INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica ASIGNATURA: Instrumentación III SEMESTRE: Noveno OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, mediante tecnología de instrumentación virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad procesando datos. Programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Introducción a la Instrumentación Virtual. II. Elementos de Control y Supervisión de la Instrumentación Virtual. III. Aplicaciones de la Instrumentación Virtual. IV. Conceptos y Arquitectura de los Circuitos Lógicos Programables en VHDL. V. Programación con Lenguaje VHDL. VI. Simulación y Síntesis con VHDL. METODOLOGÍA: Formación de equipos de trabajo para la presentación de exposiciones y realización de prácticas de laboratorio, programación con software de LabVIEW para manipulación de sensores y actuadores con diferentes módulos que se aplican a la instrumentación virtual para la programación de dispositivos de alta integración FPGAs, simulación con la PC para el diseño de circuitos prácticos, realización de un proyecto final. Tareas, búsqueda de información en diferentes medios: biblioteca, revistas, documentales en disco compacto, Internet. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes ordinarios. Prácticas de laboratorio. Exposiciones realizadas por alumnos, entrega de tareas, resúmenes e informes. Un proyecto final presentado por equipos de dos alumnos. BIBLIOGRAFÍA: 1.- Brown, Stephen & Uranesic Zvanko, Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, McGraw Hill, EUA, 2000, 840 págs. 2.-NATIONAL INSTRUMENTS, Measurement Studio Evaluation Software, EUA, NATIONAL INSTRUMENTS, Academic Resources, Evaluation Software, EUA, NATIONAL INSTRUMENTS, Instrumedia Evaluation Software, EUA; Pardo, Fernando y Beluda, José A., VHDL Lenguaje para Síntesis y Modelado de Circuitos, Paraninfo, España, 2000, 230 págs. 6.-Tavernier, Christian, Circuitos Lógicos Programables, Paraninfo, España, 1994, 210 págs.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica OPCIÓN: Electrónica. COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Instrumentación III SEMESTRE: Noveno CLAVE: CLA 057 CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: H0RAS/SEMESTRE/TEORÍA: 54 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27 HORAS/TOTALES: 81 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Electrónica de ICE-ESIME Culhuacan y Zacatenco. REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de ESIME Culhuacan y Zacatenco. APROBADO POR: C.T.C.E. de ESIME Culhuacan y Zacatenco. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN Ing. Ernesto Mercado Escutia. M. en C. Jesús Reyes García

3 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 2 DE10 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Este tercer curso de instrumentación electrónica capacita a los alumnos de la carrera de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica en el diseño y desarrollo de la tecnología de Instrumentación Virtual para procesar información, para la medición de parámetros, para el control de calidad y para automatización de procesos. Con la programación de sistemas virtuales y su implementación en el laboratorio se prueban los circuitos electrónicos de las prácticas. El uso de Dispositivos Lógicos Programables de alta integración como los FPGAs con lenguaje VHDL, hacen que el alumno diseñe sistemas digitales. El uso herramienta CAD para programación, simulación y síntesis de circuitos lógicos reduce el número de componentes en un diseño. Es necesario haber cursado los cursos de Instrumentación II, Instrumentación I, Electrónica Lineal, Digital y Microcontroladores. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, aplicando tecnología de instrumentación virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad procesando datos, programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs.

4 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 3 DE10 UNIDAD: I NOMBRE: Introducción a la Instrumentación Virtual OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá los campos de aplicación, los lenguajes de programación más comunes y las diferentes arquitecturas de la instrumentación virtual utilizando la plataforma de Lab VIEW como herramienta. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Conceptos de instrumentación virtual. 1B 1.2 Arquitectura y plataformas de la instrumentación virtual. 1.3 Lenguaje de programación de instrumentación virtual. 1.4 Arquitectura de software para instrumentación virtual VISA. Tratamiento analógico con LABVIEW. 1.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, Internet, revistas, aplicaciones, sobre las nuevas tecnologías aplicadas a la instrumentación, discusión sobre las arquitecturas del software en aplicaciones de instrumentación virtual, elaboración de conclusiones por escrito. Inicio de un trabajo que se presentará al final del curso sobre el diseño y construcción de un instrumento virtual con opciones. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%. Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%. Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.

5 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 4 DE10 UNIDAD: II NOMBRE: Elementos de Control y Supervisión de la Instrumentación Virtual OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará diferentes módulos de trabajo para un sistema de instrumentación virtual simulado con PC. TEMA 2.1 T E M A S Elementos de control, supervisión, sensores y actuadores de la instrumentación virtual. HORAS T P EC 1.0 CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2B 2.2 Módulos de adquisición de datos y sensores Módulos de control de potencia Módulos de supervisión Módulos de control de actuadores Módulos de visión ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, Internet, revistas, aplicaciones, sobre sensores, actuadotes y módulos para instrumentación, discusión sobre el control y supervisión con instrumentación virtual, realización de mediciones en instrumentación virtual, elaboración de informes y resúmenes por escrito, selección del sensor y módulo principal para el trabajo que se presentará al final del curso. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%. Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%. Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.

6 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 5 DE10 UNIDAD: III NOMBRE: Aplicaciones de la Instrumentación Virtual OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará un instrumento virtual empleando la plataforma de trabajo del laboratorio y lo aplicará para controlar un proceso. TEMA 3.1 T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 3C,4B Desarrollo de la Instrumentación Virtual. 3.2 Desarrollo de aplicación de lógica combinatoria. 3.3 Desarrollo de aplicación de lógica secuencial. 3.4 Desarrollo de aplicación de control de un proceso ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas especializadas, sobre lógica combinatoria y secuencial, discusión sobre las técnicas de programación, realización de prácticas sobre aplicación de módulos programados por los alumnos, elaboración de informes y resúmenes por escrito, programación del módulo principal para el trabajo que se presentará al final del curso. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%. Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%. Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.

7 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 6 DE10 UNIDAD: IV NOMBRE: Conceptos y Arquitectura de los Circuitos Lógicos Programables en VHDL. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD: El alumno explicará la programación de distintos dispositivos programables aplicando herramienta CAD desarrollando prácticas de familiarización con el ambiente seleccionado. TEMA 4.1 T E M A S HORAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 5B Dispositivos PLD, CPLD y FPGA Proceso de diseño Herramientas CAD ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas especializadas, sobre dispositivos programables de alta integración, discusión sobre las técnicas de programación, realización prácticas programando dispositivos programables con ayuda de la herramienta de programación CAD, elaboración de informes y resúmenes por escrito, selección del dispositivo programable para el trabajo que se presentará al final del curso. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen ordinario abarcará las unidades IV y V, con el 40%. Prácticas de laboratorio de las unidades IV y V, 30%. Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.

8 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 7 DE10 UNIDAD: V NOMBRE: Programación con Lenguaje VHDL OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno programará en lenguaje VHDL. TEMA 5.0 T E M A S El lenguaje de programación VHDL HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5B 5.1 Instrucciones condicionales. 5.2 Instrucciones de lógica secuencial. 5.3 Instrucciones de asignación. 5.4 Operadores Lógicos. 5.5 Tipos de datos. 5.6 Atributos. 5.7 Declaración de constantes, variables y señales. 5.8 Declaración de entidad y arquitectura ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas especializadas, sobre el lenguaje VHDL y sus aplicaciones, discusión sobre la comparación de la lógica aplicada. Se eligirá el dispositivo programable para el trabajo que se presentará al final del curso. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen ordinario abarcará la unidad, con el 40%. Prácticas de laboratorio de las unidad, 30%. Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase 30%.

9 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 8 DE10 UNIDAD: VI NOMBRE: Simulación y Síntesis con VHDL. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará equipos de instrumentación utilizando la programación VHDL en dispositivos programables de alta integración usando simulación en la PC y construirá circuitos electrónicos para probar resultados. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6.1 Simulación con VHDL 6B 6.2 Simulación por eventos Metodología algorítmica. Síntesis en VHDL 6.5 Descripción lógica combinatoria. 6.6 Descripción lógica secuencial Máquina de estados. 6.8 Arquitecturas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas especializadas, sobre simulación con VHDL y sus aplicaciones, discusión sobre la comparación de la lógica combinatoria y la lógica secuencial. Se decidirá sobre la programación aplicada al trabajo final. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen ordinario abarcará la unidad VI, con el 10%. Prácticas de laboratorio de la unidad y las tareas, 10%. Presentación del trabajo final, 80%.

10 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA: 9 DE10 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACTICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 2 Sistema de medición con Lab VIEW. Sistema de procesamiento con Lab VIEW. I, II I, II Estas prácticas se realizarán en los laboratorios de la Academia de Electrónica. 3 Circuito propuesto para aplicación con dispositivo programable. III, IV 4 Diseño propuesto con herramienta CAD IV 5 Proyecto con programación VHDL. V, VI 27

11 ASIGNATURA: Instrumentación III CLAVE: CLA 057 HOJA:10 DE10 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN I, II y III IV, V, VI VI El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%. Las prácticas de laboratorio de las unidades II y III, el 30%. Las exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase el 30%. El segundo examen ordinario abarcará las unidades IV y V, con el 40%. Las prácticas de laboratorio de las unidades IV y V, el 30%. Las exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase el 30%. El tercer examen ordinario abarcará la unidad VI, con el 10%. Las prácticas de laboratorio de la unidad y las tareas, el 10%. La presentación del trabajo final, el 80%. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA

12 1 X Brown, Stephen & Uranesic Zvanko, Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, McGraw Hill, EUA, 2000, 840 págs X X X NATIONAL INSTRUMENTS, Measurement Studio Evaluation Software, EUA, NATIONAL INSTRUMENTS, Academic Resources, Evaluation Software, EUA, X NATIONAL INSTRUMENTS, Instrumedia Evaluation Software, EUA; X Pardo, Fernando y Beluda, José A., VHDL Lenguaje para Síntesis y Modelado de Circuitos, Paraninfo, España, 2000, 230 págs. Tavernier, Christian, Circuitos Lógicos Programables, Paraninfo, España, 1994, 210 págs.

13 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Culhuacan y Zacatenco CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica SEMESTRE: Noveno ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C.S.H. ACADEMIA: Electrónica ASIGNATURA: Instrumentación III ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en Ingeniería Eléctrica, o Electrónica, o Control y Automatización o en Comunicaciones y Electrónica o ramas afines 2.-:.OBJETIVO GENERAL: El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, mediante tecnología de instrumentación virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad procesando datos. Programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs. 3.-PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES En el uso de componentes electrónicas de potencia (dispositivos) En el diseño de circuitos electrónicos de potencia. Dominio en el uso de equipo de laboratorio para la medición e interpretación de señales eléctricas en aplicaciones prácticas de circuitos electrónicos de potencia. En la docencia. En el uso y aplicación de equipos modernos para laboratorios de electrónica. En el diseño de circuitos electrónicos de potencia y en la aplicación de componentes electrónicas de potencia (dispositivos). En el manejo de equipo de laboratorio. En la correcta interpretación y uso de los especificaciones que proporciona el fabricante sobre las componentes electrónicas de potencia. En la comunicación para transmitir ideas en forma oral y escrita. Capacidad de Análisis y Síntesis. Lograr motivar al alumno. Manejo de materiales didácticos. Tener vocación por la docencia. Honestidad. Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto (buena relación maestro-alumno). Tolerancia Ética. Responsabilidad científica. Espíritu de colaboración. Superación docente y profesional. Buena presencia. Compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Juan M. Morelos Castro Ing. Rubén Juárez Barrientos Ing. Ernesto Mercado Escutia Ing. Miguel Arizmendi Herrera Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C. Jesús Reyes García PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LOS PLANTELES FECHA: 12 de mayo del 2006