La asignatura de Instrumentación Electrónica, es de naturaleza interdisciplinar, y forma parte del Módulo de Tecnología Específica Electrónica Industrial y Automática de la que también forman parte: Electrónica Analógica, Electrónica Digital, Electrónica de Potencia, Sistemas Electrónicos Digitales, Automatización Industrial, Informática Industrial, Robótica, Regulación Automática y Tecnología Electrónica.

Por estas razones es un aspecto importante, para que no existan ni solapamientos innecesarios ni lagunas en el contenido de la asignatura, el proporcionar a los alumnos unos conocimientos adecuados para la asimilación y profundización de otras asignaturas del grado a la vez que es conveniente analizar adecuadamente aspectos que han sido introducidos en otras asignaturas pero que adquieren particularidades propias. Dichos conocimientos previos se pueden clasificar de la siguiente forma:

• Asignaturas con las que coexiste temporalmente: Sistemas Electrónicos Digitales, Robótica y Automatización Industrial.

• Asignaturas de cursos anteriores: Fundamentos de Tecnología Eléctrica, Electrónica Industrial.

• Asignaturas previas del mismo curso: Electrónica Analógica, Electrónica Digital y Tecnología Electrónica.



En esta asignatura se aborda el estudio de los circuitos y sistemas electrónicos aplicados en la medida, monitorización y registro de diversas magnitudes físicas en los sistemas electrónicos industriales.

La Instrumentación Electrónica es la parte de la tecnología electrónica que se ocupa de la medición de cualquier magnitud física del mundo real (temperatura, luz, nivel ...), de la conversión de la misma a magnitudes eléctricas y de su tratamiento mediante sistemas electrónicos para proporcionar la información adecuada a un sistema de monitorización/control, a un operador humano o a cualquier combinación de los anteriores. Para ello, se utilizan sensores electrónicos que nos permiten medir las diferentes magnitudes presentes en la naturaleza en conjunción con el adecuado diseño de la circuitería electrónica asociada a los sensores de tal forma que la señal así obtenida sea fácil de utilizar por los sistemas electrónicos de control.

La Instrumentación Electrónica tiene su campo de aplicación en numerosas actividades relacionadas con la industria donde la electrónica se ha incorporado de forma masiva y donde se hace uso de ella de forma intensiva (cualquier sistema automatizado de producción es un buen ejemplo de ello). Es más, en nuestro día a día también se hace uso de esta disciplina de forma habitual. Basta mencionar, por ejemplo, la creciente presencia de la electrónica en los automóviles actuales (ABS, sensores de lluvia, ...), o en nuestras casas (sistemas de detección de incendios/humos, control de temperatura, ...)

El trabajo que desarrollará el alumno en esta asignatura le dotará de conocimiento acerca de sensores electrónicos de amplia difusión en el ámbito industrial, así como del diseño de circuitería electrónica para el tratamiento específico de la señal recogida con los sensores.





La asignatura Instrumentación Electrónica se puede ver como una continuación natural del estudio de los sistemas de medida de magnitudes físicas por medios electrónicos que ya se ha abordado en parte en la asignatura Tecnología Electrónica del primer cuatrimestre del tercer curso del Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática.

Por otra parte, en esta asignatura se aplican los fundamentos de electrónica general, electrónica analógica y electrónica digital adquiridos en asignaturas previas del grado (Electrónica Industrial, Electrónica Analógica y Electrónica Digital) y se ha de partir de bases sólidas de física, matemáticas y tecnologías fundamentales (asignaturas de primer y segundo curso). Es positivo también contar con conocimientos previos de algún lenguaje de programación (asignatura Informática Industrial del primer cuatrimestre). Cualquier deficiencia en estos conocimientos previos se ha de intentar cubrir cuanto antes con esfuerzo adicional de cara a poder avanzar con la asignatura.

En el mismo cuatrimestre se imparten las asignaturas de especialidad Electrónica de Potencia y Sistemas Electrónicos Digitales, resulta también positivo establecer relaciones con estas asignaturas puesto que un sistema electrónico típicamente combina aspectos de captación y tratamiento de señales (Instrumentación Electrónica), proceso digital (Sistemas Electrónicos Digitales) y actuación o conversión de energía (Electrónica de Potencia).

La competencia específica a adquirir con la asignatura es: "Conocimiento aplicado de instrumentación electrónica"

SUBCOMPETENCIAS ESPECIFICAS

I1. Identificar y emplear con rigor de conceptos como: Magnitud, variable, señal, ruido, relación señal-ruido, etc. y los relacionados con las propiedades de una medida: error, exactitud, precisión, veracidad, incertidumbre.

I2. Demostrar conocimiento de los amplificadores de instrumentación aplicables en la amplificación de señales derivadas de sensores a nivel de análisis, especificación y diseño de estos circuitos.

I3. Demostrar capacidad de diseño de circuitos de filtro activo aplicables en el acondicionamiento de señales derivadas de sensores e instrumentación.

I4. Diferenciar y explicar los procesos fundamentales (muestreo, discretización, etc.) involucrados en la conversión de señales analógicas en variables digitales, las imperfecciones y errores que se pueden generar en esos procesos y las técnicas aplicables para mantener limitados esos errores.

I5. Demostrar conocimiento de las técnicas de conversión analógico-digital y las características a tener en cuenta en la elección de un determinado dispositivo o circuito de conversión analógico-digital.

I6. Definir y desarrollar aplicaciones de instrumentación virtual con el entorno Labview.

I8. Diferenciar y explicar los principios y técnicas de proceso digital y de comunicación de datos aplicables en sistemas de instrumentación.

I9. Diferenciar y explicar los tipos interferencias que pueden afectar a un sistema de instrumentación, origen, caminos de acoplamiento y efectos sobre el sistema y las técnicas aplicables para mitigar esos efectos negativos sobre el sistema.

I10. Manejar con soltura y criterio los instrumentos más habituales del entorno de la electrónica industrial. Destreza en el uso de técnicas experimentales de Instrumentación Electrónica en el laboratorio.

Se trabajan también las siguientes COMPETENCIAS TRANSVERSALES:

FB7 Aplicar las estrategias propias de la metodología científica para resolver problemas: realizar observaciones con conciencia del marco teórico e interpretativo que las dirige; analizar la situación problemática cualitativa y

cuantitativamente, plantear hipótesis y soluciones utilizando los modelos adecuados.

FB8 Comunicar adecuadamente los conocimientos, procedimientos, resultados, destrezas y aspectos inherentes a las materias básicas de la ingeniería, utilizando el vocabulario, la terminología y los medios apropiados.

FB9 Trabajar eficazmente en grupo integrando capacidades y conocimientos para adoptar decisiones en el desarrollo de las tareas propuestas.

FB10 Adoptar una actitud responsable, ordenada en el trabajo y dispuesta al aprendizaje, desarrollando recursos para el trabajo autónomo.

OBJETIVOS FUNDAMENTALES DE APRENDIZAJE

O1. Capacidad para especificar un sistema de instrumentación para captación y proceso de variables asociadas a una magnitud física, estableciendo propiedades de la medida, parámetros de calidad, robustez y prestaciones.

O2. Capacidad para discutir, defender y contrastar esa especificación

O3. Capacidad para diseñar, desarrollar y poner en marcha un circuito amplificador, acondicionamiento y filtrado para sensores de magnitudes físicas.

1. Introducción a la instrumentación electrónica: Se estudiará el campo de aplicación del cual se ocupa la Instrumentación Electrónica, comprendiendo su situación en el diseño global de los sistemas electrónicos y haciendo especial hincapié en sus múltiples y diversos campos de actuación.

2. Amplificación: Se estudiarán los diferentes tipos de amplificadores más utilizados en la Instrumentación electrónica, así como las limitaciones de estos.

3. Sensores: Se analizarán y estudiarán diferentes tipos, características y propiedades de los transductores electrónicos existentes actualmente en el mercado para la medida de las principales variables de interés que rigen los procesos industriales y el acondicionamiento de los mismos. La mejora de la calidad de la señal recogida con los transductores es el objeto de estudio de este tema. Se analizarán los circuitos más ampliamente utilizados en la Instrumentación Electrónica, así como soluciones de acondicionamiento específicas para determinados transductores.

4. Filtrado: Se estudiarán de manera teórica las diferentes clasificaciones de filtros y posteriormente el tema se centrará en filtros analógicos activos.

5. Conversión Analógica-Digital y Digital-Analógica: Sistemas de adquisición de datos. La existencia de sistemas basados en PC para el control y monitorización de procesos está basada en las estrategias de conversión analógico-digital y digital-analógica que se analizarán en este capítulo, incluyendo a tal efecto chips

comerciales de tipo DAC y ADC. Se estudiarán así mismo los errores producidos en las conversiones: aliasing, cuantificación, etc.

6. Interferencias, ruido y compatibilidad electromagnética: En este tema se dará una pequeña introduccíon a las diferentes fuentes de interferencia y como tratarlas.

Durante el curso académico se irán desarrollando Prácticas de Laboratorio relacionadas directamente con los temas anteriormente indicados.

Una de las prácticas se enmarca dentro de un proyecto I3KD: Se propone una práctica para analizar la problemática de la lectura de la temperatura ambiental utilizando diferentes tipos de sensores. En función del rango de temperaturas a medir, los cambios de temperatura más o menos repentinos o la precisión deseada se requerirán sensores diferentes. El alumnado debe seleccionar dos o tres sensores y hacer el acondicionamiento de los mismos para su visualización mediante un ordenador donde se visualizará en el entorno de LabVIEW utilizando tecnología de National Instruments. Se compararán los resultados obtenidos para diferentes sensores para elegir el sensor que se adecúe mejor. Esta actividad se centrará en Objetivo de Desarrollo Sostenible ODS3 (Salud y bienestar).

La metodología docente empleada utiliza los siguientes tipos de docencia: magistral, prácticas de aula y prácticas de laboratorio.



Horas de prácticas de laboratorio 15

Horas de prácticas de aula 15

Horas de clase magistral 30

Horas de trabajo autónomo totales 90



En la modalidad magistral y de prácticas de aula se impartirán exposiciones por parte del docente de tal modo que los conceptos teóricos sean asimilados por el alumnado de la forma más natural posible. Evidentemente, se utilizarán asimismo metodologías activas para la enseñanza como el aprendizaje basado en problemas. La resolución de los mismos se realizará de forma participativa, individualmente o en grupo, lo que permitirá profundizar en el conocimiento de la materia. En las prácticas de laboratorio se desarrollarán trabajos experimentales para adquirir conocimientos y destrezas de las técnicas de medida empleadas en la asignatura. Con todo ello se persigue que los y las estudiantes interioricen su aprendizaje y las formas de mejorarlo.

• Sistema de Evaluación Continua
• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 80
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 20

El método de evaluación para todo el alumnado será el de evaluación continua, constando de dos items: 1) 80% de la nota asociada a la prueba final (examen), 2) 20% de la nota asociada a la asistencia y aprovechamiento activo de las prácticas de laboratorio (la asistencia a las prácticas de laboratorio en el horario propuesto por la Escuela es obligatoria) y a entregables/tareas dirigidas (problemas, trabajos de mayor complejidad) que pueden incluir defensa oral. La entrega de los trabajos es obligatoria en las fechas señaladas por el profesorado.

Es obligatorio aprobar (obtención del 50% de los puntos de cada item) de forma independiente cada uno de los dos ítems anteriores para aprobar la asignatura. En caso de no cumplir esta condición se suspenderá la asignatura (nota final = la más baja de las notas correspondientes a los 2 items).

Cuando se cumpla que cada uno de ellos esté aprobado individualmente, la calificación final se obtendrá de la suma ponderada de las calificaciones obtenidas en los items indicados.

Si se supera el ítem de prácticas de laboratorio se conservará la calificación obtenida en el mismo hasta la convocatoria extraordinaria. De la misma manera si se supera la parte de la prueba escrita, su nota se guardará para la convocatoria extraordinaria.

En caso de NO ASISTIR a las prácticas de laboratorio y/o de NO ENTREGAR a su debido tiempo los trabajos propuestos se SUSPENDERÁ la asignatura independientemente de la nota que el alumno/a pueda obtener en el examen (nota final = 1 punto).

Si un o una estudiante realiza durante el curso la evaluación continua pero no se presenta a la prueba final su nota será suspenso y se corresponderá con la suma ponderada de los ítems considerando una nota de 0 en el ítem de prueba final.



En caso de que algún estudiante desee acogerse a la evaluación final deberá presentar al profesor de teoría dentro del periodo de las nueve primeras semanas del cuatrimestre un escrito impreso firmado indicando su intención de realizar esta prueba final.

Esta prueba final evaluará todas las competencias. Consiste en un examen que cubre toda la asignatura y se ha de aprobar en su conjunto. Tras aprobar dicho examen, se ha de realizar examen de laboratorio que incluirá programación en Labview y manejo de aparatos de instrumentación electrónica.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente.

La evaluación extraordinaria será equivalente a la evaluación final en la convocatoria ordinaria. Consiste en un examen que cubre toda la asignatura y se ha de aprobar en su conjunto. Tras aprobar dicho examen, se ha de realizar examen de laboratorio que incluirá programación en Labview y manejo de aparatos de instrumentación electrónica.

La no presentación a las pruebas en convocatoria extraordinaria suponen renuncia a dicha convocatoria y calificación de No Presentado.



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente

-Entorno de programación Labview en la versión instalada en los ordenadores de laboratorio.
-Instrumentación de puesto de trabajo en laboratorio: fuentes de alimentación, generador de funciones, multímetro, osciloscopio y tarjeta de adquisición de datos instalada en ordenador, con control desde Labview.
-Hojas de datos y notas de aplicación de fabricantes que se recomienden en clases.
- Curso de la asignatura en la plataforma eGELA incluyendo documentación de la asignatura y programa completo de actividades prácticas.

Bibliografía básica

1. M. A. Pérez García y otros. "Instrumentación Electrónica" .Editorial Thomson-Paraninfo.

2. Ramón Pallas Areny. "Sensores y acondicionadores de señal". Editorial Marcombo

3. Balcells y otros. "Interferencias electromagnéticas en sistemas electrónicos". Editorial Marcombo.

Bibliografía de profundización

1. Ramón Pallas Areny ."Adquisición y distribución de señales". Editorial Marcombo
2. J. Díaz, J. A. Jiménez y F. J. Meca, Introducción a la electrónica de medida, Univ. de Alcalá, 1998.
3. M. H. Rashid, Circuitos microelectrónicos. Análisis y Diseño, Ed. Thomson, 2002.

Revistas

1. Instrumentation Newsletter. National Instruments
2. IEEE instrumentation & measurement magazine
3. Automática e Instrumentación . Cetisa / Boixareu Editores. Barcelona.

Direcciones web

- www.sensorsportal.com
- www.sensorsmag.com
- www.ti.com
- www.amidata.es
- es.farnell.com
- www.ni.com
- www.ieee-ims.org