Física (plan 2002) 2021-2

Optativas, Adquisición y Procesamiento de Señales

HORARIO DE CLASE SINCRÓNICA

Ma, Ju 10-13

Salón de Skype: http://join.skype.com/QE0IjdjJDknT

Recursos de la clase: https://drive.google.com/drive/u/0/folders/0AL0nUCg-ignHUk9PVA

Encuesta de materiales y conocimientos previos: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeqhmAShF6PojqeMPD9c7NPCXOLsXTIdVQiQJBnn3kdVuywXA/viewform

Previsiones generales

Público objetivo

Todo aquel estudiante, sin importar su carrera, que esté interesado en captura, manipulación e interpretacion de datos en temas de electrónica, audio, sismógrafos, registros de mareas, sondas de viento solar, instrumentación científica, etc... Es decir, temas prácticos aplicables en cualquier centro de trabajo. El único prerrequisito indispensable es entender los temas de Cálculo II, lo demás está autocontenido y el curso se irá adaptando a los conocimientos previos de los alumnos: El objetivo máximo es que se aprenda a hacer algo nuevo.

Formato

6 horas a la semana en videoconferencia por Skype, divididas en sesiones contínuas de 3 horas para la teoría/laboratorio de programación y 3 horas para el laboratorio de electrónica. La modalidad sincrónica es la recomendada, donde docentes y alumnos nos comprometemos a mantener un trabajo constante y ameno durante la jornada establecida; con esto evitamos el estrés que genera recibir asignaciones de trabajo a cualquier hora del día. Como apoyo a los que no tengan una conexión estable o un equipo de cómputo óptimo, se ofrece una modalidad asicrónica, donde las clases se quedarán grabadas y estarán disponibles en la misma conversación durante 30 días.

Evaluación

100% - Reportes breves en PDF que contengan esquemas, cálculos, capturas de pantalla, resultados y comentarios sobre el trabajo desarrollado durante la semana. Se anexarán las simulaciones, circuitos y scripts desarrollados en clase, según corresponda.

El tiempo que toma hacer un reporte no debe exceder los 15 minutos. Por rapidez recomendamos fuertemente redactarlos en Word; usa LaTex únicamente si lo manejas ágilmente.

100% - Tarea examen final.

La nota final será el máximo de ambas calificaciones.

Objetivos

Teoría/Lab. de programación

1. Adquirir las bases conceptuales y matemáticas de sistemas y señales.
2. Abrir y entender las cajas negras que son las herramientas de Matlab.
3. Adquirir la intuición y práctica para resolver problemas reales en poco tiempo.

Lab. de electrónica

1. Entender los parámetros básicos de sistemas de adquisición analógica y digital.
2. Adquirir un acervo de recetas electrónicas para adquisición de señales.
3. Aprender diseño profesional de PCB.
4. Conocer diversos procesos de manufactura profesional de PCB.

Temario

Teoría/ Laboratorio de Matlab

• Empleo de matemáticas simbólicas (Como en Wolfram) y cálculos numéricos (Como usamos Matlab comúnmente) .
• Elementos básicos de las señales.
• LTI y sistemas como ecuaciones diferenciales.
• Convolución y deconvolución.
• Series de Fourier.
• Transformadas de Fourier (CTFT,DTFT,DFT y FFT), Laplace y Z.
• Discretización y ventanas.
• Preprocesamiento de señales con FIR e IIR.
• Estadística pragmática.
• Auto correlación y crosscorrelation.
• Algotirmos en tiempo real en Arduino.
• *Modulación AM y FM
• *Wavelets.

*Si da tiempo

Se resolverán ejercicios a mano y se darán ejemplos en algún lenguaje de programación cómodo. Default: Matlab.

Laboratorio de Electrónica

• Simulación de circuitos.
• Fuentes de ruido.
• Amplificación.
• Filtros analógicos.
• Acondicionador de señales con amplificador, limitador y offset para Arduino.
• Analog to Digital Converters (ADC)/Digital to Analog Converters(DAC).
• Protocolos de comunicación serial, paralelo e inalámbricos.
• Diseño profesional de PCB en Proteus.
• Manufactura artesanal y masiva de PCB.
• Curso introductorio a NX para hacer casing con corte láser e impresión 3D.

Se usarán microcontroladores (e.j. Arduino, ESP-32 u otro) o ADC's+computadora (e.j. tarjeta de audio) para adquirir señales.

Opcional: Si deseas tener una buena experiencia con electrónica en casa, te recomendamos adquirir el siguiente material:

Nivel 1

• 1 Microcontrolador (Arduino nano, placa de desarrollo ESP-32) $50-150
• 1 Sensor analógico (Fotoresistor, potenciómetro, etc.) $1-20
• 1 Sensor digital (Humedad, lluvia, presión, temperatura, flama, pulso cardiaco, etc...) $ 50 - 250
• 1 Real time clock para Arduino. $50
• Protoboard y jumpers o alambre. $100

Nivel 2

• 2 Módulos micro USB y de jack 3.5cm. $40
• 1 Cable 3.5cm a 3.5cm. (Conocido popularmente como cable auxiliar) $15
• 2 Transistores BC337. $10
• 2 Op. amps TL074. $30
• Surtido de resistores y condensadores cerámicos. $120
• 5 Condensadores electrolíticos de 1uF-220uF. $20