FACULTAD DE CIENCIAS GRADO DE FÍSICA. Curso 2016/17. Asignatura: INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA DATOS DE LA ASIGNATURA

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1 FACULTAD DE CIENCIAS GRADO DE FÍSICA Asignatura: DATOS DE LA ASIGNATURA Denominación: Código: Plan de estudios: GRADO DE FÍSICA Curso: 4 Denominación del módulo al que pertenece: OPTATIVO Materia: OPTATIVA 4 Carácter: OPTATIVA Duración: SEGUNDO CUATRIMESTRE Créditos ECTS: 6 Horas de trabajo presencial: 60 Porcentaje de presencialidad: 40% Horas de trabajo no presencial: 90 Plataforma virtual: DATOS DEL PROFESORADO Nombre: CAÑETE CARMONA, EDUARDO (Coordinador/a) Centro: Escuela Politécnica Superior Departamento: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, ELECTRÓNICA Y TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA área: TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA Ubicación del despacho: Leonardo Da Vinci ecanete@uco.es Teléfono: _ DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA REQUISITOS Y RECOMENDACIONES Requisitos previos establecidos en el plan de estudios Ninguno. Recomendaciones Ninguna especificada. COMPETENCIAS CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CB6 Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organización y planificación. Comunicación oral y/o escrita. Capacidad de gestión de la información. Resolución de problemas. Trabajo en equipo. OBJETIVOS Para las medidas de carácter científico-técnico se necesitan aplicar la normativa vigente con procedimientos muy restrictivos para garantizar un alto grado de fiabilidad. Estas técnicas se aplicarán según procedimientos de trazabilidad establecidos. Para la sistematización de las medidas se aplica estándares de conectividad, 1/6

2 sincronismo y programación. Por tanto, se estudian las técnicas de captura, programación y análisis con métodos normalizados. Se aplican pautas establecidas por organismos reguladores como AENOR. Para cumplir con la normativa se incluye el diseño de circuitos electrónico para el acondicionamiento de los sensores. Clasificación y tipos de Sensores. Técnicas de medida para sensores resistivos, capacitivos, inductivos, de efecto Hall y ópticos. Cadena de medida analógica: Acondicionamiento analógico y de sensores. Cadena de medida digital: Convertidores Analógico-digitales. En definitiva, en muchos estudios se necesitan automatizar los procesos de medida. Cada nuevo experimento requiere unas condiciones de captura de datos muy específicas. Los requisitos para la obtención de unos resultados que puedan ser validados son muy rigurosos. En ocasiones las condiciones impuestas al instrumental de medida y los procedimientos de trazabilidad son tan exigentes que todo el proceso tiene que ser controlado de forma remota con una programación muy específica. Por tanto los objetivos fundamentales planteados en esta asignatura son: - Acondicionamiento de sensores para medidas de alta precisión. Circuitos de alta precisión. - Estudio de los Estándares para la integración física y lógica del Instrumental en el medio científico. - Procedimientos de trazabilidad para medidas de temperatura, fuerza e iluminación. - Estudio experimental con Sistemas de Adquisición para la captura y análisis con 'Matlab'. - Programación gráfica avanzada para el control y la gestión integrada de los ensayos con 'LabView' CONTENIDOS 1. Contenidos teóricos Tema 1: Medida de magnitudes físicas. Sensores resistivos y ópticos. Circuitos y técnicas especializadas en el acondicionamiento de sensores generadores como fotodiodos y sensores pasivos como los resistivos. Clasificación de sensores según su naturaleza. Tema 2: Acondicionamiento. Circuitos de referencia, Puentes de medida y Amplificadores de Instrumentación. Circuitos de referencia para aplicaciones de calibración y medida con RTD, NTC, galgas extensométricas, etc.. Estudiamos los puentes de medida con uno, dos o cuatro sensores. Técnicas de compensación de otras magnitudes con sensores falsos y compensación de los conductores para la conexión. Estudio de la linealidad y sensibilidad del puente. Las galgas se utilizan en medidas de peso, presión, flujo, caudal, deformaciones, vibraciones, etc.. Características más destacadas del Amplificador diferencial y mejoras introducidas por el Amplificador de Instrumentación. Ejercicios para el diseño con puentes y amplificadores. Tema 3: Adquisición de señales y Convertidores D/A y A/D Circuitos analógicos programables. Los JFET como interruptores de estado sólido. Estudiamos las características básicas de un convertidor desde el punto de vista de la instrumentación. Circuitos básicos para el diseño de convertidores digital-analógicos y analógicos-digitales. Tema 4: Técnicas de trazabilidad. Integración de los sistemas de captura en laboratorios de ensayo. 2/6

3 Normas vigentes para la integración de los equipos. Elección de del procedimiento según la magnitud. Trazabilidad para medidas de temperatura, presión, iluminación, etc. Configuración física y tecnológica de IEEE-488, MXI, VME y VXI. Integración para sistemas de prueba automáticos. ATE (Automatic Test Equipament). Ubicación del sistema bajo prueba. DUT (Device Under Test). Tema 5: Procedimientos de medida según normativa. Integración funcional basada en IEEE-488 (GPIB). Técnicas de medida sincronizada. Aspectos físicos y de conectividad con la normativa IEEE Relación entre aspectos físicos y lógicos. Códigos, formato y protocolo con la normativa IEEE Integración lógica para el intercambio de datos con SCPI, VISA y IVI. Estructura jerárquica del estándar según los niveles ISO. Sintaxis y estilo jerárquico de los comandos. Tema 6: Integración funcional basada en adquisición de datos y POO. Aspectos físicos y tecnológicos los DAQ. Arquitectura de los DAQ. Adaptación y acondicionamiento de los sensores al DAQ. Librería para la Captura con Matlab. Librería para la captura con LabView. Programación Orientada a Objetos con DAQMX y LabView. 2. Contenidos prácticos Tiempo reservado para cada una de las siguientes práctica 6 horas: - Práctica 1: Acondicionamiento y calibración de sensores resistivos. - Práctica 2: Acondicionamiento y calibración de sensores ópticos. - Práctica 3: Captura y análisis con Instrumental programable. LabView I - Práctica 4: Captura y análisis con Instrumental programable. LabView II - Práctica 5: Captura y análisis con tarjetas de adquisición de datos. LabView I - Práctica 6: Captura y análisis con tarjetas de adquisición de datos. LabView II - Práctica 7: Diseño para la calibración del circuito de medida con DAQ METODOLOGÍA Adaptaciones metodológicas para alumnado a tiempo parcial Para los estudiantes a tiempo parcial se tendrá en cuenta su condición y disponibilidad en la asignatura. La adaptación a la asignatura se llevará a cabo de mutuo acuerdo entre el profesor y los alumnos al inicio del cuatremestre. 3/6

4 Actividades presenciales Actividad Grupo Grupo completo mediano Total Actividades de evaluación 3-3 Laboratorio Lección magistral Tutorías 3-3 Total horas: _ Actividades no presenciales Actividad Total Análisis 30 Ejercicios 20 Estudio 30 Trabajo de grupo 10 Total horas: 90 MATERIAL DE TRABAJO PARA EL ALUMNADO Casos y supuestos prácticos Cuaderno de Prácticas Ejercicios y problemas Aclaraciones: Los alumnos tendrán a su disposición los guiones informatizados en cada uno de los puestos en el laboratorio. El alumno puede completarlo durante la sesión de prácticas y entregarlo al final de la misma EVALUACIÓN Instrumentos Competencias Informes/memorias de prácticas Pruebas de respuesta corta Pruebas de respuesta larga (desarrollo) Resolución de problemas CB1 x x x x CB2 x CB3 CB4 x x CB5 x x CB6 x x Total (100%) 20% 30% 30% 20% Nota mínima.(*) (*) Nota mínima para aprobar la asignatura. Método de valoración de la asistencia: La asistencia a las prácticas es obligatoria y puntúa con un máximo de 1,5 Aclaraciones generales sobre los instrumentos de evaluación: La calificación mínima es 5. 4/6

5 El período de validez que por regla general debería ser la convocatoria de septiembre. La convocatoria extraordinaria de abril es para estudiantes que cumplan los requisitos de la convocatoria extraordinaria de finalización de estudios(artículo 29.2 del RRA). Serán examinados según la guía del curso anterior La Matrícula de Honor podrá ser otorgada la estudiantes que hayan obtenido una calificación igual o superior a 9.0. Aclaraciones de evaluación para el alumnado a tiempo parcial: Para los estudiantes a tiempo parcial se tendrá en cuenta su condición y disponibilidad en la asignatura. La adaptación a la asignatura se llevará a cabo de mutuo acuerdo entre el profesor y los alumnos al inicio del cuatremestre. Criterios de calificación para la obtención de Matrícula de Honor: Para un porcentaje de 5% de la matriculación. Para optar a la M.H. deberá obtenerse la calificación de sobresaliente tanto en teoría como en prácticas. Se tendrá en cuenta la normativa de la UCO y en caso de empate se valora primero el examen teóric Hay examenes/pruebas parciales?: No BIBLIOGRAFÍA 1. Bibliografía básica: AENOR 'Metrología práctica de la medida en la industria' AENOR, Madrid, ISO Título: Instrumentación electrónica moderna. Técnicas de medida Autor: Willian D. Cooper y Albert D. Helfrick Editorial: Prentice Hall Hispanoamericana S.A. Título: Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales 5/E Autor: Robert F. Coughlin y Frederick F. Driscoll Editorial: Prentice Hall Hispanoamericana S.A. 2. Bibliografía complementaria: LabVIEW Programming, Data Acquisition and Analysis. GPIB 1/e. Jeffrey Beyon / Advanced LabVIEW Labs. VXI John Essick. The VME-Bus HandBook. IEEE 1014 & IEC /6

6 Electronic Test Equipment. Operation and Applications. A.M. Rudkin. Soporte técnico de los fabricantes: Manuales técnicos de referencia del Instrumental de Agilent y Tectronix Manuales técnicos de referencia del National Instruments para tarjetas de adquisición. Librería DAQMX de LabView. Notas técnicas de PT100, NTC, LDR, Termopares, galgas extensométricas, etc.. CRITERIOS DE COORDINACIÓN - Criterios de evaluación comunes Aclaraciones: Es conveniente seguir unos mismos criterios de evaluación con asignaturas que tengan el mismo nivel de experimentalidad. CRONOGRAMA Periodo Actividad Actividades de evaluación Laboratorio Lección magistral Tutorías 1 ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana ª Semana Total horas: /6