PO y P1 ) del anillo i //Hay que leer a través del P1 para obtener dos de los bits que componen el dato completo //Máscara {11000000}--> convertido a entero: 2^7+2^6=192 int datoP1; datoP1 = basica.readerP1.ReadSingleSamplePortByte(); datoP1 = (datoP1 & 192) * 4; //Hay que leer a través del puerto 0 para leer los 8 bits restantes que componen el dato int datoP0; datoP0 = basica.readerP0.ReadSingleSamplePortByte(); //GUARDADO del dato completo en energias[i]\\ energias[i] = (datoP0 + datoP1); } } } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 66 CLASE basica public class medida { //Datos de interés public string Nombre; public string FechaHora;//En medir convertimos la variable de tipo DateTime en un string public int Longitud; //Número de muestras de una medida public int Lente; ////Background public double[] Bckg; ////Energías medidas public double[,] MatrizEnergias; //[long,anillos=32] public double[] PromEnerg;//[1,anillos=32] //Control del cálculo public bool CtrlCalcDiam; //Anillos desechados public int AnillosDesech; ////Probabilidad de tipos de diámetro //[long,frecuencia de los distintos tipos de diámetros] A partir de la MatrizEnergias public double[,] MatrizDiametros; //Promedio //[1,probabilidad de los distintos tipos de diámetros] A partir de la matriz de energías promedio. Se calcula con su correspondiente método de cálculo public double[] PromDiam; //Estadísticos y otros parámetros de interés. //Se calcula una matriz en la que cada elemento corresponde a un tipo de parámetro[i] de la muestra [j] public double[,] MatrizParam; public double[] PromParam; //Instancias public void nuevainstanciaMatricesEnergias() { Bckg = new double[32]; MatrizEnergias = new double[Longitud, 32]; PromEnerg = new double[32];//(Numero de columnas=1, por eso se pone como un array unidimensional) } public void nuevainstanciaMatricesDiam() { MatrizDiametros = new double[Longitud, 31]; PromDiam = new double[31]; } public void nuevainstanciaParam() { MatrizParam = new double[Longitud, 9]; PromParam = new double[9]; } } Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 67 CLASE datos class datos { public static double[] clasesdiam63, clasesdiam100, clasesdiam300, clasesdiam600, clasesdiam800, clasesdiam1000; public static double[] limclasesdiam63, limclasesdiam100, limclasesdiam300, limclasesdiam600, limclasesdiam800, limclasesdiam1000; public static double[,] matriz63, matriz100, matriz300, matriz600, matriz800, matriz1000; public static double[] calibdiodos; static datos() { //Vector de corrección: calibración de diodos calibdiodos = new double[32] {0.58, 0.612, 0.642, 0.674, 0.709, 0.667, 0.732, 0.745, 0.782, 0.815, 0.835, 0.869, 0.895, 0.897, 0.938, 0.834, 0.92, 0.944, 0.951, 0.952, 0.972, 0.994, 1, 0.984, 0.991, 0.977, 0.984, 0.982, 0.993, 0.998, 0.998, 1 }; //Vectores clases diámetros clasesdiam63 = new double[31] { 1.175567, 1.301541, 1.445089, 1.608606, 1.794858, 2.007626, 2.250489, 2.527478, 2.843882, 3.204539, 3.615472, 4.085330, 4.622097, 5.233093, 5.925790, 6.712041, 7.606853, 8.622027, 9.780100, 11.092707, 12.592990, 14.331886, 16.362843, 18.787288, 21.736419, 25.452695, 30.390170, 37.259462, 47.710106, 66.552432, 97.253232 }; clasesdiam100 = new double[31] { 1.835244, 2.038217, 2.268854, 2.530960, 2.828936, 3.168798, 3.556234, 3.997656, 4.501468, 5.075364, 5.728914, 6.475864, 7.328895, 8.299637, 9.399959, 10.648687, 12.069652, 13.681596, 15.520299, 17.604237, 19.986022, 22.746521, 25.970573, 29.819179, 34.500599, 40.399689, 48.237179, 59.141032, 75.729564, 105.638225, 154.369829 }; clasesdiam300 = new double[31] { 5.451065, 6.065469, 6.762407, 7.553321, 8.451430, 9.474821, 10.640576, 11.967950, 13.482191, 15.206393, 17.169290, 19.412153, 21.973045, 24.886867, 28.189243, 31.936673, 36.200675, 41.037481, 46.554456, 52.807032, 59.953065, 68.235167, 77.907868, 89.454183, 103.498895, 121.196585, 144.709454, 177.421394, 227.187354, 316.913699, 463.108818 }; clasesdiam600 = new double[31] { 10.891822, 12.121675, 13.516506, 15.099204, 16.896210, 18.943710, 21.275870, 23.931203, 26.960212, 30.409090, 34.335306, 38.821410, 43.943532, 49.771475, 56.376492, 63.871585, 72.399796, 82.073593, 93.107704, 105.613000, 119.905191, 136.469511, 155.815015, 178.907736, 206.997247, 242.392705, 289.418517, 354.842468, 454.374457, 633.827216, 926.217510, }; clasesdiam800 = new double[31] { 14.520425, 16.160431, 18.020392, 20.130825, 22.526988, 25.257126, 28.366799, 31.907358, 35.946139, 40.544734, 45.779772, 51.761317, 58.590879, 66.361527, 75.168269, 85.161771, 96.532760, 109.431191, 124.143371, 140.817126, 159.873406, 181.959187, 207.753212, 238.543526, 275.996223, 323.190183, 385.891280, 473.123229, 605.832561, 845.102918, 1234.956656 }; clasesdiam1000 = new double[31] { 18.149370, 20.199496, 22.524555, 25.162693, 28.157986, 31.570741, 35.457905, 39.883669, 44.932204, 50.680502, 57.224346, 64.701321, 73.238311, 82.951655, 93.960112, 106.452016, 120.665775, 136.788834, 155.179077, 176.021288, 199.841652, 227.448891, 259.691434, 298.179337, 344.995218, 403.987676, 482.364056, 591.404000, 757.290673, 1056.378627, 1543.695806 }; Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 74 1.0534E-05, 1.18044E-05, 1.32498E-05, 1.48945E-05, 1.68245E-05, 1.88994E-05, 2.13231E-05, 2.40838E-05, 2.75529E-05, 3.07919E-05, 3.48196E-05, 3.93733E-05, 4.4508E-05, 5.03114E-05, 5.68372E-05, 6.41916E-05, 7.2412E-05, 8.18189E-05, 9.24966E-05, 0.000104762, 0.000119121, 0.00013596, 0.000156023, 0.000179767, 0.00020526, 0.000221428, 0.000160176 }, { 9.15628E-06, 1.01852E-05, 1.13515E-05, 1.26743E-05, 1.41758E-05, 1.58841E-05, 1.78272E-05, 2.00373E-05, 2.26298E-05, 2.54151E-05, 2.86662E-05, 3.23658E-05, 3.70085E-05, 4.13361E-05, 4.67065E-05, 5.2762E-05, 5.95663E-05, 6.72218E-05, 7.57799E-05, 8.53512E-05, 9.59431E-05, 0.000107904, 0.000121237, 0.000136174, 0.000153033, 0.000171713, 0.000191911, 0.000211437, 0.00022188, 0.000195694, 5.87785E-05 }, { 1.18929E-05, 1.32287E-05, 1.47428E-05, 1.64597E-05, 1.84081E-05, 2.06242E-05, 2.3144E-05, 2.60087E-05, 2.93668E-05, 3.2972E-05, 3.71759E-05, 4.19537E-05, 4.79386E-05, 5.35054E-05, 6.03951E-05, 6.81358E-05, 7.67931E-05, 8.64745E-05, 9.72118E-05, 0.000109096, 0.000122067, 0.000136444, 0.000152061, 0.000168918, 0.000186887, 0.000204967, 0.000221032, 0.000229003, 0.00021326, 0.000138238, 4.35317E-06 }, { 1.55469E-05, 1.72923E-05, 1.92701E-05, 2.15124E-05, 2.40563E-05, 2.69485E-05, 3.02356E-05, 3.39703E-05, 3.83449E-05, 4.30366E-05, 4.85003E-05, 5.46996E-05, 6.24472E-05, 6.96332E-05, 7.84958E-05, 8.8406E-05, 9.94214E-05, 0.000111641, 0.000125049, 0.00013968, 0.000155348, 0.00017226, 0.000189946, 0.000207962, 0.00022539, 0.000239802, 0.000246441, 0.000234601, 0.000183884, 7.1478E-05, 9.88625E-06 }, { 1.99726E-05, 2.22133E-05, 2.47519E-05, 2.76291E-05, 3.0892E-05, 3.46001E-05, 3.88119E-05, 4.35935E-05, 4.91887E-05, 5.5182E-05, 6.21501E-05, 7.00396E-05, 7.98711E-05, 8.89571E-05, 0.000100113, 0.000112513, 0.000126186, 0.000141194, 0.000157433, 0.000174819, 0.000192954, 0.000211805, 0.000230416, 0.000247642, 0.000261374, 0.000267324, 0.000257769, 0.000218554, 0.000132869, 1.87178E-05, 2.80013E-05 }, { 2.5382E-05, 2.82272E-05, 3.14497E-05, 3.51008E-05, 3.92395E-05, 4.394E-05, 4.9275E-05, 5.53261E-05, 6.23979E-05, 6.99607E-05, 7.87359E-05, 8.86451E-05, 0.000100948, 0.000112267, 0.000126085, 0.000141325, 0.000157958, 0.000175965, 0.000195087, 0.000215032, 0.000235076, 0.000254762, 0.000272434, 0.000285954, 0.000291665, 0.000283277, 0.000250751, 0.000180541, 7.29396E-05, 7.90451E-07, 1.72094E-05 }, { 3.27507E-05, 3.64181E-05, 4.05704E-05, 4.52727E-05, 5.05998E-05, 5.66457E-05, 6.35013E-05, 7.12677E-05, 8.03298E-05, 9.00016E-05, 0.000101195, 0.000113792, 0.000129359, 0.000143598, 0.000160854, 0.000179693, 0.000199976, 0.000221532, 0.000243838, 0.000266254, 0.000287543, 0.000306565, 0.000320675, 0.000326405, 0.000318278, 0.000288389, 0.000226571, 0.00012743, 2.30658E-05, 1.66318E-05, 9.40563E-07 }, { 4.26358E-05, 4.7404E-05, 5.28E-05, 5.89075E-05, 6.58214E-05, 7.36611E-05, 8.25402E-05, 9.25836E-05, 0.000104279, 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datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 75 0.000246598, 0.000274958, 0.00030666, 0.000341914, 0.00038205, 0.000423547, 0.000469617, 0.000518623, 0.000574429, 0.000620226, 0.000668035, 0.000709193, 0.000738575, 0.000749902, 0.000735844, 0.00068914, 0.00060516, 0.000481276, 0.000327329, 0.000166634, 4.11575E-05, 3.22073E-06, 5.48792E-05, 6.6894E-05, 2.47885E-06, 8.58067E-06, 8.3145E-06 }, { 0.000209826, 0.000232831, 0.000258689, 0.000287701, 0.000320181, 0.000356485, 0.000396849, 0.000441417, 0.000491675, 0.000542981, 0.000598975, 0.000657108, 0.000720865, 0.000770368, 0.000817661, 0.000851458, 0.000864422, 0.000848207, 0.000794651, 0.000697804, 0.000558918, 0.000385365, 0.000205161, 6.10852E-05, 2.57405E-06, 4.36828E-05, 9.0894E-05, 2.23032E-05, 2.88319E-05, 9.15893E-06, 2.996E-06 }, { 0.000272996, 0.000302711, 0.000336025, 0.000373283, 0.00041482, 0.000460996, 0.000511972, 0.00056773, 0.000629802, 0.000692082, 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la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 76 0.003306834, 0.003349451, 0.003295617, 0.003115587, 0.002773309, 0.002297758, 0.001682357, 0.001015788, 0.000382429, 7.32452E-05, 2.867E-05, 0.000206421, 0.000349996, 0.000252593, 4.57665E-05, 4.11899E-05, 0.000130379, 3.47054E-05, 4.21015E-05, 3.23405E-05, 3.40308E-05, 1.11974E-05, 9.12157E-06, 9.97557E-06, 5.02382E-06, 3.48361E-06, 1.2197E-06 }, { 0.003174823, 0.003368362, 0.003534405, 0.003652962, 0.003698577, 0.003640922, 0.003447882, 0.003093097, 0.002550544, 0.00189967, 0.001170011, 0.000515287, 7.67128E-05, 2.35501E-05, 0.000208804, 0.000382469, 0.000298038, 6.44566E-05, 3.50952E-05, 0.000143351, 5.20405E-05, 3.49749E-05, 5.0516E-05, 2.61914E-05, 1.1167E-05, 1.50878E-05, 9.20275E-06, 7.82286E-06, 4.5738E-06, 2.15306E-06, 1.13538E-06 }, { 0.003727687, 0.003905881, 0.004032975, 0.004081829, 0.004020349, 0.003814185, 0.00343438, 0.002870435, 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cavitación 77 5.06E-05, 5.69E-05, 6.47E-05, 7.18E-05, 8.04E-05, 8.98E-05, 1.00E-04, 0.000110766, 0.00012192, 0.000133128, 0.000143773, 1.53E-04, 1.60E-04, 1.63E-04, 1.59E-04, 1.44E-04, 1.13E-04, 6.37E-05, 1.15E-05, 8.32E-06, 4.70E-07 }, { 2.13E05, 2.37E-05, 2.64E-05, 2.94E-05, 3.29E-05, 3.68E-05, 4.13E-05, 4.63E-05, 5.21E05, 5.84E-05, 6.55E-05, 7.36E-05, 8.35E-05, 9.25E-05, 0.000103229, 0.000114836, 0.00012711, 0.000139827, 0.000152514, 0.000164569, 0.000174998, 0.000182719, 0.000185776, 1.82E-04, 1.67E-04, 1.38E-04, 9.09E-05, 3.38E-05, 5.53E-07, 1.93E05, 5.49E-06 }, { 2.76E-05, 3.07E-05, 3.42E-05, 3.82E-05, 4.27E-05, 4.77E-05, 5.34E-05, 5.99E-05, 6.74E-05, 7.54E-05, 8.45E-05, 9.47E-05, 0.000107179, 0.000118356, 0.000131607, 0.000145629, 0.000160089, 0.00017454, 0.000188177, 0.000199983, 0.000208453, 0.000211819, 0.000207468, 0.000192326, 0.000162785, 1.17E-04, 5.88E-05, 9.06E-06, 7.38E-06, 1.65E-05, 6.17E-06 }, { 3.60E-05, 4.00E05, 4.46E-05, 4.97E-05, 5.55E-05, 6.21E-05, 6.95E-05, 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cavitación 78 8.34E-04, 9.00E-04, 9.63E-04, 1.02E-03, 1.06E-03, 0.001070835, 0.00105191, 0.00098872, 8.59E-04, 7.06E-04, 0.000499941, 0.000285086, 0.000107392, 1.25E-05, 1.75E-05, 8.02E-05, 0.000112102, 6.32E-05, 5.29E-06, 2.76E-05, 3.09E-05, 5.87E06, 1.15E-05, 1.07E-05, 3.69E-06, 2.32E-06, 7.95E-07 }, { 7.73E-04, 8.44E-04, 9.20E-04, 9.98E-04, 1.08E-03, 1.15E-03, 1.21E-03, 1.26E-03, 1.28E-03, 1.26E-03, 0.001183923, 0.001050759, 0.000833371, 6.12E-04, 3.55E-04, 0.000139218, 1.91E-05, 1.78E-05, 9.03E-05, 0.00013367, 8.31E-05, 9.95E-06, 2.61E-05, 4.43E-05, 4.38E-06, 2.35E-05, 8.57E-06, 5.28E-06, 5.02E-06, 2.57E-06, 1.07E-06 }, { 9.03E-04, 9.81E04, 1.06E-03, 1.14E-03, 1.22E-03, 1.28E-03, 1.33E-03, 1.35E-03, 0.00132418, 1.25E-03, 1.11E-03, 0.000905173, 0.000623018, 0.000378505, 1.49E-04, 2.05E-05, 1.74E-05, 9.39E-05, 0.000141732, 8.98E-05, 1.17E-05, 2.43E-05, 5.00E-05, 5.90E06, 2.53E-05, 3.88E-06, 6.98E-06, 4.05E-06, 3.96E-06, 2.03E-06, 8.58E-07 }, { 1.10E-03, 1.19E-03, 1.28E-03, 1.36E-03, 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2.18428E-05, 8.69635E-06, 6.21757E-05, 0.000105146, 7.56807E-05, 1.36251E-05, 1.2472E-05, 3.91523E-05, 1.03317E-05, 1.27162E-05, 9.64109E-06, 1.02474E-05, 3.38802E-06, 2.75364E-06, 2.99273E-06, 1.50738E-06, 1.0494E-06, 3.67927E-07 }, { 0.000953437, 0.001011739, 0.001061745, 0.001097442, 0.001111173, 0.00109382, 0.001035729, 0.000928992, 0.000765812, 0.000570124, 0.00035086, 0.000154275, 2.28367E-05, 7.17139E-06, 6.29816E-05, 0.00011497, 8.92996E-05, 1.91718E-05, 1.0669E-05, 4.3088E-05, 1.5486E-05, 1.0609E-05, 1.50759E-05, 7.93553E-06, 3.33051E-06, 4.49354E-06, 2.75226E-06, 2.34821E-06, 1.37933E-06, 6.45391E-07, 3.38074E-07 }, { 0.001120021, 0.001173738, 0.001212041, 0.00122676, 0.001208239, 0.001146151, 0.001031804, 0.000862076, 0.000638036, 0.000404656, 0.000185658, 4.04509E-05, 7.92882E-06, 6.22055E-05, 0.000124544, 0.000105216, 2.73204E-05, 8.46789E-06, 4.63751E-05, 2.16806E-05, 8.22991E-06, 2.04371E-05, 5.43264E-06, 7.16315E-06, 8.27968E-06, 5.53042E-06, 3.09496E-06, 1.89909E-06, 1.52263E-06, 7.20351E-07, 3.05187E-07 }, { 0.001297044, 0.001338041, 0.001353784, 0.001333997, 0.001267796, 0.001145636, 0.000963622, 0.000729236, 0.000459853, 0.000223367, 5.49078E-05, 4.28453E-06, 6.77071E-05, 0.000133328, 0.000123596, 3.85949E-05, 6.15409E-06, 4.84866E-05, 3.00611E-05, 6.18186E-06, 2.5388E-05, 3.86617E-06, 1.20102E-05, 8.58428E-06, 4.41797E-06, 3.72372E-06, 2.76255E-06, 1.6108E-06, 9.04761E-07, 6.32124E-07, 2.48203E-07 }, { 0.001469293, 0.001486004, 0.001465018, 0.001394786, 0.001265279, 0.001071599, 0.000820555, 0.000537122, 0.00026079, 7.347E-05, 4.03666E-06, 5.45718E-05, 0.000145184, 0.000143448, 5.38627E-05, 4.45232E-06, 4.84142E-05, 4.02429E-05, 4.43556E-06, 2.91571E-05, 3.94887E-06, 1.61232E-05, 6.4895E-06, 3.35604E-06, 3.21461E-06, 2.9003E-06, 2.35283E-06, 1.75437E-06, 1.17312E-06, 5.54579E-07, 2.21337E-07 }, { 0.00162861, 0.00160644, 0.001532205, 0.001395141, 0.001189914, 0.000922139, 0.000616413, 0.000320189, 9.30621E-05, 5.52763E-06, 4.79731E-05, 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Interactive Control Panel Example Program Shipped with the USB-6501 Recommended Accessories The USB-6501 has built-in screw terminals for connectivity; no additional accessories are required. Board-Only Version for OEMs A board-only version of the USB-6501 (part number 192317-50) is available to OEMs for use in embedded applications. The OEM version offers a 34-pin IDC ribbon cable header for mass termination instead of screw-terminal connectivity. You can mount the OEM version using standoffs (not included in kit) with your own enclosure. For information on special configurations and pricing, visit ni.com/oem. Back to Top Ordering Information For a complete list of accessories, visit the product page on ni.com. Products Part Number Recommended Accessories Part Number Back to Top Software Recommendations Advanced software tools for large project Real-time advanced 2D graphs and charts development Complete hardware compatibility with IVI, Automatic code generation using DAQ VISA, DAQ, GPIB, and serial Assistant and Instrument I/O Assistant Analysis tools for array manipulation, signal Tight integration with a wide range of processing statistics, and curve fitting hardware Simplified cross-platform communication with Advanced measurement analysis and digital network variables signal processing Measurement Studio .NET tools (included in Open connectivity with DLLs, ActiveX, and LabWindows/CVI Full only) .NET objects The mark LabWindows is used under a Capability to build DLLs, executables, and license from Microsoft Corporation. MSI installers Back to Top LabVIEW Professional Development System for Windows NI LabWindows™/CVI for Windows Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 91 Support and Services System Assurance Programs NI system assurance programs are designed to make it even easier for you to own an NI system. These programs include configuration and deployment services for your NI PXI, CompactRIO, or Compact FieldPoint system. The NI Basic System Assurance Program provides a simple integration test and ensures that your system is delivered completely assembled in one box. When you configure your system with the NI Standard System Assurance Program, you can select from available NI system driver sets and application development environments to create customized, reorderable software configurations. Your system arrives fully assembled and tested in one box with your software preinstalled. When you order your system with the standard program, you also receive system-specific documentation including a bill of materials, an integration test report, a recommended maintenance plan, and frequently asked question documents. Finally, the standard program reduces the total cost of owning an NI system by providing three years of warranty coverage and calibration service. Use the online product advisors at ni.com/advisor to find a system assurance program to meet your needs. Calibration NI measurement hardware is calibrated to ensure measurement accuracy and verify that the device meets its published specifications. To ensure the ongoing accuracy of your measurement hardware, NI offers basic or detailed recalibration service that provides ongoing ISO 9001 audit compliance and confidence in your measurements. To learn more about NI calibration services or to locate a qualified service center near you, contact your local sales office or visit ni.com/calibration. Technical Support Get answers to your technical questions using the following National Instruments resources. Support - Visit ni.com/support to access the NI KnowledgeBase, example programs, and tutorials or to contact our applications engineers who are located in NI sales offices around the world and speak the local language. Discussion Forums - Visit forums.ni.com for a diverse set of discussion boards on topics you care about. Online Community - Visit community.ni.com to find, contribute, or collaborate on customer-contributed technical content with users like you. Repair While you may never need your hardware repaired, NI understands that unexpected events may lead to necessary repairs. NI offers repair services performed by highly trained technicians who quickly return your device with the guarantee that it will perform to factory specifications. For more information, visit ni.com/repair. Training and Certifications The NI training and certification program delivers the fastest, most certain route to increased proficiency and productivity using NI software and hardware. Training builds the skills to more efficiently develop robust, maintainable applications, while certification validates your knowledge and ability. Classroom training in cities worldwide - the most comprehensive hands-on training taught by engineers. On-site training at your facility - an excellent option to train multiple employees at the same time. Online instructor-led training - lower-cost, remote training if classroom or on-site courses are not possible. Course kits - lowest-cost, self-paced training that you can use as reference guides. Training memberships and training credits - to buy now and schedule training later. Visit ni.com/training for more information. Extended Warranty NI offers options for extending the standard product warranty to meet the life-cycle requirements of your project. In addition, because NI understands that your requirements may change, the extended warranty is flexible in length and easily renewed. For more information, visit ni.com/warranty. OEM NI offers design-in consulting and product integration assistance if you need NI products for OEM applications. For information about special pricing and services for OEM customers, visit ni.com/oem. Alliance Our Professional Services Team is comprised of NI applications engineers, NI Consulting Services, and a worldwide National Instruments Alliance Partner program of more than 700 independent consultants and integrators. Services range from start-up assistance to turnkey system integration. Visit ni.com/alliance. Back to Top Detailed Specifications The following specifications are typical at 25 °C, unless otherwise noted. All voltages are relative to COM unless otherwise noted. Digital I/O Number of lines P0.<0..7> 8 P1.<0..7> 8 P2.<0..7> 8 Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 92 Direction control Input or output, software-selectable Output driver type Active drive (push-pull) or open collector (open-drain), software selectable Pull-up resistor 4.7 kΩ VBus (nominally 5 V ) Absolute voltage range – 0.5 to 5.8 V with respect to GND Power-on state Input (high impedance) Digital Logic Levels Input low voltage –0.3 V min, 0.8 V max Input high voltage 2.0 V min, 5.8 V max Input leakage current 50.0 μA max Output low voltage Open collector (open-drain) or active drive (push-pull) I OL = 2 mA 0.4 V max I OL = 8.5 mA 0.8 V max Output high voltage Active drive (push-pull 1 ) I OH = –2 mA 2.8 V min, 3.6 V max I OH = –8.5 mA 2.0 V min, 3.5 V max Open collector (open-drain), I OH = –0.4 mA, nominal 2.0 V min, 5.0 V max Open collector (open-drain), I OH = –7.5 mA, with external pull-up resistor 2.0 V min Counter Number of counters 1 (P2.7 can be configured as a counter ) Resolution 32 bits Counter measurements Falling edge counting Maximum input frequency 5 MHz Minimum high pulse width 100 ns Minimum low pulse width 100 ns Bus Interface USB specification USB 2.0 Full-Speed (12 Mb/s) External Voltage +5 V output Voltage 4.00 V min, 5.25 V max Current 230 mA max Power Requirements USB Input voltage 4.50 to 5.25 VDC, in configured state Active current 80 mA typical, 500 mA max Suspend current 500 μA max, all DIO lines disconnected Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 93 Physical Characteristics Dimensions Without connectors 6.35 cm × 8.51 cm × 2.31 cm (2.50 in. × 3.35 in. × 0.91 in. ) With connectors 8.18 cm × 8.51 cm × 2.31 cm (3.22 in. × 3.35 in. × 0.91 in. ) I/O connectors USB series B receptacle, (2) 16 position (screw terminal) plug headers Screw-terminal wiring 16 to 28 AWG copper conductor wire with 10 mm (0.39 in.) of insulation stripped from the end Torque for screw terminals 0.22 – 0.25 N · m (2.0 – 2.2 lb · in. ) Weight 84 g (3 oz ) Safety If you need to clean the module, wipe it with a dry towel. Overvoltage Protection Connect only voltages that are within these limits. Channel-to-COM (one channel) ±30 V max, Measurement Category I Channels-to-COM (one port, all channels) ±8.9 V max, Measurement Category I Measurement Category I is for measurements performed on circuits not directly connected to the electrical distribution system referred to as MAINS 2 voltage. This category is for measurements of voltages from specially protected secondary circuits. Such voltage measurements include signal levels, special equipment, limitedenergy parts of equipment, circuits powered by regulated low-voltage sources, and electronics. Caution Do not use this module for connection to signals or for measurements within Measurement Categories II, III, or IV. Safety Standards This product is designed to meet the requirements of the following standards of safety for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use: IEC 61010-1, EN 61010-1 UL 61010-1, CSA 61010-1 Note For UL and other safety certifications, refer to the product label or the Online Product Certification section. Hazardous Locations This device is not certified for use in hazardous locations. Environmental The NI USB-6501 device is intended for indoor use only. Operating temperature (IEC 60068-2-1 and IEC 60068-2-2) 0 to 55 °C Operating humidity (IEC 60068-2-56) 5 to 95% RH, noncondensing Maximum altitude 2 ,000 m (at 25 °C ambient temperature ) Storage temperature (IEC 60068-2-1 and IEC 60068-2-2) – 40 to 85 °C Storage humidity (IEC 60068-2-56) 5 to 90% RH, noncondensing Pollution Degree (IEC 60664) 2 Electromagnetic Compatibility This product is designed to meet the requirements of the following standards of EMC for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use: EN 61326 EMC requirements; Minimum Immunity EN 55011 Emissions; Group 1, Class A CE, C-Tick, ICES, and FCC Part 15 Emissions; Class A Note For EMC compliance, operate this device with double-shielded cables. CE Compliance This product meets the essential requirements of applicable European Directives, as amended for CE marking, as follows: 2006/95 /EC; Low-Voltage Directive (safety ) 2004/108 /EC; Electromagnetic Compatibility Directive (EMC ) Note For the standards applied to assess the EMC of this product, refer to the Online Product Certification section. Online Product Certification Refer to the product Declaration of Conformity (DoC) for additional regulatory compliance information. To obtain product certifications and the DoC for this product, visit ni.com/certification, search by module number or product line, and click the appropriate link in the Certification column. Environmental Management National Instruments is committed to designing and manufacturing products in an environmentally responsible manner. NI recognizes that eliminating certain hazardous substances from our products is beneficial not only to the environment but also to NI customers. For additional environmental information, refer to the NI and the Environment Web page at ni.com/environment. This page contains the environmental regulations and directives with which NI complies, as well as other environmental information not included in this document. Desarrollo de un software para la adquisición de datos de un equipo de difractometría Malvern HS-2600 para determinar el tamaño de burbujas generadas por cavitación 94 Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) 1 The total current sourced by all DO lines simultaneously should not exceed 65 mA. 2 MAINS is defined as the (hazardous live) electrical supply system to which equipment is designed to be connected for the purpose of powering the equipment. Suitably rated measuring circuits may be connected to the MAINS for measuring purposes. Back to Top Pinouts/Front Panel Connections NI USB - 6501 Digital Terminal Assignments, Left EU Customers At the end of their life cycle, all products be sent to a WEEE recycling center. For more information about WEEE recycling centers and National must Instruments WEEE initiatives, visit . ni.com/environment/weee.ht m NI USB-6501 Digital Terminal Assignments, Right Back to Top ©2010 National Instruments. All rights reserved. CompactRIO, CVI, FieldPoint, LabVIEW, Measurement Studio, National Instruments, National Instruments Alliance Partner, NI, ni.com, NI-DAQ, and SignalExpress are trademarks of National Instruments. The mark LabWindows is used under a license from Microsoft Corporation. Windows is a registered trademark of Microsoft Corporation in the United States and other countries. Other product and company names listed are trademarks or trade names of their respective companies. A National Instruments Alliance Partner is a business entity independent from National Instruments and has no agency, partnership, or joint-venture relationship with National Instruments.