Física (plan 2002) 2022-2

Optativas, Temas Selectos de Electrónica e Instrumentación I

Temas Selectos de Electrónica e Instrumentación I

Facultad de Ciencias, UNAM

Semestre 2022-2

Profesores

Dra. Donají Xochitl Cruz López

Fís. Valente Vázquez Velázquez

Ayudantes

Fís. Alondra Jazmín Tapia de la Rosa

Lic. en C. C. Ricardo López López

Sobre la clase

La asignatura será impartida de manera bimodal, es decir, se ofrece la posibilidad de tomar la clase de manera tanto presencial (sujeto a cupo máximo) como virtual. El horario propuesto es martes y jueves de 11 a 2, sin embargo, en la primera sesión del curso puede discutirse un cambio de horario. El enlace a esta primera clase, será enviado a los estudiantes inscritos una hora antes de esta, en caso de no recibir el enlace, pedirlo a: xochitl.cruz@ciencias.unam.mx y/o valente@ciencias.unam.mx.

Las clases en línea serán vía zoom y la administración será a través de Classroom. En Zoom ingresar con su nombre y apellido mientras que en Classroom registrarse a la aula con su cuenta de ciencias.

Objetivo(s) del curso

La instrumentación científica es un área sumamente importante en el desarrollo científico y tecnológico de cualquier sociedad moderna, particularmente de México. Iniciar estudios en esta área permite comenzar a formar científicos que puedan generar conocimientos en metodología e instrumentación en diversas áreas científicas referentes a medición, análisis y modelado de comportamiento de las variables físicas respectivas. El objetivo del presente curso es conjuntar los conocimientos científicos adquiridos a lo largo de la carrera con la enseñanza de sistemas mecatrónicos para obtener sistemas automatizados que permitan realizar monitoreo, medición, análisis y modelado de variables físicas de interés, aprovechando estos conocimientos y aplicarlos conjuntamente con tecnologías de vanguardia como lo es el internet de las cosas (IoT), para ser empleadas en instrumentación científica.

Contenido Temático

1.- Introducción

2.- Modelado de sistemas físicos

3.-Teoría General de Sistemas

Sistemas

Señales

Funciones de transferencia

4.- Actuadores

Electromagnéticos

Motores

Neumáticos

Músculos poliméricos

5.- Sensores y transductores

Sensores de temperatura: termopar, electrónicos

Sensores de fuerza

Sensores de luz: fotodiodo, fotoresistencia, foto transductor

Sensores de Sonido

Sensores de presión

6.- Teoría de control

Sistema retroalimentado

Linealización, atenuación de perturbaciones,características frecuenciales

Sistemas PID

7.- Redes neuronales

Principios de operación

Aplicaciones en control

8.- Microcontroladores

Placas de desarrollo: Texas instrument, Arduino, NodeMCU ESP32

Sistemas de desarrollo integrado (IDE)

9.- Aplicaciones

Sistemas Automáticos

Sistemas robóticos

Inteligencia artificial

10.- Internet de las cosas (IoT) con aplicaciones a instrumentación científica

Protocolos de comunicación microcontrolador - sensor

Protocolos de comunicación con la nube

Programación de BOTS

Aplicaciones empleando sensores y actuadores

Sobre la evaluación

• Mini prácticas 50 %

El estudiante presentará a los profesores que el objetivo se haya realizado al 100 %, entregará los códigos debidamente comentados en Classroom.

• Proyecto final 50 %

El estudiante expondrá un cartel tipo congreso de la metodología implementada y los resultados obtenidos; de la misma manera, se entregarán los códigos realizados debidamente comentados junto con el cartel en Classroom.

Bibliografía básica

• Diefenderfer, A. J. (1986). Guía de instrumentación electrónica. México: McGraw-Hill.

• Baird, D. C. (1998). Experimentación: Una introducción a la teoría de mediciones y al diseño de experimentos (2nd ed.). México: Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A.

• Anderson, N. A. (2000). Instrumentation for process measurement and control. Berlin: Springer.

• Johansen Bertoglio, O. Introducción a la teoría general de sistemas. Limusa. 1982.

• Kendall, K. E. Análisis y diseño de sistemas. Prentice.1991

• Chris Nagy.Embedded Systems Design using the TI MSP430 Series. Elsevier Science.2003.

• Vetelino,J. Introduction to sensors. CRC Press.2011.

• Patranabis. D. Sensors and Transducers. PHI.2003.

• MSP430 Datasheet.

• Waher, Peter; Learning Internet of Things, Packt Publishing Ltd,2015.

• Chou, Timothy; Precision: Principles, Practices and Solutions for the Internet of Things, ed. Lulu.com; 2020.

Bibliografía complementaria

• Bolton, W. (2010). Mecatrónica: Sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica. Barcelona: Marcombo.

• Areny, R. P. (2007). Sensores y acondicionadores de señal (4th ed.). México: Alfaomega Grupo Editor, de C.V Cibergrafía:

• https://ti.com

• https://energia.nu

• https://www.arduino.cc/

• https://www.espressif.com/en/products/socs/esp32

• https://core.telegram.org/bots