Instrumentacin Virtual con LabVIEW

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Instrumentación Virtual con LabVIEW
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Objetivos

• Entender los componentes de un Instrumento
  Virtual
• Introducir LabVIEW y sus funciones básicas
• Construir una aplicación de adquisición de datos
  sencilla
• Crear una subrutina en LabVIEW

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Sección I

• Conceptos de LabVIEW
• Componentes de una aplicación de LabVIEW
• Herramientas de programación de LabVIEW
• Creación de una aplicación en LabVIEW

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Los programas en LabVIEW se denominan
Instrumentos Virtuales (VIs)

• Panel Frontal
• Controles Entradas
• Indicadores Salidas
• Diagrama de Bloques
• Programa que acompaña al Panel Frontal
• Componentes cableados entre si

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VI - Panel Frontal
Barra de Herramientas del Panel Frontal
Icono
Control Booleano
Leyenda del gráfico
Indicador Doble
Gráfico de Forma de Onda
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VI Diagrama de Bloques
Barra de Herramientas Del diagrama de Bloques
Terminal Termómetro
Llamada a subVI
Gráfica Temperatura
Knob Terminal
Constante Numérica
Funcion de tiempo
Terminal Fin Bucle
Bucle While
Terminal Botón Stop
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Paletas de Controles y Funciones
Paleta de Controles (Ventana del Panel Frontal)
Paleta de Funciones (Ventana del Diagrama de
bloques)

• Paletas Graficas y Flotantes
• Usadas para situar controles e indicadores en el
  panel frontal, o construir el diagrama de bloques

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Paleta de Herramientas

• Paleta Flotante
• Utilizada para operar y modificar objetos en el
  panel frontal y en el diagrama de bloques

Herramienta de selección automática
Desplazamiento Punto de ruptura Prueba Copia de
color Colorear
Operación Posicionado y redimensión Etiquetado Cab
leado Menú (atajo)

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Barra de Herramientas de Estado
Ejecución (Run) Ejecución continua Cancelar
Ejecución Pausa/Continuación Configuración de
texto Alineación de Objetos Distribución de
Objetos Reordenar
Botones adicionales en la barra de herramientas
del Diagrama de bloques
Ejecución Resaltada (Execution Highlighting)
Entrada al objeto (Step Into) Paso sobre el
objeto (Step Over) Salida del objeto (Step Out)
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Abrir y Ejecutar un Instumento Virtual

• Signal Generation
• and Processing.vi
• Help
• Find Examples
• Browse According to Task
• Analyzing and Processing Signals
• Signal Processing
• Signal Generation and Processing.vi

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Creando un VI
Ventana Panel Frontal
Ventana Diagrama de Bloques
Terminales de Indicadores
Terminales de Controles
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Crear un VI Diagrama de Bloques

• Después de Crear Controles e Indicadores en el
  Panel Frontal, Cambiar al Diagrama de Bloques
  ltCtrl-Egt
• Mover Terminales a Posiciones Deseadas Usando
  Herramienta Posición/Tamaño/Selección
• Situar Funciones en Diagrama
• Interconectar (Wire) Juntos Terminales
  Apropiados Para Completar Diagrama

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Creando un VI Diagrama de Bloques
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Consejos para cablear Diagrama de Bloques
Punto de Cableado
Click Para Seleccionar Hilos
Barra Espacio Cambia Orientación Hilo
Click Durante Cableado para cambiar dirección
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Programación Orientada a Flujo de Datos

• El diagrama de bloques se ejecuta dependiendo del
  flujo de los datos, NO se ejecuta de izquierda a
  derecha
• Un nodo se ejecuta cuando hay datos disponibles
  en TODOS los terminales de entrada
• Los nodos suministran datos a todos los
  terminales de salida cuando finalizan la ejecución

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Opciones de Ayuda

• Ayuda Contextual
• Ayuda en linea
• Bloquear ayuda
• Ayuda Simple/Detallada
• Ctrl H
• Referencias en linea
• Todos los menús en línea
• Clic con el botón derecho ratón en las funciones
  del diagrama para tener acceso directo a la
  información en línea.

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Ejercicio 1 - Convertir de C a F
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Técnicas de Depuración

• Localizar Errores
• Resaltar la ejecución
• Herrarmienta de Prueba

Click en en el botón de Ejecución roto Aparece
una ventana mostrando los errores
Haciendo clic en el botón de ejecución resaltada
el flujo de datos se anima utilizando burbujas.
Los valores se visualizan en los cables
Haciendo clic con el botón derecho del ratón
sobre el cable aparece la ventana de prueba que
visualiza los datos mientras fluyen por el
cable También se puede seleccionar la
herramienta de prueba desde la paleta de
herramientas y hacer clic en el cable
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Sección II SubVIs

• Qué es un subVI?
• Crear icono y conector para un subVI
• Utilizar un VI como subVI

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SubVIs

• Un SubVI es un VI que puede utilizarse dentro de
  otro VI
• Similar a una subrutina.
• Ventajas
• Más fácil de depurar
• No hay que repetir código
• Modular
• Requiere menos memoria

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Icono y Conector

• El icono representa a un VI en otros diagramas de
  bloques
• El conector muestra los terminales disponibles
  para la transferencia de datos

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SubVIs
SubVIs
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Pasos para Crear un SubVI

• Crear el Icono
• Crear el Conector
• Asignar Terminales
• Guardar el VI
• Insertar el VI dentro del VI principal

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Crear el Icono

• Hacer clic con el botón derecho en el icono del
  diagrama de bloques o panel frontal

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Crear el Conector

• Hacer clic con el botón derecho en el icono
• (solamente en el Panel Frontal)

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Asignar Terminales
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Guardar el VI

• Escoger un sitio o una carpeta fácil de recordar
• Organizar por funcionalidad
• Guardar los VIs similares en un mismo directorio
  (Ej. Utilidades matemáticas)
• Organizar por aplicación
• Salvar todos los VIs Usados para una Aplicación
  Especifica dentro de un directorio o un archivo
  de biblioteca (Ej. Lab 1 - Frecuencia de
  respuesta)
• Archivo de biblioteca (.llbs) combina todos los
  VIs en un solo archivo, ideal para transferir
  aplicaciones enteras entre ordenadores

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Insertar el SubVI dentro de un VI Principal
Acceder a subVIs creados por el usuario
Functions gtgt Select a VI, o arrastrar el
icono hasta el diagrama deseado
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Técnicas para trabajar en LabVIEW

• Atajos desde el teclado
• ltCtrl-Hgt Activa/Desactiva la ventana de Ayuda
• ltCtrl-Bgt Elimina todos los cables rotos del
  diagrama de bloques
• ltCtrl-Egt Cambia entre el Panel Frontal y el
  Diagrama de Bloques
• ltCtrl-Zgt Deshacer cambios (también disponible
  en el menú de edición)
• Tabulación Cambia entre herramientas de la
  barra de herramientas
• Tools Options Establece Preferencias en
  LabVIEW
• File VI Properties Configura la apariencia
  del VI, Documentación, etc.

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Sección III Adquisición de Datos
Dispositivo DAQ

• Fundamentos de Adquisición de Datos
• Conectando Señales
• Aplicación simple con DAQ

Bloque de Terminales
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DAQ Adquisición de Datos

• Tarjeta interna de ordenador con
• Canales de entrada Analógicos
• Canales de salida Analógicos
• Contadores
• E/S Digitales
• Controlada por un conjunto de VIs de LabVIEW
• FunctionsgtgtData Acquisition

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DAQ Adquisición de Datos

• Ejemplo sencillo de Adquisición de Temperatura
• Dos parámetros
• Dispositivo 1
• Canal 0

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Terminología de Adquisición de Datos

• Resolución Determina cuantos cambios diferentes
  de tensión pueden ser medidos
• Mayor Resolución ? Representación más exacta de
  la señal
• Rango Valores de tensión máximo y mínimo
• Menor Rango ? Representación más exacta de la
  señal
• Ganancia Amplifica o atenúa la señal para un
  mejor ajuste del rango

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38
Conexiones de Hardware
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Ejercicio 2 Adquisición de Datos sencilla

• Completar el VI conversión de ºC a ºF (Conversion
  C a F.vi), y después crear el VI Termómetro
  (Thermometer.vi.

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Sección IV Bucles y Gráficas

• Bucle For
• Bucle While
• Gráficas
• Multiplots

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Bucles

• Bucle While
• Tiene un terminal de Iteración
• Siempre se ejecuta al menos una vez
• Finaliza la ejecución en función del terminal de
  condición

• Bucle For
• Tiene un terminal de Iteración
• Se ejecuta tantas veces como indique el terminal
  de conteo (N)

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Bucles (cont.)

• Seleccionar el bucle
• Encerrar código a repetir

While Loop
For Loop
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Gráficas

• Gráfica de forma de onda indicador numérico
  especial que puede visualizar una historia de
  valores
• Controls gtgt Graphs gtgt Waveform Chart

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Cableando Datos a las Gráficas

• Una gráfica

• Múltiples gráficas

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Ejercicio 3 Monitorizando Temperatura

• Construir Temperature Monitor.vi.

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Sección V Matrices y E/S de Archivos

• Construir matrices manualmente
• Dejar que LabVIEW construya matrices
  automáticamente
• Escribir a un archivo de hoja de cálculo
  (spreadsheet)
• Leer de un archivo de hoja de cálculo
  (spreadsheet)

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Añadiendo una Matriz al Panel Frontal

• Desde la sub-paleta Controls gtgt Array and
  Cluster, seleccionar Array Shell

Colocarlo en la pantalla
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Añadiendo una Matriz (cont.)

• Situar el objeto de datos dentro de la Matriz
  (Ej. Control Numérico).

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Creando una Matriz con un Bucle

• Los Bucles generan Matrices en sus límites

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Creando Matrices Bidimensionales (2D)
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E/S de Archivos

• Manejo de Archivos
• Transferir datos a y desde archivos
• Los Archivos pueden ser binarios, texto u hojas
  de cálculo

Escritura archivo hoja cálculo
Lectura archivo hoja cálculo
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E/S de Archivo

• Lectura/Escritura a archivo hoja de
  cálculo
• Lectura/Escritura de caracteres a archivo ASCII
• Lectura de líneas de archivo
• Lectura/escritura de archivos binarios

VIs sencillos de E/S a Archivo
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Ejemplo de E/S desde Archivo
Escribiendo una Matriz bidimensional (2D) a
archivo
56
Ejemplo de E/S desde Archivo
Leyendo una Matriz bidimensional (2D) desde
archivo
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Ejercicio 4 Analizando y Guardando Datos

• Construir el VI Temperature Logger.vi

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Sección VI Funciones de Matrices y Gráficas

• Funciones Básicas de Matrices
• Uso de gráficas
• Crear Diagramas Múltiples con Gráficas

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Funciones de Matrices Básicas
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Funciones de Matrices Build Array
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Gráficas

• Seleccionados desde la Paleta de Controles del
  Menú

• Gráfica de Forma de Onda (Waveform Graph)
  Dibuja una matriz de números frente a sus índices
• Gráfica XY (XY Graph) Dibuja una matriz frente
  a otra
• Gráfica de Forma de Onda Digital (Digital
  Waveform Graph) Dibuja bits de datos binarios

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63
Graficas
Pulsar con el botón derecho en la gráfica y
seleccionar Properties para personalizar
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Ejercicio 5 Usando Gráficas de Forma de Onda
(Waveform)
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Sección VII Cadenas de Caracteres, Clusters,
y Gestión de Errores

• Cadenas de caracteres
• Creando Clusters
• Funciones de los Clusters
• Errores de E/S

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Cadenas de caracteres

• Una cadena es una secuencia de caracteres
  visualizables o no (ASCII)
• Múltiples usos visualización de mensajes,
  control de instrumentos, E/S desde archivo
• El control/indicador de cadenas se encuentra en
  la subpaleta ControlsString

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Clusters

• Estructura de Datos que agrupa datos juntos.
• Los Datos pueden ser de diferentes tipos.
• Semejante a una estructura (struct) en C
• Los elementos deben de ser o todos Controles o
  todos Indicadores
• Se puede considerar como un conjunto de alambres
  agrupados en un cable.

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Creando un Cluster

• 1. Seleccionar una plantilla de Cluster
• desde la subpaleta Array Cluster

2. Situar los objetos dentro de la plantilla
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Funciones de Cluster

• Situadas en la subpaleta Cluster de la paleta
  Functions
• También puede accederse con el botón derecho en
  el termial del Cluster

(Las etiquetas de los terminales reflejan los
tipos de datos)
Agrupar (Bundle)
Agrupar por nombre (Bundle By Name)
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Funciones de Cluster
Separar (Unbundle)
Separar por nombre (Unbundle By Name)
Ejemplo de un Cluster separado (Unbundled cluster)
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Cluster de Error

• Los Cluster de Error contienen la siguiente
  información
• Boolean para indicar si ocurió algún error
• Integer para indicar códigos específicos de error
• String para dar información acerca del error

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Técnicas de Gestión de Errores

• La información de un Error es transmitida de un
  subVI al siguiente
• Si se produce un error en un subVI, todos los
  subVIs siguientes no se ejecutan de la manera
  usual
• Los Clusters de Error contienen todas las causas
  del error

Clusters de error
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Sección VIII Estrucutas Case y Secuencia
(Sequence) , Nodos Fórmula
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Estructura Case

• Situada en la subpaleta Structures de la paleta
  Functions
• Encerrar los nodos o arrastraslos dentro de la
  estructura
• Apilados como un conjunto de cartas, solo uno es
  visible a la vez

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Ejercicio 6 Cluster de Error y su Manejo
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Estructura de Secuencia (Sequence)

• Situada en la subpaleta Structures de la paleta
  Functions
• Ejecuta diagramas secuencialmente, Frame 0
  (0..x), donde x es el número total de cuadros
  (frames)
• Están apilados y solo un cuadro es visible a la
  vez
• Pulsar botón derecho del ratón para añadir un
  nuevo cuadro

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Variables Locales en Secuencias

• Pasan datos de un cuadro (frame) a los siguientes
• Se crean en el borden de la estructura Secuencia

Datos disponibles cuadros siguientes
Local creado en cuadro 1
Datos no disponibles
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Nodos Formula

• Situados en la subpaleta Structures
• Implementan ecuaciones complejas
• Variables creadas en los bordes
• Nombres de variables sensibles a
  mayúsculas/minúsculas
• Cada declaración debe finalizarse con
• La ventana de Ayuda muestra funciones disponibles

Notar el punto y coma
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Sección IX Documentación e Impresión

• Imprimir desde el Menú File a impresora, HTML,
  Fichero de Texto Enriquecido
• Imprimir programáticamente Gráficas o Imágenes
  del Panel Frontal
• Documentar los VIs en VI Properties
  Documentation Dialog
• Añadir Comentarios usando etiquetas en el Panel
  Frontal y Diagrama de Bloques

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Impresión

• File Print Disponibles muchas opciones de
  impresión
• Elegir la impresión del Icono, Panel Frontal,
  Diagrama de Bloques, Jerarquía del VI, SubVIs
  incluidos, Historia del VI
• Print Panel.vi (Functions Application Control)
• Imprime programáticamente un Panel Frontal
• Generar e Imprimir Informes (Functions Report
  Generation)
• Buscar en Find Examples ejemplos de generación de
  informes (Report Generation)

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Documentando VIs

• VI Properties Documentation
• Proporciona una descripción e información de
  ayuda para el VI
• VI Properties Revision History
• Monitoriza cambios entre diferentes versiones de
  un VI
• Individual Controls Description and Tip
• Hacer clic con el botón derecho del ratón para
  proporcionar una descripción y ayuda (Description
  and Tip Strip)
• Utilizar la herramienta de etiquetado (Labeling
  Tool) para documentar paneles frontales y
  diagramas de bloques

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Sección X Arquitectura Básica de Programación

• Arquitectura de un VI sencillo
• Arquitectura de un VI General
• Arquitectura de Máquina de Estado

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Arquitectura de un VI sencillo

• VI funcional que produce resultados al ser
  ejecutado
• No tiene opciones para inicio (start) o fin
  (stop)
• Adecuado para pruebas de laboratorio, cálculos
• Ejemplo Convert C to F.vi

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Arquitectura de un VI General

• Tres pasos principales
• Inicio
• Aplicación principal
• Fin (Shutdown)

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Arquitectura de Máquina de Estado

• Ventajas
• Puede ir de un estado a cualquier otro
• Fácil de modificar y depurar
• Desventajas
• Pueden perderse eventos si dos ocurren al mismo
  tiempo

Estados 0 Inicio (Startup) 1 Inactivo
(Idle) 2 Evento 1 3 Evento 2 4 Fin (Shutdown)
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Ejercicio 7 Máquina de Estado sencilla
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Section XI Paneles Frontales Remotos

• Observar y Controlar Paneles Frontales de LabVIEW
  desde un Navegador en la Web
• No requiere programación
• Los clientes remotos pueden ver en Tiempo Real
  las actualizaciones del Panel Frontal
• Múltiples clientes pueden Observar el Panel
  Frontal Simultaneamente
• Sólo un Cliente puede Controlar el Panel Frontal
  a la vez

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Herrarmienta para Publicar un Panel Remoto en la
Web

• Tools Web Publishing Tool

• Clic en Save to Disk y el VI es embebido en un
  archivo HTML
• Después de guardarlo, puede reabrirse y
  personalizarse en cualquier editor HTML

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Panel Frontal Remoto - Recursos

• NI Developer Zone (zone.ni.com)
• Buscar Remote Front Panel
• Tutoriales e Instrucciones disponibles para
  descargar
• Información para poder incorporar una cámara Web
  en Aplicaciones con Panel Remoto

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Sección XII Temas Adicionales

• Nodos de Propiedades (Property Nodes)
• Variables Locales
• Variables Globales
• DataSocket
• E/S Archivos Binarios

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Qué hacer ahora?

• Ejemplos de Programas (Help Find Examples)
• LabVIEW Edición de Estudiantes (www.ni.com/labview
  se)
• Recursos Web (ni.com)
• Zona de Desarrollo NI (zone.ni.com)
• Notas de Aplicación
• Grupos de noticias LabVIEW (www.info-labview.org/)
  
• Biblioteca de Drivers de Instrumentos
  (www.ni.com/idnet)