Física Biomédica (plan 2015) 2021-1

Tercer Semestre, Instrumentación y Calibración

Información adicional del curso

· La plataforma que se utilizará es G-suite (google): classroom, meet, jamboard, drive.

· Los temas de los diferentes módulos se irán publicando conforme avance el semestre, los cuales incluirán videos, presentaciones, lecturas, ejercicios y tareas.

· El calendario de entrega de tareas, trabajos de investigación, se publicará durante el semestre.

· Se realizará sesiones de asesorías virtuales en horario de clase, (no habrá clases presenciales)

Plataforma: google classroom (código xe5b5uo)

Primera reunión.

Enlace: https://meet.google.com/lookup/abyrqirdjr

Fecha: martes 22 de septiembre 2020

Hora: 15:00

Entregables del curso

· Tareas

· Reportes

· Simulaciones

· Experimentos

Nota:

Sobre el método de evaluación:

Se realizarán evaluaciones, rúbricas, etc. de cada módulo (examen, quiz, video explicativo, trabajo de Investigación).

No habrá examen de recuperación.

Para tener derecho a examen global se debe tener al menos el 80% de los entregables del curso. La calificación del examen global únicamente se aplica al porcentaje teórico de la calificación final.

Presentación obligatoria de trabajos finales al terminar el curso.

El ingreso a las plataformas digitales se realizará con una cuenta institucional (@ciencias.unam.mx)

ADVERTENCIA: No es permitido el plagio. La primera vez se hará una llamada de atención. A partir de la segunda el alumno será acreedor a calificación reprobatoria del entregable.

Tiempo de entrega

Tareas y trabajos de investigación no se aceptarán después de las fechas establecidas para su entrega. Los reportes de los proyectos integrativos recibirán una penalización si no son entregados en las fechas establecidas, por lo que se descontarán 2 puntos de la calificación por cada día de atraso. Los reportes contarán con un formato que será indicado por los profesores.

Requisitos mínimos para obtener calificación aprobatoria del curso:

Promedio aprobatorio final de los 4 módulos (8).

· Promedio aprobatorio de los entregables

Desglose de la calificación final:

Prácticas y tareas tienen un 50 %

· Evaluación y/o rúbrica un 30 %

· Proyecto Final 20 %

Asesorías:

Los medios de comunicación para dudas serán los martes y jueves (durante las asesorías virtuales).

Objetivo principal: El alumno adquiera los conocimientos básicos necesarios para el análisis, diseño e instrumentación de sistemas eléctricos/electrónicos de acondicionamiento de variables físicas.

Objetivos específicos:

· El alumno pueda realizar el análisis del comportamiento de un circuito eléctrico/electrónico y sea capaz de expresarlo de manera clara.

· El alumno comprenda las características fundamentales de los diferentes sensores utilizados en la medición de variables y sea capaz de plantear de manera lógica la selección de un tipo de sensor particular de acuerdo a una aplicación específica.

· El alumno adquiera una metodología de trabajo que le permita realizar el planteamiento, análisis e implementación de una solución, de acuerdo con una problemáticas definida (médico/biológico).

Contenido temático:

Módulo 1

1. Instrumentación con Elementos Lineales (introducción circuitos eléctricos):

1.1. Magnitudes eléctricas básicas

1.1.1. Ley de Ohm

1.1.2. Ley de Coulomb

1.1.3. Diferencia de Potencial

1.1.4. Elementos Resistivos

1.2. Conexiones eléctricas básicas

1.2.1. Conexión en serie

1.2.2. Conexión en Paralelo

1.3. Métodos de análisis de circuitos eléctricos

1.3.1. Leyes de Kirchhoff (nodos y mallas)

1.3.2. Divisores de Voltaje

1.3.3. Divisores de Corriente

1.4. Características dinámicas de las señales eléctricas

1.4.1. Valor RMS

1.4.2. Promedio

1.4.3. Voltaje Pico

1.4.4. Voltaje pico a pico

1.4.5. Potencia eléctrica

Módulo 2

2. Instrumentación con Elementos No Lineales:

2.1. Elementos Pasivos (reactancia)

2.1.1. Capacitancia

2.1.2. Inductancia

2.1.3. Circuitos RC

2.1.4. Respuesta en el tiempo de circuitos RC y constantes de tiempo

2.2. Proyecto Integrativo Diseño de circuitos RC

2.2.1. Instrumento de aprendizaje: Osciloscopio y generador de funciones

2.2.2. Circuitos con elementos pasivos No Lineales

2.3. Elementos Activos (Introducción Semiconductores)

2.3.1. Diodos (rectificadores: media onda, onda completa)

2.3.2. Diodos Emisores de Luz

2.3.3. Transistores

Módulo 3

3. Física de los Transductores en Biomedicina:

3.1. Transductores y sensores (Principio físico y características)

3.2. Sensores resistivos

3.3. Sensores de Efecto Hall

3.4. Electrodos (Sensores de variables fisiológicas)

3.5. Aplicaciones de los transductores y sensores

Módulo 4

4. Diseño e instrumentación:

4.1. Introducción al álgebra de bloques

4.2. Fuentes dependientes

4.3. Modelo eléctrico del amplificador operacional

4.4. Características y modelo ideal

4.4.1. Lazo abierto

4.5. Amplificador Inversor, no inversor, buffer y restador

4.6. Amplificador de instrumentación

4.7. Otras configuraciones utilizadas en sistemas de acondicionamiento de señales

4.7.1. Transimpedancia

4.7.2. Derivador e integrador

4.7.3. Filtros activos (primer orden)

4.7.4. Sumador

4.8. Diseño de un dispositivo de transducción y acondicionamiento (temperatura).

Módulo 5

5. Proyecto Final

Bibliografía sugerida:

1. Roben L. Boylestad, Introducción al análisis de circuitos, 12va Edición, Pearson.

J.M. Albella Martínez D., Fundamentos de electrónica física y microelectrónica, Addison Wesley/Universidad Autónoma de Madrid, Madrid, España.

2. Storey, N., Electronics: A systems approach, 1992, Addison Wesley, GB.

Tietze, U., Schenk, Ch., 1991, Electronic circuits, design and applications, Springer Verlag,Alemania.

3. Coughlin, R.F., Driscoll, F.F., 1993, Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales, Prentice Hall Hispanoamericana.

4. S.A. Allocca, J.A., 1984, Transducers theory and applications, Reston Publishing Co., A Prentice Hall.

5. Diefendefer, A.J., 1984, Instrumentación electrónica, Nueva Editorial Interamericana.

6. Pallas, A.R., 1994, Sensores y acondicionadores de señal, segunda edición, Marcombo

7. Millman, J., 1991, Microelectrónica, 6a edición, Hispanoeuropea, Barcelona.

8. M.J. Usher and D.A. Keating,. Sensors and Transducers Characteristics, Applications,Instrumentation, Interfacing 2nd Edition, Department of Cybernetics, University of Reading.

9. Butterworth-Heinemann, Measurement and Instrumentation Principles, 3rd Edition. 2001. ISBN0750650818].

10. Davidovits P. Physics in biology and medicine. 3rd ed. USA: Elsevier Inc; 2008.

11. Moore JH, Davis CC, Coplan MA, Greer SC. Building scientific apparatus. 4th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2009.

Anexos

http://news.stanford.edu/news/2012/march/online-courses-mitchell-030612.html

http://ocw.mit.edu/courses/experimental-study-group/index.htm