UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Transcripción

1 1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO Nombre de la unidad de aprendizaje: Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 60 hrs. Horas de trabajo extra aula por semana: 30 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Sexto Semestre Unidad de aprendizaje: ( ) obligatoria (X) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: 12/12/2015 Fecha de la última actualización: 19/01/2016 Responsables del diseño: M.C. Antonio Cayetano Lozano García. Presentación: En esta unidad de aprendizaje el alumno desarrollara la metodología y la implementación de herramientas de software y hardware para el monitoreo, adaptación y control de señales para la adquisición de datos en un sistema mecatronico. El alumno participara en la clase con exposiciones que servirán para complementar la información otorgada con el profesor, así como también resolverá actividades realizadas en clase y en casa. Las actividades realizadas reforzaran los conocimientos del alumno y ayudar en la realización de las competencias para hacer el producto integrador.

2 2 Esta unidad de dividirá en seis fases filtrado y amplificación de señales, errores de señales, sistemas de muestreo, acondicionadores de señales, convertidores de señales y multiplicación. Estas fases contribuirán para que el alumno sea capaz de realizar el producto integrado. También brindara la capacidad del alumno de cumplir con el perfil del egresado. Propósito: Esta unidad de aprendizaje pretende hacer que el alumno desarrolle un mejor entendimiento en el control y monitoreo de señales para la adquisición de datos en los sistemas mecatronicos. Por lo tanto al terminar la unidad de aprendizaje el alumno será capaz de implementar sistemas de monitoreo y control de señales a cualquier sistema operativo ya sea a través de software o hardware, y este le permitirá recabar datos la realizar un análisis y control de estas señales para utilizarlas en el sistema operativo. En esta unidad de aprendizaje se pretende que el alumno aplique los conocimientos obtenidos en unidades de aprendizaje pasadas como sensores y actuadores, electrónica 2, electrónica digital, microcontroladores, matemáticas iv, e ingeniería de control. Contribución de la unidad de aprendizaje a las competencias generales: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales, correspondientes a la Formación General Universitaria: Competencias instrumentales: Competencias de interacción social Competencias integradoras Competencias específicas de la unidad de aprendizaje: Integrar y manejar las herramientas y técnicas para el proceso de diseño de un sistema de adquisición de datos, y a través de las actividades realizadas desarrollar las competencias de las unidades temáticas de esta unidad de aprendizaje.

3 3 Representación gráfica Instrumentales Competencias de la Unidad de Aprendizaje Interacción Social Integradoras VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011

4 4 Unidad temática 1: Filtrado y Amplificación de Señales. Competencias particulares: Determinar tipos de filtrado y amplificación, y desarrollarlos a través del diseño de un estos circuitos, decidir su utilidad e implementación en el producto integrador. Elementos de Competencia Realizara una investigación sobre los tipos filtros y circuitos de amplificación, de señales, y sus métodos matemáticos. Se realizara un modelo matemático para de cada tipo de filtro para posteriormente realizar su diseño. Se comprobara el modelo matemático, el comportamiento de las señales, mediante un software Evidencia requerida Reporte Contenidos Contenido completo y detallado de la investigación, con ejemplos y ejercicios matemáticos. Conclusiones sobre cada tipo de filtro. Imágenes y métodos detallados de la comprobación del análisis matemático del comportamiento de las señales de los ejercicios, a través de software. Imágenes y Actividades Investigar los tipos de técnicas de filtrado y amplificación de señales. Realizar ejercicios matemáticos de las tipos de filtro. Comprobarlos por software. Comprobar los circuitos de los ejercicios por software Recursos y Medios Libros, internet, computadora, material didáctico de la unidad de aprendizaje. Criterios de evaluación Reporte: Contenido correcto Correcta ortografía Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo.

5 5 matemático. Se realizara la ejecución de los circuitos mediante un software simulación de circuitos. métodos detallados de la comprobación del funcionamiento de los circuitos a través del software de simulación de circuitos. La realización de esta competencia ayudara a que el alumno desarrolle y un criterio adecuad sobre la implementación de herramienta y técnicas de filtrado y amplificación de señales para saber cómo implementarlas y cuál es la más recomendable. Tanto para el producto integrador de la Determinar si tiene utilidad para tu producto integrador y justificarlo.

6 6 materia como para si implementación en sistemas de ingeniería en el campo laboral. Unidad temática 2: Muestreo de Señales. Competencias particulares: Identificar los diferentes tipos de métodos de muestreo, y aplicarlos al muestreo de señales de tu producto integrador. Sacar un muestreo de señales al terminar el producto integrador y analizar matemáticamente el comportamiento de las señales en tu producto integrador. Elementos de Competencia Describir los diferentes tipos de muestreo y analizarlos matemáticamente. Con esto el alumno desarrollara las competencias para deducir el comportamiento de las señales en base a los métodos de muestreo. Evidencia requerida Contenidos Actividades Recursos y Medios Ensayo Que son las Realizar una investigación Libros, internet, técnicas de sobre los diferentes tipos de computadora, muestreo, sus muestreo. material didáctico tipos, y su análisis de la unidad de matemático con aprendizaje. ejemplos y ejercicios resueltos y conclusiones sobre cada tipo de muestreo. El tipo de muestreo que se utilizara en tu producto Criterios de evaluación Reporte: Contenido correcto Correcta ortografía Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo.

7 7 integrador Unidad temática 3: Errores de medición. Competencias particulares: Identificar los diferentes tipos de errores de medición, y determinar si ocurre un error de medición en tu producto integrador e identificar qué tipo de error de medición es. Elementos de Competencia Realizar una investigación detallada sobre los diferentes tipos de errores de medición en los sistemas de adquisición de datos. El alumno utilizara los conocimientos adquiridos sobre los tipos de error para minimizar estos en su producto integrador. Evidencia requerida Contenidos Ensayo Los tipos de errores de medición y la frecuencia y las condiciones en las que estos suelen ocurrir. Actividades Realizar un ensayo sobre los diferentes tipos de errores de medición en los sistemas de adquisición de datos Recursos y Medios Libros, computadora, material didáctico Criterios de evaluación Pantallas de entradasalida: Contenido correcto Correcta ortografía Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo. Unidad temática 4: Acondicionadores de señales.

8 8 Competencias particulares: Identificar los diferentes tipos de acondicionadores de señales, y su implementación a través de métodos matemáticos, y ver cómo implementarlo a nuestro producto integrador. Elementos de Competencia Distinguir los diferentes tipos de acondicionadores de señales, estudiar el funcionamiento de estos a través de un análisis matemático. Determinar el que podría ser de mayor utilidad para tu producto integrador. El alumno desarrollara un acondicionador de señal para su producto integrador Identificar qué tipo de implementación es la que se llevara a cabo dependiendo del tiempo que se tenga estimado para el proyecto. Evidencia requerida Proyecto Reporte Contenidos El acondicionador de señal estará hecho para el producto0 integrador para que no haya complicaciones en el funcionamiento del producto integrador. Cuantos tipos de acondicionadores de señal hay y su el análisis matemático y conclusiones de cada uno, así como ejemplos y ejercicios resueltos. Actividades El proyecto es un prototipo del cual tendrá que acoplar la señal que monitoreara el producto integrador, ya sea para aumentar su capacidad de adquisición de datos o optimizar su velocidad de respuesta, o la eliminación de ruidos en las lecturas del sistema Dentro del reporte vendrán los tipos de acondicionadores de señal. También vendrá información detallada de la realización del acondicionador de señal y de su análisis matemático Se realizara una conclusión de cada tipo de acondicionador de señal así con del acondicionador de Recursos y Medios Libros, computadora, Software, material didáctico. y Criterios de evaluación Proyecto: Funcionamiento. Entrega a tiempo Reporte: Contenido correcto Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo Formato de tareas.

9 9 señal que se realizo Unidad temática 5: Multiplexado. Competencias particulares: Identificar los diferentes tipos de técnicas de multiplexado de señales, y su implementación a través de métodos matemáticos, y ver cómo implementarlo a nuestro producto integrador. Elementos de Competencia Distinguir los diferentes tipos de técnicas de multiplexado de señales, estudiar el funcionamiento de estos a través de un análisis matemático. Determinar el que podría ser de mayor utilidad para tu producto integrador. El alumno desarrollara las competencias para la implementación en las sistemas de multiplexado de señales, y su integración en el perfil laboral. Evidencia requerida Ensayo Contenidos El ensayo contara con diferentes técnicas de multiplexada, su análisis matemático en ejercicios y ejemplos, y conclusiones sobre cada tipo de técnica de multiplexado, y su utilidad e implementación para nuestro producto integrador Actividades Se realizara una investigación sobre las diferentes técnicas de multiplexado, después se sacaran ejemplos matemáticos sobre cada tipo de técnica de multiplexado, para luego resolver ejercicios matemáticos, se sacara conclusiones de cada tipo de técnica de multiplexado. Definiremos que técnica de multiplexado será la que utilizaremos en el producto integrador Recursos y Medios Libros, computadora, Software, material didáctico. y Criterios de evaluación Proyecto: Contenido correcto Correcta ortografía Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo.

10 10 Unidad temática 6: Convertidores Analógico Digita y Digital Analógico. Competencias particulares: Identificar las diferencias entre un convertidor analógico digital y un convertidor digital analógico, y saber cual debemos usar para nuestro producto integrador. Elementos de Competencia Definir que es un convertidor analógico digital. Realizar un análisis para la realización del convertidor analógico digital. Determinar el número de bits del convertidor. Realizar la simulación del convertidor por medio de software simulación de circuitos. Implementar en físico el convertidor. Evidencia requerida Proyecto Reporte Contenidos Los convertidores cambiaran los datos de la señal recibida de analógica digital y de digital a analógica El reporte vendrá con la realización de ambos convertidores, el número de bits, los parámetros de información, ejemplos de Actividades Se realizara un análisis lógico para el diseño de ambos convertidores después se definirá los bits de los convertidores, se realizara una simulación de los convertidores, se implementaran los convertidores en físico. Se realizara una investigación sobre los convertidores analógicodigital y digital analógico, y su método de diseño, se documentara en análisis de diseño de ambos convertidores, se elegirá Recursos y Medios Libros, computadora, Software, material didáctico. y Criterios de evaluación Proyecto: Secuencia Lógica Funcionamiento Entrega a tiempo Reporte: Secuencia Lógica Contenido correcto Conclusiones Referencias bibliográficas Entrega a tiempo Formato de tareas.

11 11 Definirá que es un convertidor digitalanalógico. Realizar un análisis para la realización del convertidor digitalanalógico. Determinar el número de bits del convertidor. Realizar la simulación del convertidor por medio de software simulación de circuitos. Implementar en físico el convertidor. Los convertidores son una parte vital de los sistemas de adquisición de datos ya que estos se encargan de traducir las variables físicas en datos y viceversa. Por medio de los convertidores, la implementación del razonamiento lógico digital para su creación. Los pasos a seguir para su creación y las imágenes de los resultados de las simulaciones y el armado del circuito. Conclusiones de cada convertidor, y conclusión acerca del convertidor que se va a utilizar para el producto integrador. una para nuestro producto integrador, justificara el por qué se utilizó el respectivo convertidor, y se realizará una conclusión sobre cada tipo de convertidor.

12 12 convertidores podemos comunicar un gran número de información. Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Desarrollo y Análisis Matemático de cada Técnica de Filtrado 2.5 % Desarrollo de Filtros Activos y Pasivos 5 % Desarrollo de Modelos y Presupuestos de Error 2.5 % Diseño e Integración de un Acondicionador de Señal 5 % Desarrollo de las Técnicas de Multiplexado Utilizadas en los Sistemas DAQ y la integración Física de una aplicación 5 % Diseño e Integración de un Convertidor AD y uno DC 5% Diseño e Integración de un Sistema DAQ utilizando un Microcontrolador 5% Examen Medio Curso 10% Examen Ordinario 10 % Producto Integrador 50 % Producto integrador de aprendizaje: Al finalizar la unidad de aprendizaje el estudiante elaborará un proyecto donde, haya un sistema de adquisición de datos en los que el alumno utilizara lo aprendido en las unidades temáticas, e involucre todas las etapas vistas del proyecto. En documentación como portafolio todo hecho correctamente y colocando una parte de anexos en donde se encuentre todas las revisiones previas, y se realice una presentación del proyecto físico, como prototipo. Bibliografía y hemerografía: Libro: Autor: Editorial: Mecatronica Sistemas de Control Electrónico en Ingeniería Mecánica y Eléctrica. W. Bolton Quinta Edicion, Alfaomega

13 13 Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Libro: Autor: Editorial: Computer Based Data Acquisition Systems James I. Taylor Instruments Society of America Microprocessors in Instruments and Control Robert J. Ribero John Wiley & Sons Inc. Instrumentación Virtual Adquisición, Procesado y Análisis de Señales Olive, Joaquim; Sánchez, Francesc; Prat, Jordi; Biel, Domingo; Manuel, Antoni Ediciones UPC, Alfaomega Sistemas SCADA Rodríguez, Aquilino Marcombo, Alfaomega Perfil del docente: Grado de Maestría y/o Doctorado. Ficha bibliográfica del profesor

14 14 M.C. ANTONIO CAYETANO LOZANOGARCIÁ. JEFATURA DE ACADEMIA DE BIODISPOSITIVOS DR. FRANCISCO EUGENIO LOPEZ GUERRERO JEFATURA DE DEPARTAMENTO DE MECATRONICA M.C FRANCISCO JAVIER DE LA GARZA COORDINACIÓN GENERAL ACADEMICA DE MECATRONICA DR.ARNULFO TREVIÑO CUBERO SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA