Titulación: Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Curso 2012/13

Transcripción

1 Guía docente de la asignatura INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA Titulación: Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Curso 2012/13

2 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Materia Módulo INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA ELECTRONIC INSTRUMENTATION Instrumentación Electrónica Específica de la especialidad Código Titulación/es Plan de estudios 2009 Centro Tipo Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática E.T.S.I.I. Obligatoria específica Periodo lectivo Primer Cuatrimestre Curso 4º Idioma Castellano ECTS 6 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría Por determinar Aula Por determinar Horario clases prácticas Por determinar Lugar Por determinar 2. Datos del profesorado Profesor responsable Dr. Francisco José Ortiz Zaragoza Departamento Tecnología Electrónica Área de conocimiento Tecnología Electrónica Ubicación del despacho 1ª planta, Antiguo Hospital de Marina, D. Tecnología Electrónica Teléfono Fax Correo electrónico francisco.ortiz@upct.es URL / WEB Horario de atención / Tutorías Disponible en la web Ubicación durante las tutorías Despacho

3 Profesor responsable Dr. Joaquín Roca González Departamento Tecnología Electrónica Área de conocimiento Tecnología Electrónica Ubicación del despacho 1ª planta, Antiguo Hospital de Marina, D. Tecnología Electrónica Teléfono Fax Correo electrónico URL / WEB Horario de atención / Tutorías Disponible en la web Ubicación durante las tutorías Despacho

4 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación En todos los procesos industriales es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, caudal, nivel, temperatura, ph, conductividad, humedad, etc. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar. No sólo en la industria, sino en cualquier control electrónico es imprescindible la adquisición de información a través de los sensores y su acondicionamiento. La adquisición de competencias relacionadas con la instrumentación electrónica son por tanto fundamentales para cubrir todos los aspectos de la automatización y el control que debe adquirir el graduado en automática y electrónica industrial Ubicación en el plan de estudios La asignatura Instrumentación Electrónica se imparte en el primer cuatrimestre de cuarto curso. Al tratarse de una asignatura de último curso del grado, los alumnos habrán adquirido previamente las competencias necesarias para comprender la asignatura, tanto en Electrónica Analógica como Digital. También tendrán experiencia suficiente en análisis y diseño de circuitos analógicos y digitales, así como en su diseño y simulación. La instrumentación electrónica está fuertemente ligada con la automatización y control automático de procesos. Las asignaturas relacionadas con estos conocimientos que se imparten en tercer curso, sobre todo Automatización Industrial, ayudarán a los alumnos a situar a la instrumentación en su contexto más adecuado. A su vez sirve de base y complemento para varias asignaturas optativas que utilizan sensores y su acondicionamiento como entradas de señal para autómatas programables, robots móviles, microrobots e ingeniería biomédica Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional El nombre de la asignatura cubre un amplio espectro de temas, desde los principios físicos de funcionamiento de los sensores, hasta la instrumentación virtual con sistemas de adquisición de datos, pasando por el acondicionamiento electrónico de señal, incluyendo filtrado de señales, amplificación, consideraciones sobre ruido, y un largo etcétera. Todos estos aspectos son básico para el desempeño de la profesión de un Graduado IEIA tanto en el diseño de nuevos sistemas de medición como la importante integración con cualquier sistema de automatización industrial o de control automático, donde la sensorización y la captación de señales eléctricas que representan la realidad a controlar es uno de los pilares básicos de la materia Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Para comprender la Instrumentación Electrónica se necesitan las competencia adquiridas en las asignaturas Análisis de Circuitos, de 1º y Fundamentos de Electrónica Industrial de segundo y sobre todo Electrónica Analógica de tercer curso, imprescindibles para comprender los circuitos de acondicionamiento de señal analógicos que se presentan en la asignatura. El diseño de circuitos y su simulación por computador se fundamenta en los conocimientos adquiridos en segundo en la asignatura de Diseño y Simulación Electrónica. Finalmente, las competencias necesarias para comprender el funcionamiento de los modernos sistemas de procesado digital de señal e instrumentación inteligente se habrán adquirido en las asignaturas de tercero Electrónica Digital y Sistemas basados en microprocesadores.

5 Dada la estrecha relación entre la instrumentación y el control de procesos, esta asignatura permite terminar de comprender el proceso completo de Automatización Industrial presentado en tercer curso en la asignatura del mismo nombre, puesto que se aborda con detalle cómo funcionan los sensores y el acondicionamiento de las señales electrónicas que ofrecen información del entorno a un sistema de control automático. Al finalizar la asignatura, el alumno tendrá los conocimientos necesarios para las asignaturas optativas del segundo cuatrimestre que necesitan captar señales eléctricas que representen información del entorno a controlar, como Programación y Aplicación con Autómatas Programables, Robótica Móvil, Ingeniería Biomédica y Microrobótica Medidas especiales previstas El alumno que, por sus circunstancias, pueda necesitar de medidas especiales deberá comunicarlo al profesor responsable al inicio del cuatrimestre.

6 4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura (según el plan de estudios) Familiarizar a los alumnos con una visión moderna del estado de la cuestión de la instrumentación electrónica en instalaciones industriales y centros de investigación, sus posibilidades y campos de aplicación. Comprender el funcionamiento de los diferentes sensores y su acondicionamiento y saber cuales utilizar en un proceso de medición o de control automático Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios) COMPETENCIAS INSTRUMENTALES T1.1. Capacidad de análisis y síntesis T1.2. Capacidad de organizacón y planificación T1.3. Comuniación oral y escrita en lengua propia T1.4. Comprensión oral y escrita de lengua extranjera T1.5. Conocimientos de informática relativos al ámbito de estudio T1.6. Capacidad de gestión de la información T1.7. Resolución de problemas T1.8. Toma de decisiónes T1.9. Razonamiento crítico COMPETENCIAS INTERPERSONALES T2.1. Trabajo en equipo T2.2. Trabajo en equipo de carácter interdisciplinar T2.3. Trabajo en un contexto internacional T2.4. Habilidades en las relaciones interpersonales T2.5. Reconocimiento de la diversidad y multiculturalidad T2.6. Compromiso ético T2.7. Aprendizaje autónomo T2.8. Adaptación anuevas situaciones T2.9. Tratamiento de conflictos y negaciación T2.10. Sensibilidad hacia temas medioambientales COMPETENCIAS SISTEMÁTICAS T3.1. Creatividad e innovación T3.2. Liderazgo T3.3. Iniciativa y espíritu emprendedor T3.4. Motivación por la calidad

7 4.3. Objetivos generales / competencias específicas del título (según el plan de estudios) Comprender los conceptos básicos de medición y la utilización de sensores y su acondicionamiento de señal en el contexto general de la automatización industrial y el control automático de procesos Resultados esperados del aprendizaje 1. Comprender los principios básicos de la medición, los elementos que intervienen en ella y los parámetros que la caracterizan. 2. Conocer las aplicaciones más significativas de los sistemas de instrumentación. 3. Comprender el funcionamiento y las características de una amplia variedad de sensores que se usan con frecuencia en las instalaciones industriales. 4. Poder clasificar esa variedad de sensores según la magnitud medida o el parámetro variable. 5. Conocer sus aplicaciones posibles y saber discernir cual sería el más adecuado para cada caso. 6. Comprender la utilización del acondicionamiento de señal para diferentes tipos de sensores. 7. Ser consciente de las distintas formas de señales de entrada y salida asociadas con los diversos transductores, así como valorar la necesidad de un procesamiento electrónico de la señal que permita su interconexión con los equipos de medida. 8. Conocer distintos sistemas de instrumentación programable y virtual.

8 5. Contenidos 5.1. Contenidos (según el plan de estudios) 1. Introducción a los sistemas electrónicos de medida. 2. Sensores basados en efecto resistivo. 3. Sensores de reactancia variable y electromagnéticos. 4. Sensores generadores. 5. Sensores ópticos. 6. Sensores industriales. 7. Circuitos de acondicionamiento. 8. Amplificadores de instrumentación. 9. Protección frente a interferencias y descargas electrostáticas. 10. Conversión A/D Programa de teoría 1. Introducción a la Instrumentación 1.1. Introducción 1.2. Componentes de un sistema generalizado de medida 1.3. Características, especificaciones y parámetros de los sistemas de medida. 2. Sensores Resistivos. Aplicaciones y acondicionamiento 2.1. Potenciómetros Termistores 2.3. LDR 2.4. Galgas extensiométricas 2.5. Detectores de temperatura resistivos RTD 2.6. Acondicionamiento de sensores resistivos. Amplificadores de Instrumentación. 3. Sensores de reactancia variable. Aplicaciones y acondicionamiento 3.1. Sensores capacitivos 3.2. Sensores inductivos 3.3. Sensores electromagnéticos 3.4. Aplicaciones y acondicionamiento 4. Sensores generadores. Acondicionamiento Introducción 4.2. Sensores optoelectrónicos 4.3. Piezoeléctricos y ultrasonidos 4.4. Termopares 4.5. Sensores electroquímicos 4.6. Acondicionamiento de sensores generadores 5. Otros circuitos de acondicionamiento. Transmisión de señal Conversión V/I I/V. Transmisión 4 20 ma 5.2. Conversión V/F F/V

9 5.3. Protección contra interferencias en circuitos de instrumentación. 6. Instrumentación inteligente. Sensores industriales 6.1. Buses de comunicaciones industriales 6.2. Instrumentación inteligente Sensores industriales. Aplicación y configuración. 7. Conversión A/D. Sistemas de Adquisición de Datos. Instrumentación virtual 9.1. El proceso de conversión A/D 9.2. Convertidores D/A 9.3. Convertidores A/D 9.4. Arquitectura de los Sistemas de Adquisición de Datos 9.5. Tarjetas de adquisición de datos 9.6. Instrumentación virtual 5.3. Programa de prácticas 1. Introducción a la medición 2. Medida de posición y distancia 3. Detección de proximidad con sensores de reactancia variable 4. Medida de fuerza y presión 5. Medida de velocidad angular. 6. Medida de temperatura 7. Automatización de un proceso industrial 8. Instrumentación Inteligente 9. Tarjetas de adquisición de datos. Sistemas de instrumentación con LabVIEW 5.4. Programa resumido en inglés (opcional) 5.5. Objetivos de aprendizaje detallados por Unidades Didácticas (opcional)

10 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Descripción de la actividad Trabajo del estudiante ECTS Clase expositiva. Resolución de dudas Presencial: Comprensión de la materia y 0,83 planteadas por los estudiantes. Se planteamiento de dudas. Clase de teoría tratarán los temas fundamentales y No presencial: Estudio de la materia los aspectos más relevantes. 1,60 Resolución de ejercicios y casos prácticos Prácticas de Laboratorio Seminarios Tutorías Autoevaluaciones y trabajo cooperativo Trabajos individuales y en grupo Exámenes Resolución de ejercicios y casos prácticos de dificultad graduada. Se facilitará al alumno una lista de problemas resueltos y se plantearán nuevos. Se plantearán casos prácticos de selección e instalación de sensores. Realización de prácticas de laboratorio con sensores e instrumentos reales. Impartición de seminarios por profesionales del sector con el objetivo de acercar al alumnado conocimientos muy específicos de la aplicación de la materia en la vida profesional. Resolución de dudas sobre teoría, ejercicios, problemas y prácticas. Resolución de cuestionarios de cada unidad didáctica y de pruebas cortas planteadas por el profesor en el aula o en el aula virtual. Realización de trabajos de diseño tanto individuales como en grupo Evaluación escrita (examen oficial) Presencial: Participación activa en la resolución de los problemas proponiendo soluciones y planteando dudas. Comparación con los problemas resueltos de forma no presencial. No presencial: Resolución de los problemas y casos prácticos planteados. Presencial: Realizar las prácticas propuestas y contrastar con los conocimientos teóricos. Anotar resultados. No presencial: Estudio previo de las prácticas, realizando las cuestiones previas y simulaciones necesarias que se entregarán al profesor. Revisión del informe de resultados. Presencial: Participación activa. Resolución de casos prácticos. Planteamiento de dudas. Mesas redondas. No presencial: Presencial: Planteamiento y resolución de dudas en horario de tutorías No presencial: Planteamiento de dudas por correo electrónico y en los foros del aula virtual. Presencial: Resolución de los cuestionarios y autocorrección. En algunos casos las autoevaluaciones serán en clase y se puntuarán. No presencial: 0,33 1,10 0,50 0,20 0,20 0,10 0,10 0,14 Presencial: 0,14 No presencial: Preparación de diseños o informes detallados sobre casos particulares. 0,80 Presencial: Realización del examen 0,10 No presencial: Presencial: No presencial: 6

11 7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Instrumentos Realización / criterios Ponderación Evaluación continua de ejercicios planteados Evaluación de trabajos individuales y en grupo Prueba escrita teoría Prueba escrita ejercicios Evaluación de las prácticas Resolución de cuestionarios de cada unidad didáctica y de pruebas cortas planteadas por el profesor en el aula o en el aula virtual. Realización de trabajos de diseño tanto individuales como en grupo. Preguntas cortas que demuestren un conocimiento global de la asignatura: Tipos de convertidores, funcionamiento, aplicaciones y hojas de características. Ejercicios similares a los planteados en clase. Diseño de casos prácticos, contando con el material necesario para ello (hojas de características, etc). Revisión del trabajo realizado durante las prácticas y realización de una prueba sobre las competencias adquiridas en las prácticas de laboratorio. 7.5 % 7.5 % 45 % 25 % 15 % Competencias genéricas (4.2)evaluadas T1.1 T1.7 T2.7 Resultados (4.4) evaluados 1, 4, 6, 7 T1.6 T1.9 T2.1 2, 3, 5, 6 T2.7 T3.1 T1.1 T1.3 T1.6 1, 2, 3, 4, 5, 6 T1.1 T1.7 T2.7 6 T1.1 T1.6 T2.1 T2.7 7, 8 Para superar la asignatura, los alumnos deben obtener más de un 40% en las prácticas y en el examen más de un 45%. La evaluación de ejercicios planteados en clase y trabajos individuales y en grupo sólo se sumará en ese caso. La asistencia a las clases prácticas es obligatoria. La presentación de informes de prácticas se evaluará junto con la prueba práctica Mecanismos de control y seguimiento El seguimiento del aprendizaje se realizará mediante las siguientes actividades: Cuestiones planteadas en clase Cuestionarios al finalizar cada tema Revisión de trabajos individuales y por grupos Tutorías grupales

12 7.3. Resultados esperados / actividades formativas / evaluación de los resultados (opcional) Clases de teoría Clases ejercicios Trabajos e informes Prueba teoría Prueba ejercicios Ejercicios propuestos Trabajo en grupo Resultados esperados del aprendizaje (4.4)

13 8. Distribución de la carga de trabajo del alumno Clases teoría Clases problemas Laboratorio Aula informática TOTAL CONVENCIONALES Trabajo cooperativo Tutorías Seminarios Visitas Evaluación formativa Evaluación Exposición de trabajos TOTAL NO CONVENCIONALES Estudio Trabajos / informes individuales Trabajos / informes en grupo TOTAL NO PRESENCIALES ENTREGABLES ACTIVIDADES PRESENCIALES ACTIVIDADES NO Convencionales No convencionales PRESENCIALES Semana Temas o actividades (visita, examen parcial, etc.) Periodo de exámenes Otros TOTAL HORAS TOTAL HORAS

14 9. Recursos y bibliografía 9.1. Bibliografía básica M.A. Pérez García et alter, Instrumentación Electrónica, 1ª Ed. Thomson Paraninfo, 2004, ISBN Ramón Pallás Areny, Sensores y acondicionadores de señal, 3ª Ed. Marcombo, 1998, ISBN Antoni Mànuel et al, Instrumentación virtual. Adquisición, procesado y análisis de señales, 1ª Ed. Edicions UPC, 2001, ISBN Antonio M. Lázaro et al, Problemas resueltos de Instrumentación y Medidas Electrónicas. 1ª Ed. Paraninfo, 1994, ISBN Francisco J. Ortiz et al, Prácticas de Instrumentación Electrónica. Ed. Servicio de publicaciones de la UPCT, Bibliografía complementaria Antonio Creus, Instrumentación Industrial, 7ª Ed. Marcombo, 2005, ISBN Héctor P. Polenta, Instrumentación de procesos industriales, 1ª Ed. Online Engineers, 2002, ISBN Antonio M. Lázaro, LabVIEW 6i. Programación Gráfica para el Control de la Instrumentación. Ed. Paraninfo Thomson Learning, ISBN W. Bolton, Instrumentación y control industrial, 1ª Ed. Paraninfo, 1996, ISBN Recursos en red y otros recursos Recursos multimedia, enlaces a videos, enlaces a fabricantes, etc., disponibles en el aula virtual de la asignatura accesible para todos los alumnos matriculados a traves de la siguiente dirección: