Física (plan 2002) 2022-1

Optativas, Temas Selectos de Electrónica e Instrumentación I

ACTUALIZACIÓN 26/08/21 (La clase será en turno matutino)

ACTUALIZACIÓN 28/08/21 (La grabación de la primera presentación está en el chat de Skype)

ACTUALIZACIÓN 01/09/21 (El horario definitivo es de 10 a 13, martes y jueves)

Primeras reuniones: Ju 26 y Ma 31 de Agosto @ 14 hrs.

Salón de Skype: https://join.skype.com/T3wB46x2CRDE

Encuesta de materiales y conocimientos previos: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdAhJ0J2EFFktxy4rh29JxjyPLCo5ar2RPhN06FOl0i8Ec2RA/viewform

HORARIO DE CLASE SINCRÓNICA

Ma, Ju. 10-13

Recursos de la clase: https://drive.google.com/drive/u/0/folders/0ANrQy4PU9zoLUk9PVA

Previsiones generales

Público objetivo

Todo aquel estudiante que se interese, sin importar su carrera, en la captura e interpretación de datos. Los temas que abordaremos incluyen audio, detectores de relámpagos/descargas eléctricas, datos de sondas espaciales, electrocardiógrafos y acondicionadores de señales. Se expondrán técnicas esenciales para la captura y procesamiento de datos que cualquier científico debe emplear, las cuales ahorran mucho tiempo al momento de trabajar con datos para una tesis o el servicio social. 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 que sirva para la vida profesional. Hemos tenido muy buenos resultados con alumnos de Física Biomédica y Ciencias de la Tierra, así que los invitamos a unirse.

Formato

6 horas a la semana en videoconferencia por Skype, divididas en sesiones continuas de 3 horas para el laboratorio de Matlab 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 asincrónica, donde las clases se quedarán grabadas y estarán disponibles en la misma conversación durante 30 días.

Evaluación

100% - Reportes breves semanales 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.

O

100% - Tarea examen final.

Objetivos

Lab. de Matlab

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. Desarrollar la intuición y práctica para resolver problemas reales en poco tiempo.

4. Aprender a administrar tus códigos en GitHub.

Lab. de electrónica

1. Entender los parámetros básicos de sistemas de adquisición analógica y digital.

2. Aprender 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

Laboratorio de Matlab

• Git y GitHub.

• Empleo de matemáticas simbólicas (Como en Wolfram) y cálculos numéricos (Como usamos Matlab comúnmente)

• Introducción a la importación y preprocesamiento de datos. (Muchos archivos .xlsx .txt .dat .raw....)

• Estadística pragmática.

• Elementos básicos de las señales.

• Descomposición espectral: Periodogramas y espectrogramas.

• Convolución y deconvolución.

• Preprocesamiento de señales con FIR e IIR.

• Discretización y ventanas.

• LTI y sistemas vistas como ecuaciones diferenciales.

• Auto correlación y crosscorrelation.

• Series de Fourier.

Laboratorio de Electrónica

• Data loggers y comunicación serial con microcontroladores.

• Uso responsable de baterías LiPo y Li-Ion.

• 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 casera y masiva de PCB.

Temas Complementarios

• Transformadas de Fourier (CTFT,DTFT y DFT), Laplace y Z.

• Algoritmos FFT en tiempo real en Arduino o ESP-32.

• Modulación AM y FM.

• Wavelets.

• Filtros digitales en tiempo real en Arduino o ESP-32.

• App designer de Matlab.

• Fuente bipolar casera ajustable.

• IoT con ESP32: Bluetooth, WiFi + Amazon Web Services.

Material

Si deseas tener una buena experiencia con electrónica en casa, te recomendamos adquirir los siguientes componentes:

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

• 1 Módulo de tarjeta microSD para Arduino. $20

• Protoboard y jumpers o alambre. $100

Nivel 2

• 2 Módulos micro USB y de jack 3.5cm. $40

• 1 Cable 3.5mm a 3.5mm. (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