Tema 0. Introducción a la asignatura Electrónica Industrial. Andrés Iborra García Departamento de Tecnología Electrónica Sep>embre 2012

Transcripción

1 Tema 0. Introducción a la asignatura Electrónica Industrial Andrés Iborra García Departamento de Tecnología Electrónica Sep>embre 2012

2 Electrónica Es una rama de la Bsica que estudia y desarrolla disposi>vos cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de pariculas atómicas cargadas eléctricamente a través de un gas, del vacío o un semiconductor. Los disposi>vos electrónicos actuales (diodos, transistores, >ristores, triacs,.) se basan fundamentalmente en la u>lización de materiales semiconductores, tales como, el Silicio (Si), el Germanio (Ge), el Arseniuro de Galio (AsGa) y el Carburo de Silicio (SiC). En el pasado, los disposi>vos electrónicos (diodos, tríodos, pentodos, ) eran básicamente válvulas de vacío cuyo funcionamiento se basaban en el efecto termoiónico. Electrónica Industrial 2

3 Ingeniería Electrónica La Ingeniería electrónica es una rama de la ingeniería, basada en la electrónica, que se encarga de resolver numerosos problemas tales como el control de procesos industriales, la transformación de la electricidad, el procesado y distribución de información, el diseño de objetos y máquinas inteligentes, etc. Esta ingeniería es considerada en numerosos países (p.e. Estados Unidos) como una rama de la ingeniería eléctrica e incluso se confunde con la misma. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prác>cos forma parte de la ingeniería electrónica. El estudio de nuevos disposi>vos semiconductores y su tecnología se suele considerar una rama de ingeniería de materiales o de la Bsica Electrónica Industrial 3

4 Electrónica Industrial Conversión de energía eléctrica. Sistemas de control analógicos y digitales Instrumentación electrónica Fuentes de alimentación. SAIs Electrónica de potencia Instrumentación y control Reguladores PID Electrónica Industrial Controladores de motores Scadas. Mecatrónica Consumo Robots Máquinas herramientas Electrónica Industrial Electrodomés>cos. Maquinaria manufacturera 4

5 Sistemas Electrónicos Industriales Sistemas mecánico ACTUADORES Solenoides, relés, piezoeléctricos Motores de con>nua Motores paso a paso Servomotores Disposi>vos hidráulicos y neumá>cos. Interruptores Pulsadores Potenciómetros LDRs Fotocélulas Encoders SENSORES Galgas extensom Termopares Acelerómetros MEMs ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE ENTRADA E INTERFACES C. discretos Amplificadores Filtros A/D VISUALIZADORES LEDs Displays LCD CRT TFT ACONDICIONADORES DE SEÑALES DE SALIDA E INTERFACES D/A Amplificadores PWM Transistores SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL Combinacionales Secuenciales μp μc SoC Comunicaciones Algoritmos So_ware Electrónica Industrial 5

6 Campos emergentes Internet de las cosas hdp:// hdp:// hdp:// Electrónica Industrial 6

7 Campos emergentes Objetos y entornos interac>vos hdps://vimeo.com/ Electrónica Industrial hdps://vimeo.com/

8 La asignatura de Electrónica Industrial La asignatura Electrónica Industrial es una materia transversal, común a todas las ramas en el ámbito de la Ingeniería Industrial, siendo su conocimiento necesario en el currículo de los ingenieros. El obje>vo principal de la asignatura es proporcionar al alumno los fundamentos básicos de la ingeniería electrónica en el ámbito Industrial para posteriormente pueda profundizar en las diversas materias relacionadas con la Electrónica Industrial. Se pretende que el alumno conozca los principales componentes analógicos y digitales, su funcionalidad, su comportamiento dentro de los circuitos y sus principales aplicaciones. Del mismo modo, se estudian aspectos metodológicos para el análisis y síntesis de circuitos electrónicos sencillos con ayuda de herramientas de simulación e instrumentación de laboratorio y virtual, así como aspectos tecnológicos como son la implementación, fabricación y prueba de proto>pos. Electrónica Industrial 8

9 Marco de la asignatura Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales. Tercer curso de la carrera, primer cuatrimestre. El alumno ha cursado las asignaturas de Análisis de Circuitos e Informá>ca Aplicada. En el segundo cuatrimestre se cursa la asignatura de Electrónica de Potencia. Electrónica Industrial 9

10 Prerrequisitos de Análisis de Circuitos Conocer y saber aplicar ciertos conceptos básicos como: Ley de Ohm, concepto de Asociación Serie y Paralelo, Divisor de tensión e intensidad. Concepto de fuentes de tensión e intensidad (ideales y reales). Conocer y saber aplicar las ecuaciones que rigen el comportamiento de los componentes eléctricos (resistencia, bobina, condensador y transformador). Conocer y saber aplicar las leyes de Kirchhoff a circuitos básicos que incluyan resistencias, condensadores, bobinas, fuentes de tensión y corriente. Conocer los principales teoremas del análisis de circuitos (superposición, sus>tución, Millmann, Thevenin y Norton). Conocer el comportamiento de circuitos con entradas senoidales en estado estacionario. Saber determinar la potencia disipada o generada por un circuito. Conocer y saber aplicar el concepto de cuadripolo. Electrónica Industrial 10

11 Otros Prerrequisitos Se deberá conocer los mecanismos básicos del lenguaje de programación C para representar >pos de datos (tanto primi>vos como compuestos), estructuras de control de la programación estructurada, y transformar a dicho lenguajes los diseños realizados. Finalmente, se recomienda también que el alumno tenga un conocimiento fluido del idioma Inglés a nivel de estudio de documentación, así como de informá>ca a nivel de usuario. Electrónica Industrial 11

12 Programa de teoría resumido Bloque 1. Electrónica Digital. Tema 1. Circuitos digitales. Tema 2. Microprocesadores, Memorias y Microcontroladores. Tema 3. Adquisición de datos, sensores y actuadores. Bloque 2. Electrónica Analógica. Tema 4. Electrónica de semiconductores. Tema 5. Procesamiento de señales analógicas con el uso de amplificadores operacionales. Electrónica Industrial 12

13 Programa de prác>cas Prác>ca 1. Introducción al laboratorio de electrónica Prác>ca 2. Metodología de diseño con Arduino Prác>ca 3. Entradas- salidas digitales. Prác>ca 4. Entradas- salidas analógicas- analógicas. PWM. Prác>ca 5. Un proyecto con Arduino. Prác>ca 6. Sesión de laboratorio libre. Electrónica Industrial 13

14 BibliograBa y otros recursos Alciatore, D.G.; Histand, M.B.; Mecatrónica y los sistemas de medición. Tercera edición, Mc. Graw Hill ISBN Boylestad, R.L.; Nashelsky; L. Electrónica: Teoría de Circuitos y Disposi>vos Electrónicos. Pren>ce Hall ª ed. ISBN Floyd.Thomas L. Fundamentos de Electrónica Digital. 9ª edición, Pearson- Pren>ce Hall ISBN Material disponible en hdp:// Transparencias de clase. Enlaces a tutoriales y videotutoriales recomendados. No>cias de úl>ma hora y actualizaciones en Electrónica Industrial 14

15 Planificación de la asignatura TEORÍA 29 sesiones. Lunes y Miércoles PRÁCTICAS 6 sesiones + trabajo de diseño e implementación de un sistema electrónico. Lunes ó Miércoles SEMINARIOS Diseño de PCBs. Simulación de circuitos digitales. Simulación de circuitos analógicos. Electrónica Industrial 15

16 Prác>cas. Norma>va. La asistencia a prác>cas es obligatoria. La no asistencia a las prác>cas implica no poder superar la asignatura, en ninguna de sus convocatorias (febrero, junio, sep>embre). Los alumnos repe>dores que realizaron las prác>cas el curso anterior y las hubieran superado, sí lo desean, no >enen porque realizar las prác>cas en el presente curso. Para ello deberán solicitarlo por correo electrónico al Prof. Andrés Iborra antes del 15 de octubre. Para superar las prác>cas deberá realizar con éxito uno de los diseños que se propongan por el profesor de prác>cas. Las condiciones y trabajos propuestos se harán públicas a mediados de octubre. Electrónica Industrial 16

17 Prác>cas. Lugar de realización. 3ª Planta. Bajo cubierta Laboratorio Fondo NORTE OESTE ESTE Electrónica Industrial 17

18 Tutorías. Andrés Iborra García andres.iborra()upct.es Martes, miércoles y jueves 9:00 a 11:00 Lugar Despachos ubicados en la 1ª planta del Hospital de Marina. El horario de tutorías es orienta>vo. En ocasiones, obligaciones de carácter académico nos imposibilita mantenerlo. Por favor, para evitar problemas, se ruega a los alumnos solicitar cita previa, vía correo electrónico. Todo el material didác>co se encuentra disponible en: hdp:// Electrónica Industrial 18

19 Mi despacho 1ª Planta. Fondo NORTE OESTE Mi despacho ESTE Electrónica Industrial 19

20 Evaluación de la asignatura. Atención! Los siguientes criterios son de carácter orienta>vo, los criterios finales vendrán fijados en la correspondiente convocatoria de examen. Para superar la asignatura hay que estar apto en las siguientes partes: Prueba escrita que consta de 3-6 problemas. 6 puntos. Test de 40 preguntas sobre conceptos de teoría y prác>cas. 4 puntos. Asistencia a las sesiones de prác>cas y superar un trabajo de diseño. Se da la posibilidad de sus>tuir el examen de problemas y la realización prác>ca estándar por la realización de un trabajo prác>co complejo. Hay que solicitarlo previamente al profesor. El profesor podrá valorar la ac>tud del alumno tanto en las clases de teoría como de prác>cas y seminarios, pudiendo incrementar su nota final hasta un punto. Electrónica Industrial 20

21 Dr. Andrés Iborra Universidad Politécnica de Cartagena Campus Muralla del Mar, s/n Cartagena Tel. Fax. E- mail Twider Www