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Guía docente de la asignatura

Universidad de Valladolid1 de 8


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 [email protected]

González Sánchez, José Luis [email protected]

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.



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



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.



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



• 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



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



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



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

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