ASM - Sensores y Actuadores en Mecatrónica

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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: EEBE - Escuela de Ingeniería de Barcelona Este EE - Departamento de Ingeniería Eléctrica GRADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) 6 Idiomas docencia: Inglés Profesorado Responsable: Otros: Ramón Bargalló Perpiñà Jordi Sust Capacidades previas Conocimientos de: - electromagnetismo y mecánica - MATLAB, recomendable. Requisitos No tiene. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Transversales: 1. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 2: Contribuir a consolidar el equipo planificando objetivos, trabajando con eficacia y favoreciendo la comunicación, la distribución de tareas y la cohesión. 2. TERCERA LENGUA: Conocer una tercera lengua, que será preferentemente inglés, con un nivel adecuado de forma oral y por escrito y en consonancia con las necesidades que tendrán las tituladas y los titulados en cada enseñanza. Metodologías docentes Sesiones teóricas donde se exponen los principios fundamentales. Sesiones prácticas donde se aplican los conceptos teóricos a la resolución de ejemplos. Sesiones de laboratorio donde se explica el uso de un programa basado en el método de los elements finitos al análisis y diseño de dispositivos electromagnéticos. Cada estudiante debe resolver un conjunto de problemas y realizar un diseño de un dispositivo actuador o sensor. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Aplicar la teoria electromagnética al análisis y diseño de dispositivos electromagnéticos (actuadores y sensores) 1 / 6

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 30h 20.00% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 15h 10.00% Horas actividades dirigidas: 15h 10.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 6

3 Contenidos Principios de electromagnetismo Dedicación: 16h Grupo grande/teoría: 4h Aprendizaje autónomo: 6h Visión general de los actuadores y sensores. Electromagnetismo: ecuaciones de Maxwell. Resolucion analítica y numérica de algunos problemas tipícos. Materiales magnéticos, imanes permanentes y conductores Materiales para dispositivos magnéticos. Bobinas. Características de los conductores. Materiales ferromagnéticos: características magnéticas y de pérdidas. Imanes permanentes: magnetización, características magnéticas, producto de energia, efectos de la temperatura en la respuesta, dispersión. Modelado de materiales magnéticos. Determinación experimental de características magnéticas y de pérdidas. Circuitos magnéticos Dedicación: 19h Grupo pequeño/laboratorio: 1h FMM, FLujo, Reluctancia y Permeancia. Leyes de los circuitos magnéticos. Elementos. Circuitos equivalentes. Análisis de un dispositivo electromagnético. 3 / 6

4 Elementos finitos Dedicación: 19h Grupo grande/teoría: 5h Conservación de la energia y minimización de funcionales. Elementos triangulares. Ecuaciones. Modelos para elementos finitos. Software de EF: preprocesadores, procesadores y postprocesadores. Magnitudes de interés para el postprocesado. Análisis de una inductancia usando un programa de EF Análisis de untransformador usando EF y MATLAB Principios de conversion enelctromecánica Inductancia. Modificaciones debidas al movimiento. Energia magnética. Fuerza magnética. Ecuaciones del movimiento Análisis de un actuador lineal usando EF. Realización de animaciones. Actuadores con imanes permanentes. Dispositivos con imanes permanentes: clasificación. Modelado. Sensores magnéticos. Actuadores lineales. Actuadores rotativos. Motores paso a paso. Voice-coil. Brushless. Diseño de un actuador con movimiento limitado (Voice-coil). Enlace entre FEMM y OptiY. 4 / 6

5 Pérdidas y calentamiento. Pérdidas en dispositivos magnéticos: JOule, magnéticas, otras. Calentamiento y enfriamiento de dispositivos electromagnéticos. Análisis térmico de un dispositivo electromagnético con EF. Diseño de actuadores y sensores. Restricciones. Diseñó inicial y optimización Dedicación: 16h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 6h Diseño de actuadores magnéticos y sensores. Dimensionado inicial. Dimensiones principales. Diseño usando EF. Análisis simultáneo electromagnético y térmico de dispositivos electromagnéticos usando EF. Sistema de calificación Ejercicios: 20% Proyecto: 35% Laboratorio: 20% Test final: 20% Competencia Genérica: 5% Normas de realización de las actividades Test con documentacion. 5 / 6

6 Bibliografía Básica: Brauer, J. R. Magnetic actuators and sensors. Hoboken, N.J.: IEEE Press : Wiley-Interscience, cop ISBN Brandao Faria, J. A. Electromagnetic foundations of electrical engineering. Chichester: Wiley, ISBN Complementaria: Pawlak, A. M. Sensors and actuators in mechatronics : design and applications. Boca Raton: CRC/Taylor & Francis, cop ISBN Chai, H.-D. Electromechanical motion devices. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, cop ISBN Otros recursos: 6 / 6

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