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La asignatura esta dividida en cinco bloque temáticos. Cada bloque temático consta de unidades temáticas (temas) o lecciones que adaptan su contenido al calendario y horario previsto para la asignatura. El primer bloque temático está compuesto de una introducción a la asignatura, y de una primera lección. Aquí el alumno entra en contacto con la terminología propia de los sistemas de medida. Se introducen de forma abstracta el concepto de error y su clasificación. Consecuentemente, el análisis estadístico específico del proceso de calibración y ajuste de los datos medidos cierra este primer bloque temático. El segundo bloque temático, expone y desarrolla los distintos métodos y dispositivos para la transducción de señales desde dominios no eléctricos al dominio eléctrico, e introduce al alumno en la temática de interferencias y puesta a tierra. En todos los aspectos tratados la señal es vulnerable a las interferencias. Una vez la señal se encuentra en el dominio eléctrico, requiere de un acondicionamiento, que es función del tipo de transducción sufrida. El tercer bloque temático, lo constituye el procesado de la señal eléctrica (analógica y/o digital) a fin de extraer el valor de determinados parámetros característicos de la medida en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Aquí se profundiza en los instrumentos de medida electrónicos avanzados: el analizador lógico y el analizador de espectro. Un cuarto bloque temático independiente es necesario para abordar la complejidad, cada vez más creciente, de los sistemas de medida, la interconexión de instrumentos y sistemas de adquisición, la instrumentación remota y los sistemas de adquisición basados en tarjetas empotradas. En dos lecciones se recogen dos estándares de instrumentación, el IEEE-488 y el VXI. En el quinto y último bloque temático se desarrollan diversas aplicaciones. Aquí se presentan aplicaciones de los sistemas de instrumentación en la medida de parámetros relacionados con los sistemas de comunicación y control. Respecto al control se profundiza en la medida y control de temperaturas y en el uso de las galgas extensiométricas. La aplicación de la instrumentación a los sistemas de comunicación gira en torno al análisis espectral de los sistemas de radio digital. A continuación se desglosan los distintos bloques temáticos en las lecciones que lo componen. Bloque temático I.- Introducción a la Instrumentación Electrónica. (7 h) Tema 1.- Introducción a la asignatura y a los Sistemas de Medida Electrónica. Terminología. (2 h) Tema 2.- Análisis estadístico y calibración. Transductores y Acondicionadores. (5 h) Bloque temático II.- Interfaces de Entrada en Sistemas de Instrumentación y Sistemas de Adquisición de Datos. (4 h) Tema 3.- Interferencias, Pantallas y Blindajes. (2 h) Tema 4.- Masa y Puesta Tierra. (2 h) Bloque temático III.- Instrumentos Electrónicos Avanzados. (3 h) Tema 5.- Instrumentación Avanzada. (3 h) Bloque temático IV.- Interconexión de Instrumentos, Instrumentación Programada, Instrumentación Modular. (4 h) Tema 6.- El Estándar IEEE-488. (2 h) Tema 7.- El Bus VXI. (2 h) Bloque temático V.- Sistemas Electrónicos de Medida: Aplicaciones. (4 h) Tema 8.- Aplicaciones en Control y Comunicaciones. (4 h) El programa de la asignatura Instrumentación Electrónica, tal como se imparte actualmente en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación, se estructura en cinco bloques temáticos diferenciados e interrelacionados. La estructura funcional de un sistema de medida sirve de soporte y articulación de los bloques temáticos. El ordenamiento natural de los elementos temáticos en la estructura general del sistema de medida sirve como secuenciamiento del propio proceso enseñanza-aprendizaje. Se recorre el sistema desde la interfaz con el entorno. Se introducen los conceptos de transducción, acondicionamiento y transmisión, para finalizar con la cuantificación y medida. Los sistemas modulares de instrumentación, la interconexión de instrumentos y los estándares de instrumentación se interpretan como sistemas fundados en la estructura introducida. En un sentido amplio, la realización de una medida implica, pues, además de la adquisición de la información, realizada por el elemento sensor o transductor, también el procesado de dicha información y la presentación de resultados, de forma que puedan ser percibidos por nuestros sentidos. Cualquiera de estas funciones puede ser local o remota, implicando ello, en este segundo caso, la necesidad de transmitir la información. Este planteamiento de partida requiere incluir un bloque temático general de introducción a la Instrumentación Electrónica y los Sistemas de Medida donde además de presentar la estructura general de la asignatura, a través del concepto de sistema de medida, el alumno establece un primer contacto con el lenguaje de especificaciones. Aspectos tales como técnicas de medida y los errores asociados al proceso de medida son incorporados en este primer bloque temático. A pesar que el alumno estudia matemática estadística en un primer curso de complementos, se ha incorporado un apartado de análisis estadístico. La evaluación de la propagación del error de la medida sigue formulismos clásicos de la estadística, pero el conocimiento de las ecuaciones de error son específicas del tema. Por otra parte, el proceso de calibración y ajuste de un conjunto de datos requiere del conocimiento de test de bondad de ajuste específicos. La transducción de señales es un tema de obligatorio trato en cualquier sistema general de medida. Dos son las posibilidades de presentación de esta temática: la primera consiste en clasificarlos con arreglo al fenómeno físico que les sirve de base y la segunda en hacerlo por la magnitud de medida. A pesar que el primer enfoque no suele ser exhaustivo, sirve de introducción de esta singular temática y es más práctica, si lo que se desea es hacer un catálogo o guía de aplicaciones. Dado que la mayoría de los transductores no producen por sí mismos señales adecuadas deben, por tanto, ir acompañados de un circuito de acondicionamiento, que en muchos casos da lugar a un circuito integrado único. En el programa se pone igual énfasis en la presentación del transductor, como en el del circuito acondicionador. La transmisión de los resultados del acondicionamiento a través de un canal de comunicación convencional, es un problema que no posee ninguna singularidad desde el punto de vista del acondicionamiento de señales si la transmisión se hace de forma digital, que es lo más frecuente. En varias asignaturas de la carrera el alumno analiza la transmisión de datos analógica y digital. El problema de las interferencias es un tema con el que se encuentran continuamente todos los ingenieros de diseño. Es un tema que se suele tratar de forma teórica sobre los ruidos de tipo térmico en los componentes, el ruido de cuantificación, las interferencias en las telecomunicaciones, el ruido blanco, rosa, etc. En este programa se da una visión práctica sobre la generación, acoplamiento y recepción de interferencias electromagnéticas en los equipos, tanto analógicos como digitales. La creciente complejidad e integración de los equipos de medida supone un especial cuidado y atención en la selección de contenidos de aquellos temas relacionados con los equipos de instrumentación electrónica. En las lecciones dedicadas a la instrumentación avanzada se recogen los detalles de funcionamiento y manejo de los osciloscopios de gran ancho de banda, de los analizadores de señal y lógicos. La implantación de la norma IEEE-488 hace más de veinte años constituyó uno de los factores más importantes en el desarrollo de los sistemas de prueba y medida automáticos tanto en la industria como en los laboratorios. Actualmente, hay un creciente número de aplicaciones que por diversas razones no se adaptan de una forma perfecta a la instrumentación basada en la norma IEEE-488. En algunas de ellas no es suficiente la velocidad, en otras las dimensiones son inadecuadas y, finalmente, existen otras en donde el costo es prohibitivo. Una aproximación a esos problemas es el uso de instrumentación modular basada en tarjetas. En este programa se ha incorporado el estándar de instrumentación avanzada basada en tarjetas, el bus VXI, como solución a los problemas planteados en los sistemas de prueba y medidas automáticos basados en la norma IEEE-488. |
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