PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: ADQUISICIÓN DE DATOS Y SENSORES INDUSTRIALES

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Francisca Bustamante Reyes
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1 HOJA 1 DE 6 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA: ADQUISICIÓN DE DATOS Y SENSORES INDUSTRIALES CENTRO: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES TITULACIÓN: INGENIERO INDUSTRIAL ORIENTACIÓN: AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA CURSO: 4º, 1º Cuatrimestre CRÉDITOS: 12 (6 TEORÍA + 6 LABORATORIO) PROFESORADO: TEORÍA D. Perfecto Mariño Espiñeira (Código: 386). Créditos: 6A Tutorías: Martes, Miércoles y Jueves de 12 a 14. Despacho 236 LABORATORIO D. Francisco Poza González (Código: 500). Créditos: 6L Tutorías: Lunes y Miércoles de 11 a 13. Despacho 226 D. Fernando Machado Domínguez (Código: 1930). Créditos 6L Tutorías: Lunes de 20 a 21, Miércoles de 10 a 11 y Viernes de 10 a 12. Despacho 229 COORDINADOR DE LA ASIGNATURA D. Perfecto Mariño Espiñeira

2 HOJA 2 DE 6 OBJETIVOS El objetivo de la asignatura es formar al alumno en el diseño y caracterización de Sistemas de medida y Adquisición de Datos (SAD). Se analiza la conversión de las distintas variables físicas que aparecen en cualquier proceso industrial en variables eléctricas que puedan ser entrada de controladores electrónicos. En el temario se estudian las alternativas de sensores para cada variable física y se analizan los circuitos electrónicos para el tratamiento y adquisición de las señales eléctricas generadas por dichos sensores. Se le aportan al alumno los conocimientos necesarios para especificar y utilizar el sensor mas adecuado para cada situación. Además, se estudian los circuitos electrónicos para el acondicionamiento de la señal generada por los sensores y su conexión a controladores electrónicos digitales. Se realiza una revisión de las alternativas teóricas y comerciales para el diseño de un sistema electrónico de adquisición de datos y de control de un proceso industrial. MÉTODO DOCENTE La parte teórica del programa se impartirá como lección magistral. Para su desarrollo se utilizarán transparencias y herramientas informáticas de simulación y prueba de circuitos electrónicos. La docencia práctica se desarrollará en los laboratorios del Departamento de Tecnología Electrónica situados en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial. CONOCIMIENTOS PREVIOS Para el seguimiento de esta asignatura se necesitan los conocimientos impartidos en las asignaturas de electrónica de cursos anteriores. EVALUACIÓN En la nota final tendrá un peso del 50% la teoría y un 50% el laboratorio. Será imprescindible superar ambas partes para aprobar la asignatura. La evaluación de teoría se efectuará mediante un examen y la evaluación de las prácticas de laboratorio se realizará de forma continua. Los alumnos que no realicen la totalidad de las mismas tendrán que superar un examen práctico. HORARIOS, GRUPOS DE PRÁCTICAS, FECHAS DE EXÁMENES Y TRIBUNALES EXTRAORDINARIOS Los horarios de clase de teoría y laboratorio, los grupos de prácticas de laboratorio y el lugar, día y hora de los exámenes serán los establecidos por la jefatura de estudios de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Dichos datos podrán consultarse en la siguiente página web: etsii.uvigo.es.

3 HOJA 3 DE 6 PROGRAMA DE TEORÍA TEORÍA 54 horas PROBLEMAS: 6 horas TOTAL: 60 horas 1. Bloque Acondicionamiento de Señal TEORÍA (HT): 17 horas PROBLEMAS (HP): 3 horas TOTAL: 20 horas Tema 1.1 Circuitos de acondicionamiento y adquisicion de datos. 1 T 0P Estructuras básicas. Parámetros característicos. Tema 1.2 Amplificación. 4 T 1P Amplificadores de instrumentación. Aislamiento galvánico en sistemas de adquisición. Amplificadores de aislamiento. Amplificadores programables. Tema 1.3 Filtros Activos. 5 T 1P Concepto de filtrado. Tipos de filtros. Funciones de transferencia. Filtros pasivos. Filtros activos. Etapas de diseño y realización. Aproximación de la función de transferencia. Síntesis. Simulación. Filtros digitales. Tema 1.4 Convertidores D/A y A/D. 3 T 1P Métodos de conversión. Parámetros de diseño y de funcionamiento. Ejemplos. Tema 1.5 Interruptores y Multiplexores analógicos. 1 T 0P Estructura. Tipos. Parámetros característicos. Tema 1.6 Circuitos de Muestreo y Retención. 1 T 0P Esquemas básicos. Parámetros de funcionamiento y selección. Tema 1.7 Circuitos auxiliares. 2 T 0P Recortadores y limitadores. Ajuste de nivel. Técnicas de protección de entradas. Tensiones de referencia. Tensiones de referencia de precisión. Conversión corriente-tensión. 2. Bloque Sensores TEORÍA (HT): 28 horas PROBLEMAS (HP): 0 horas TOTAL: 28 horas Tema 2.1 Introducción a los sistemas de medida. 4T+ 0P Introducción. Características generales. Parámetros. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.2 Sensores de temperatura de resistencia metálica. 1T+ 0P Características generales. Tipos. Acondicionamiento. Ejemplos de

4 HOJA 4 DE 6 Tema 2.3 Galgas extensométricas. 2T+ 0P Principio de funcionamiento. Características generales. Modos de utilización. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.4 Termistores y fotorresistencias. 1T+ 0P Principios físicos. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.5 Otros sensores resistivos. 1T+ 0P Sensores de gases. Magnetorresistencias. Principio de funcionamiento. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.6 Sensores capacitivos. 1T+ 0P Introducción. Principios de medida. Parámetros. Acondicionamiento. Sensores de proximidad capacitivos. Ejemplos de Tema 2.7 Sensores inductivos. 1T+ 0P Introducción. Principio de funcionamiento. Sensores Características generales. Parámetros. Acondicionamiento. Sensores de proximidad inductivos. Sensores inductivos de desplazamiento lineal. Ejemplos de Tema 2.8 Sensores electromagnéticos. 1T+ 0P Introducción. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.9 Termopares. 1T+ 0P Principio de funcionamiento. Tipos de termopares. Curvas de calibración. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.10 Sensores piezoeléctricos. 2T+ 0P Introducción. Características generales. Sensores de ultrasonidos. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.11 Sensores piroeléctricos. 1T+ 0P Introducción. Principio de funcionamiento. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.12 Sensores optoelectrónicos. 4T+ 0P Introducción. Principio de funcionamiento. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.13 Sensores de efecto Hall. 1T+ 0P Principio de funcionamiento. Características generales. Acondicionamiento. Ejemplos de Tema 2.14 Criterios de selección de sensores. 4T+ 0P Sensores de temperatura. Sensores de presión, de nivel y de caudal. Sensores de proximidad, de posición y de velocidad. Sensores de variables eléctricas y magnéticas. Sensores de variables ópticas. Tema 2.15 Otros tipos de sensores. 3T+ 0P Sensores de fibra óptica. Biosensores. Sensores analíticos.

5 HOJA 5 DE 6 3. Bloque Sistemas de Medida TEORÍA (HT): 9 horas PROBLEMAS (HP): 3 horas TOTAL: 12 horas Tema 3.1 Acoplamiento y Transmisión de señal. 3 T 1P Caracterización de etapas de entrada y salida. Interferencias e inmunidad al ruido. Protecciones. Medios de transmisión. Métodos de transmisión. Tema 3.2 Sistemas de adquisición de datos (SAD). 6 T 2P Estructuras de los SAD. Especificaciones y parámetros característicos. Ejemplos. Buses de instrumentación. Herramientas software. PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO TOTAL: 60 horas Práctica 1 Programación de sistemas de adquisición de datos (Labview). 10h Introducción al Labview. Ejemplos de programación. Práctica 2 Amplificación. Amplificador de instrumentación. Amplificadores programables. Parámetros característicos. Práctica 3 Filtros Activos. Diseño y caracterización de filtros activos. Simulación y realización. Práctica 4 Convertidores D/A. Caracterización de funcionamiento. Práctica 5 Convertidores A/D. Caracterización de funcionamiento. Práctica 6 Técnicas de aislamiento galvánico. Aislamiento galvánico de señales digitales. Acoplamiento óptico. Convertidores tensión-frecuencia. Práctica 7 Circuitos auxiliares de sistemas de adquisición de datos. Fuentes de tensión de referencia, Fuente de corriente. Parámetros característicos. Práctica 8 Análisis de parámetros característicos de sensores. Revisión y caracterización del funcionamiento de los sensores ubicados en las maquetas de sistemas. 12h Práctica 9 Diseño de sistemas de adquisición de datos. Circuito de acondicionamiento, programa de monitorización y control de maquetas de sistemas. 20h

6 HOJA 6 DE 6 BIBLIOGRAFÍA Básica Miguel A. Pérez García, Juan C. Álvarez Antón, Juan C. Campo Rodríguez, Fco. Javier Ferrero Martín y Gustavo J. Grillo Ortega. Instrumentación Electrónica. Thomson, 2003 R. Pallás Areny. Adquisición y Distribución de Señales. Marcombo Manuel Lázaro, A., Del Río Fernádez, J. LabVIEW 7.1. Programación Gráfica para el Control de Instrumentación. Thomson, Complementaria H. Norton. Sensores y analizadores. Gustavo Gili, Antonio Creus. Instrumentación Industrial. Marcombo, W. Bolton. Instrumentación y control industrial. Paraninfo, Mariño, P.: Las comunicaciones en la empresa: normas, redes y servicios. RAMA, 2ª edición, INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Otras referencias Martín Fernández, A. Instrumentación electrónica. Transductores y acondicionadores de señal y sistemas de adquisición de datos. Dpto. de publicacioens de la E.U.I.T.T. de Madrid, Jesús Díaz Rodríguez, José Antonio Jiménez Calvo, Francisco Javier Meca Meca. Introducción a la Electrónica de Medida, tomos I y II. Universidad de Alcalá de Henares, Departamento de Electrónica, Terry Bartelt. Industrial Control Electronics, Devices, Systems and Applications. Thomson Learning, Bannister B.R. y Whitehead D.G. Instrumentación. Transductores e interfaz. Addison-Wesley Iberoamericana, Khazan Alexander D. Transducers and their elements. Prentice-Hall, Álvaro Tornos Ferrando, Salvador Coll Arnau, Roberto Capilla Lladró. Instrumentación Electrónica. Problemas. Universidad Politécnica de Valencia. Colección: Libro-Apunte. James W. Dally, William F. Riley, Kenneth G. McConnell. Instrumentation for Engineering Measurements. John Wiley & Sons, Inc, Larry K. Baxter. Capacitive Sensors, Design and Applications. IEEE Industrial Electronics Society, 1997.

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