240IEE11 - Sistemas de Instrumentación Electrónica

Transcripción

1 Unidad responsable: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona Unidad que imparte: EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica Curso: Titulación: 2017 MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL (Plan 2014). (Unidad docente Optativa) Créditos ECTS: 4,5 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: Otros: Luz Balado Luz Balado Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: CEEELECT1. Diseñar sistemas electrónicos (sistemas mixtos analógico-digitales y micromecánicos sobre silicio, sistemas digitales basados en componentes discretos, dispositivos lógicos programables y/o microprocesadores, sistemas de instrumentación electrónica y sistemas de electrónica de potencia) y dirigir proyectos de desarrollo y/o comercialización de sistemas electrónicos o proyectos de desarrollo y/o comercialización de sistemas en los que los subsistemas electrónicos tengan un peso específico importante. CEEAUT2. Capacidad para el diseño, selección y uso de sensores y actuadores en sistemas de control. CEMEI07. Capacidad para diseñar sistemas electrónicos y de instrumentación industrial. CEEELECT2. Analizar, diagnosticar y mantener sistemas electrónicos y dirigir equipos de mantenimiento de sistemas electrónicos o de sistemas en los que los subsistemas electrónicos tengan un peso específico importante. 1 / 9

2 Metodologías docentes La asignatura tiene asignada una carga lectiva de 4,5 créditos ECTS, lo que equivale a una dedicación del estudiante de 112,5 horas. 42 de estas 112,5 horas corresponden a actividades presenciales (26 horas de asistencia a clases de teoría y problemas, 10 horas de asistencia a prácticas de laboratorio y 6 horas para evaluaciones). Las otras 70,5 horas corresponden a actividades no presenciales (10 h para la realización de simulaciones de circuitos y sistemas de preparación de las prácticas y 60,5 horas de estudio. La asignatura se ha estructurado en dos partes: una parte teórica y una parte práctica. Cada una de estas partes comporta actividades presenciales, actividades no presenciales dirigidas y actividades de evaluación. La parte teórica comprende las exposiciones teóricas y la resolución y / o discusión de problemas y ejemplos, pasando de una actividad a otra a criterio del profesor. Se seguirá el programa indicado en los contenidos. Las actividades presenciales de la parte teórica consistirán en clases de teoría y problemas que tendrán lugar a lo largo de las semanas lectivas del curso académico, en los grupos y horarios establecidos al efecto por Ordenación de Estudios, totalizando un mínimo de 26 horas de clase (13 sesiones de 1 hora). La parte práctica comprende la realización de un proyecto que conllevará un conjunto de circuitos que se deberán simular y / o montar y experimentar. Las actividades presenciales de la parte práctica consistirán en 5 prácticas de laboratorio, de dos horas de duración, que se realizarán en equipos de dos / tres estudiantes, en los grupos y horarios establecidos al efecto por Ordenación de Estudios y el Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL). El número de estudiantes en las sesiones de prácticas se limita a 15. Las prácticas se realizarán en el Laboratorio de Electrónica II, situado en la planta 9. Cada práctica lleva asociado un conjunto de tareas a realizar como preparación previa de la práctica. Es recomendable realizar con detenimiento la preparación previa de la práctica, ya que facilita significativamente su comprensión y su realización en el laboratorio. A fin de facilitar el estudio de la asignatura, se indicará al estudiante todo tipo de material que pueda ser útil, como libros de texto, colecciones de problemas, colecciones de preguntas de examen, material empleado en las clases, etc. Parte de este material estará disponible en el Campus Digital. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Objetivo general Enseñar la problemática de los Sistemas de Instrumentación Electrónica en el entorno industrial. El objetivo de la asignatura es que el estudiante complemente los conocimientos básicos de sistemas de instrumentación electrónica recibidos en el Grado ahora en la vertiente del diseño. Objetivos específicos Para ello se hace un estudio de distintos tipos de sensores y su acondicionamiento específico siempre desde el punto de vista del cumplimiento de especificaciones de diseño y por tanto con dispositivos no ideales. Es por ello que son temas preferentes de la asignatura el cálculo de errores y el modelado y tratamiento de ruido e interferencias. Otros temas importantes son el filtrado antisolapamiento, circuitos de muestreo de señal y conversión A/D y D/A. 2 / 9

3 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 112h 30m Horas grupo grande: 27h 24.00% Horas grupo pequeño: 13h 30m 12.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 72h 64.00% 3 / 9

4 Contenidos Módulo 1. Sistemas de Instrumentación Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h a. Introducción b. Especificaciones de un sistema de medida c. Cadena de adquisición d. Cadenas de adquisición integradas e. Caso estudio. Módulo 2. Instrumentación virtual Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h a. El laboratorio virtual b. Módulos y tarjetas de adquisición de datos c. Buses de Instrumentación. Bus GPIB. Estándar IEEE488 b. Software de laboratorio virtual. LabVIEW d. Caso estudio. Práctica 1: El laboratorio virtual. Labview Módulo 3. Errores en sistemas de Instrumentación Electrónica a. Tipos de errores b. Modelado de la variabilidad de componentes c. Cálculo de errores d. Compensación de errores y/o calibración e. Caso estudio. 4 / 9

5 Módulo 4. Técnicas de medida en instrumentación electrónica a. Fuentes de alta resistencia de salida b. Fuentes de baja resistencia de salida c Medida de corrientes y tensiones de nivel medio y bajo y medidas de carga d. Caso estudio Pràctica 2: Elección y especificación del projecto. Módulo de adquisición Módulo 5. Sensores a. Sensores primarios b. Tipos de sensores c. Posición, desplazamiento y deformación d. Transductores de temperatura e. Magnitudes mecánicas f. Fuerzas i aceleraciones g. Caudal y nivel e. Cas estudi. Módulo 6. Acondicionamiento de medidas Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h a. Puentes de medida b. Características de la alimentación del puente c. Medidas ratiométricas d. Utilización de más de una sonda e. Linealización basada en A.O. f. Caso estudio. Práctica 3: Acondicionamiento de senyal 5 / 9

6 Módulo 7. Encaminamiento de señales analógicas Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h a. Medidas a dos i cuatro hilos b. Interruptores i multiplexores analógicos b. Interruptores y multiplexores CMOS c. Buses de campo d. Caso estudio Módulo 8. Amplificación y aislamiento Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h a. Ventajas del tratamiento diferencial de la señal b. Amplificadores de instrumentación c. Amplificadores de ganancia programable d. Amplificadores de aislamiento e. Caso estudio. Módulo 9. Filtrado y muestreo Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h a. Muestreo de señal b. Solapamiento de armónicos c. Filtrado anti-solapamiento d. Circuito de muestreo y mantenimiento (S&H) e. Caso estudio 6 / 9

7 Módulo 10. Conversión D/A y A/D a. Cuantificación b. Parámetros de convertidores c. Convertidores D/A d. Convertidores A/D e. Caso estudio Práctica 4: Procesado digital Módulo 11. Sensores inteligentes y redes de sensores Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h a. Sensores Inteligentes b. Integración de sensor y acondicionamiento MEMs b. Conexiones a red cableada e inalámbrica d. Caso estudio Módulo 12. Ruido e interferencias electromagnéticas a. Modelado de ruido electrónico b. Interferencias electromagnéticas (EMI) c. Reducción del ruido d. Caso estudio Práctica 5: Puesta a punto y test funcional y de especificaciones 7 / 9

8 Sistema de calificación La parte teórica se evaluará mediante dos pruebas de carácter individual: una primera prueba parcial a mitad de cuatrimestre, una prueba final después de haber terminado las clases del curso. La parte práctica se evaluará mediante tres notas. La nota de evaluación del proyecto presentado, la nota de evaluación continuada del proyecto y la nota del desarrollo individual del estudiante en el trabajo de grupo. La calificación en las actas será igual a la nota final evaluada según la expresión siguiente, redondeada a la décima de punto más cercana: Nfinal1 = 0,20 Npp + 0,4 Npf + 0,2 Nap + 0,10 Nac + 0,10 Nai Npp: Nota prueba parcial Npf: Nota prueba final Nap: Nota evaluación del proyecto Nac: Nota evaluación continuada Nai: Nota evaluación individual Sólo constarán como no presentados a las actas aquellos estudiantes que presenten calificaciones de no presentado a la prueba parcial y la prueba final del curso. A los estudiantes que consten como no presentados en alguna de estas dos pruebas de evaluación, se les calculará la nota a actos sustituyendo la calificación de no presentado por cero. No se guardará la calificación de prueba para los siguientes cursos. No se convalida ninguna prueba de cursos anteriores. Normas de realización de las actividades La primera prueba parcial de la parte teórica tendrá una duración de dos horas consistirá en una serie de preguntas y diseños relacionados con los del temario trabajados hasta el día de la prueba. La prueba final tendrá una duración de 3 horas y consistirá en una serie preguntas y diseños de todo el temario de la asignatura. El estudiante deberá llevar su DNI, pasaporte o cualquier otro documento oficial de identificación. Las calificaciones de las pruebas saldrán publicadas en el Campus Digital junto con su plazo de reclamaciones. En cuanto a las calificaciones de de laboratorio, serán publicadas durante la semana posterior a la finalización del curso. 8 / 9

9 Bibliografía Básica: Pérez García, Miguel Ángel. Instrumentación Electrónica. Madrid: Thomson, ISBN Pérez García, Miguel Ángel. Instrumentación electrónica : 230 problemas resueltos. Madrid: Garceta, ISBN Pallás Areny, Ramón. Sensores y acondicionadores de señal : problemas resueltos. Barcelona: Marcombo, ISBN Fraile Mora, Jesús. Instrumentación aplicada a la Ingenieria. 3a ed. Madrid: Ibergarceta, ISBN Complementaria: Instrumentación virtual : adquisición, procesado y análisis de señales [en línea]. Barcelona: Edicions UPC, 2001 [Consulta: 30/06/2014]. Disponible a: < ISBN Gómez, Carles. Sensors everywhere: wireless network technologies and solutions. s.l: Fundación Vodafone España, ISBN Lajara Vizcaíno, José Rafael. LABVIEW: Entorno gráfico de programación. 2a ed. Barcelona: Marcombo, ISBN Sebastián Franco, José Luis. Fundamentos de Compatibilidad Electromagnética. Madrid: Addison-Wesley Iberoamericana España, ISBN Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning [en línea]. Norwood, MA: Analog Devices, 1999 [Consulta: 03/07/2014]. Disponible a: < itioning.pdf>. ISBN Pallás Areny, Ramón. Adquisición y distribución de señales. Barcelona: Marcombo, ISBN / 9