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Guía docente de la asignatura
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Guía docente de la asignatura
Asignatura INSTRUMENTACION Y SISTEMAS EMPOTRADOS
Materia Informática aplicada a entornos de producción
Titulación MASTER EN INFORMATICA INDUSTRIAL
Plan 543 Código 53770
Periodo de impartición 2ª CUATRIMESTRE Tipo/Carácter OBLIGATORIA
Nivel/Ciclo MASTER Curso 1
Créditos ECTS 5
Lengua en que se imparte Castellano
Profesor/es responsable/s
del Valle González, María Isabel
González Sánchez, José Luis
Datos de contacto (E-mail, teléfono…)
del Valle González, María Isabel isaval@eii.uva.es
González Sánchez, José Luis jossan@eii.uva.es
Horario de tutorías Ver página web de la UVa
Departamento
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA
INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA
1. Situación / Sentido de la Asignatura
1.1 Contextualización
“Instrumentación y Sistemas Empotrados” es una asignatura de 5 ECTS que se imparte en el segundo cuatrimestre
del primer curso del Master en Informática Industrial. Se incluye dentro del módulo IAEP orientado al desarrollo de
aplicaciones informáticas dentro del ámbito de los sistemas de producción. En el mencionado ámbito existen
muchas herramientas y metodologías como por ejemplo la programación de robots, de autómatas lógicos
programables, de interfaces gráficas de sistemas de control, de comunicaciones entre aplicaciones y un largo
etcétera. Además este módulo contempla contenidos y competencias relativas a la normativa y gestión de un
proyecto informático dentro del ámbito industrial.
1.2 Relación con otras materias
Los alumnos que cursen esta asignatura deberán haber cursado previamente la asignatura “Fundamentos de
Electrónica”, en la que habrán adquiridos conocimientos básicos de electrónica digital y de electrónica analógica.
1.3 Prerrequisitos
No existen.
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2. Competencias
2.1 Generales
CG1 Capacidad para aplicar el método científico y los principios de ingeniería adecuados para formular y
resolver problemas complejos en el ámbito de la informática industrial.
CG2 Emprender el diseño, dirigir el desarrollo de soluciones de ingeniería y realizar la innovación apropiada en
entornos nuevos o poco conocidos, relacionando creatividad, originalidad, innovación y transferencia de tecnología
en el ámbito de la informática industrial.
CG5 Adaptarse a los cambios, siendo capaz de aplicar tecnologías nuevas y avanzadas, así como otros
progresos relevantes con iniciativa, espíritu emprendedor y responsabilidad social y ética.
2.2 Específicas
CE2 Conocimientos avanzados sobre la automatización, sus componentes, restricciones y métodos de control.
CE6 Conocimiento aplicado de instrumentación electrónica en entorno industrial.
3. Objetivos
Determinar los parámetros que caracterizan el comportamiento de un sistema electrónico de medida.
Analizar las características de algunos de los sensores más utilizados en la industria y evaluar su alcance en
aplicaciones prácticas, seleccionando los elementos más adecuados a las necesidades concretas de medida.
Diseñar los circuitos de acondicionamiento más adecuados a cada tipo de sensor y aplicación.
Utilizar un sistema de adquisición de datos para el desarrollo de un instrumento virtual mediante un software
específico de uso habitual en la industria (LabView).
4. Tabla de dedicación del estudiante a la asignatura
ACTIVIDADES PRESENCIALES HORAS ACTIVIDADES NO PRESENCIALES HORAS
Clases teórico-prácticas (T/M) 20 Estudio y trabajo autónomo individual 55
Clases prácticas de aula (A) 10 Estudio y trabajo autónomo grupal 20
Laboratorios (L) 20
Total presencial 50 Total no presencial 75
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5. Bloques temáticos1
Bloque 1: INSTRUMENTACION
Carga de trabajo en créditos ECTS: 2,5
a. Contextualización y justificación
La instrumentación es la técnica de medida, entendiendo como tal, la determinación del valor de una propiedad
física o magnitud por comparación con un estándar. La instrumentación electrónica se ocupa del diseño, la
construcción y la aplicación de los sistemas de medida basados en dispositivos electrónicos.
En este bloque temático se estudiará la estructura de los sistemas de medida, la selección de los diferentes
tipos de sensores y transductores y el diseño de los circuitos de acondicionamiento de las señales
proporcionadas por los sensores y se desarrollará un instrumento virtual utilizando un sistema de adquisición
de datos y el software específico de instrumentación Labview.
Este bloque temático contribuye de manera fundamental a desarrollar la competencia específica CE6:
”Conocimiento aplicado de instrumentación electrónica en entorno industrial” del plan de estudios, dado su
carácter de asignatura obligatoria.
b. Objetivos de aprendizaje
Comprender el proceso de medida de magnitudes físicas con medios electrónicos, distinguiendo las partes que
lo componen y los parámetros asociados. Conocer los principios físicos de funcionamiento de los sensores
más utilizados en la industria y los principales parámetros a considerar en su aplicación a sistemas de medida.
Interpretar la documentación técnica relacionada con los dispositivos empleados en los sistemas de medida.
Diseñar el acondicionador de señal más adecuado a cada aplicación. Seleccionar el sistema de adquisición de
datos en función de las prestaciones requeridas y adquirir destrezas a nivel de usuario en el manejo del
software específico de instrumentación Labview.
c. Contenidos
Introducción a los sistemas electrónicos de medida. Características y clasificación de los sensores.
Acondicionamiento de señales: amplificación, linealización, acondicionamiento para sensores resistivos,
capacitivos e inductivos. Sistemas de adquisición de datos: muestreo, muestreo y retención, cuantificación,
codificación, conversión A/D, conversión D/A.
d. Métodos docentes
MÉTODOS DOCENTES OBSERVACIONES
Método expositivo/Lección magistral Clase Aula
Resolución de ejercicios y problemas Clase Aula
Aprendizaje mediante experiencias Prácticas de laboratorio en grupos reducidos.
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e. Plan de trabajo
El bloque se organizará en los siguientes temas:
Tema Título del tema Teoría (horas)
Aula (horas)
Seminario (horas)
Laboratorio (horas)
1 Introducción a la Instrumentación y a los Sistemas de Medida
2,5
2 Transductores 5 2
3 Acondicionamiento de Señales 2,5 3
4 Sistemas de Adquisición y Procesado de Datos
2,5 7,5
TOTAL 12,5 5 7,5
La organización semanal de las actividades presenciales será la siguiente:
Semana Contenidos Teoría (h)
Aula (h)
Seminario (h)
Laboratorio (h)
1
Temas 1, 2 y 3. 10
2
Tema 4.
Problemas.
Práctica de laboratorio
2,5
5
2,5
3
Práctica de laboratorio 0
5
TOTAL 12,5 5 7,5
f. Evaluación
En este bloque se empleará el procedimiento de evaluación continua que incluirá una prueba de teoría y
problemas (en la semana 3) y la valoración del trabajo desarrollado en el laboratorio.
Sólo para los estudiantes cuya evaluación continua sea insuficiente se realizará un examen global en las
fechas de convocatoria oficial del centro.
g. Bibliografía básica
• Miguel A. Pérez, Juan C. Alvarez, Juan C. Campo, Francisco J. Ferrero y Gustavo J. Grillo, “Instrumentación Electrónica“. Ed. Thomson.
• Ramón Pallás, “Sensores y acondicionadores de señal”, Ed. Marcombo.
• Antonio Mánuel, Jordi Prat, Rafael R. Ramos, Francesc J. Sánchez, “Problemas resueltos de
instrumentación y medidas electrónicas”, Ed. Paraninfo. h. Bibliografía complementaria
• Keith R. Cheatle, “Fundamentals of test measurement instrumentation”, ISA – Instrumentation, Systems, and Automation Society.
• Ramón Pallás, “Adquisición y distribución de señales”. Ed. Marcombo
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• P. P. L. Regtien, “Electronic Instrumentation”, VSSD.
• John G. Webster, “Measurement, instrumentation and sensors handbook CRC netbase” , CRC Press LLC.
• Alberto M. Fernández. “Instrumentación Electrónica: Transductores, acondicionadores de señal y sistemas de adquisición de datos”. Departamento de Publicaciones de la E.U.I.T. de Telecomunicación de Madrid.
• Alberto M. Fernández. “Transductores y Acondicionadores de señal”. Departamento de Publicaciones de la
E.U.I.T. de Telecomunicación de Madrid.
• Harry H. Norton. “Sensores y analizadores”. Ed. Gustavo Gili S.A.
• Jesús Díaz; José A. Jiménez y Francisco J. Meca, “Introducción a la Electrónica de Medida I “. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alcalá de Henares.
• Jesús Díaz; José A. Jiménez y Francisco J. Meca, “Introducción a la Electrónica de Medida II “. Servicio de
Publicaciones de la Universidad de Alcalá de Henares.
• “Practical design techniques for sensor signal conditioning” Analog Devices.
• Walt Jung ,“Op Amp Applications handbook”, Elsevier.
• Walt Jung ,“Amplificadores operacionales integrados”, Eld. Paraninfo.
• “Analog-Digital conversion”. Analog Devices.
• Miguel A. Pérez García, “Instrumentación Electrónica, 230 problemas resueltos”, IBERGACETA Publicaciones.
• Notas técnicas y de aplicación de diversos fabricantes.
i. Recursos necesarios
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Bloque 2: SISTEMAS EMPOTRADOS
Carga de trabajo en créditos ECTS: 2,5
a. Contextualización y justificación
Este bloque, impartido en el máster de Informática Industrial, proporciona una visión práctica de la aplicación
de los sistemas empotrados, basados en microcontroladores y microprocesadores, al control de sistemas.
b. Objetivos de aprendizaje
Al concluir la asignatura el estudiante debe ser capaz de: Especificar y desarrollar un proyecto de ingeniería que intente dar respuesta a un problema sencillo de
control de robots manipuladores
Desarrollar una búsqueda de información relevante sobre un tópico de forma autónoma
Defender un trabajo propio de forma argumentada, con el uso de herramientas multimedia y de documentos escritos justificativos
Argumentar una toma de decisiones ante un auditorio reducido
Realizar documentación técnica que permita afianzar una exposición oral
Validar información recogida a través de diferentes canales
Adquirir información de sensores y controlar actuadores mediante sistemas empotrados
c. Contenidos
1. Diseño de la arquitectura de control de un robot manipulador. Movimiento eje a eje, movimiento
sincronizado.
2. Análisis de la cinemática de un robot; elaboración de modelos; resolución de los problemas cinemáticos directo e inverso. Interpoladores de trayectorias.
3. Programación de módulos de control en entorno operativo de tiempo real.
4. Aplicación práctica de sistemas empotrados en Arduino y Raspberry PI
d. Métodos docentes
MÉTODOS DOCENTES OBSERVACIONES
Método expositivo/Lección magistral Clase Aula
Resolución de ejercicios y problemas Clase Aula
Aprendizaje mediante experiencias Prácticas de laboratorio.
e. Plan de trabajo
El bloque se organizará en los siguientes temas:
Tema Título del tema Teoría (horas)
Aula (horas)
Seminario (horas)
Laboratorio (horas)
1 Diseño de software y simulación 2.5
2 RtLinux. Programación modular y desarrollo de la arquitectura de control
5 2.5 5
3 Arduino y Raspberry PI 2.5 2.5 5
TOTAL 10 5 10
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f. Evaluación
En este bloque se empleará el procedimiento de evaluación continua que incluirá la presentación del diseño y
la valoración del trabajo desarrollado en el laboratorio.
g. Bibliografía básica
• Barrientos, A., Peñín L.F., Balaguer C. y Aracil R. "Fundamentos de robótica". Editorial McGraw-Hill. 2010.
• Corke P. Robotics, Vision and Control - Fundamental Algorithms in MATLAB, volume 73 of Springer Tracts in Advanced Robotics. Springer
• Lee E. A., Seshia, S. A. Introduction to Embedded Systems - A Cyber-Physical Systems Approach,
LeeSeshia.org, 2014.
• Even Upton, Gareth Halfacree. Raspberry PI. Guia de Usuario. Anaya
• Arduino. Arduino. http://www.arduino.cc/ h. Bibliografía complementaria
• Craig, J. Introduction to robotics: mechanics and control. Addison-Wesley series in electrical and computer engineering: control engineering. Pearson/Prentice Hall, 2005.
i. Recursos necesarios
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6. Temporalización (por bloques temáticos)
BLOQUE TEMÁTICO CARGA ECTS PERIODO PREVISTO DE DESARROLLO
INSTRUMENTACIÓN 2,5 Semanas 1 a 3 del segundo cuatrimestre
SISTEMAS EMPOTRADOS 2,5 Semanas 3 a 5 del segundo cuatrimestre
7. Tabla resumen de los instrumentos, procedimientos y sistemas de evaluación/calificación
BLOQUE ACTIVIDAD PESO EN LA NOTA FINAL
OBSERVACIONES
Instrumentación
Laboratorio 30% Informes de prácticas.
Exámenes 70% Examen de teoría y problemas.
Sistemas Empotrados
Laboratorio 20% Presentación del diseño software
Laboratorio 80% Informes de prácticas y presentación de resultados
Tanto en la convocatoria Ordinaria como en la Extraordinaria
8. Consideraciones finales