Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2015/2016
Máster Universitario en Ingeniería Industrial por la Universidad Pública de Navarra
Código: 73212 Asignatura: Adquisición de datos y filtrado digital
Créditos: 3 Tipo: Optativa Curso: 2 Periodo: 1º S
Departamento: Automática y Computación
Profesorado:
AROCENA ELORZA, JOSE IGNACIO (Resp)   [Tutorías ]

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

Módulo de especialización en Electrónica Industrial/Ingeniería avanzada en Electrónica Industrial

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Descriptores

Adquisición de datos y tratamiento y filtrado digital de la señal. Enmarcada dentro del área de Ingeniería de sistemas y Automática.

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Competencias genéricas

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

 

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

 

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

 

CG1 - Capacidad para aplicar los aspectos científicos y tecnológicos de métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.

 

CG2 - Proyectar, calcular y diseñar productos, procesos, instalaciones y plantas.

 

CG4 - Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos

 

CG8 - Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares

 

 

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Competencias específicas

CEEI1: Capacidad para utilizar un sistema de adquisición de datos, y de diseñar e implementar mediante el mismo filtros y elementos de compensación de características no deseadas
 
CEEI5: Capacidad para analizar, diseñar y utilizar sistemas de adquisición avanzados para la medida de magnitudes físicas de interés industrial que
integren sensores convencionales, optoelectrónicos, y microelectrónicos con sus correspondientes interfaces para su utilización por sistemas de control
digitales.

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Resultados aprendizaje

 

 

RESULTADO DEL APRENDIZAJE 

 

CONTENIDO                                                                 

ACTIVIDAD FORMATIVA   INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN
Adquirir conocimientos básicos y experimentales para la utilización de un sistema de adquisición de datos. Descripción de un sistema de adquisición de datos; clases expositivas, prácticas de laboratorio, trabajo experimental prueba de respuesta larga. Otras pruebas  trabajo experimental
Conocer la necesidad del filtrado y los filtros más habituales para aplicaciones de control y de adquisición de datos.  Calibración y adaptación de señales; Filtros digitales (FIR, IIR, Kalman). clases expositivas, prácticas de laboratorio  prueba de respuesta larga. Otras pruebas  trabajo experimental
Saber diseñar e implementar filtros digitales lineales para minimizar el efecto de vibraciones y ruidos.  Filtros digitales (FIR, IIR, Kalman).   prácticas de laboratorio, trabajo experimental  Pruebas e informes de trabajo experimental
Saber calibrar dispositivos de medida y actuadores y compensar características no lineales  Calibración y adaptación de señales   prácticas de laboratorio, trabajo experimental  Pruebas e informes de trabajo experimental

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Metodología

METODOLOGÍA-ACTIVIDAD
HORAS PRESENCIALES
HORAS NO PRESENCIALES
A-1 Clases expositivas/participativas
15
 
A-2 Prácticas
15
 
A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos
 
 
A-4 Elaboración de trabajo
 
13
A-5 Lecturas de material
 
 2
A-6 Estudio individual
 
20
A-7 Exámenes, pruebas de evaluación
4
 
A-8 Tutorías individuales
6
 
 
 
 
TOTAL
40
35

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Relación actividades formativas-competencias/resultados de aprendizaje

 

 COMPETENCIA

 ACTIVIDAD FORMATIVA

CB10 CG1 CG2 CG4 CG8 CEEI1 CEEI5

 A-1 Clases expositivas/participativas

CB10 CG1 CG2 CG4 CG8 CEEI1 CEEI5

A-2 Prácticas

CB10 CG1 CG2 CG4 CG8 CEEI1 CEEI5

A-5 Estudio y trabajo autónomo del estudiante

CB10 CG1 CG2 CG4 CG8 CEEI1 CEEI5

 A-6 Tutorías y pruebas de evaluación

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Idiomas

castellano

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Evaluación

 

RESULTADO DEL APRENDIZAJE ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN PESO (%) CARÁCTER RECUPERABLE

 Adquirir conocimientos básicos para la utilización de un sistema de adquisición de datos.

 

Conocer la necesidad del filtrado y los filtros más habituales para aplicaciones de control y de adquisición de datos.

 

Saber diseñar e implementar filtros digitales lineales para minimizar el efecto de vibraciones y ruidos.

Prueba de Respuesta Larga- Examen  40%

Adquirir conocimientos experimentales para la utilización de un sistema de adquisición de datos.

 

Saber calibrar dispositivos de medida y actuadores y compensar características no lineales

pruebas e informes de trabajo
experimental
25%

Saber diseñar e implementar filtros digitales lineales para minimizar el efecto de vibraciones y ruidos.

 

Adquirir conocimientos experimentales para la utilización de un sistema de adquisición de datos.

otras pruebas e informes de trabajo experimental 35% NO

 

CONDICIONES PARA LA SUPERACIÓN DE LA ASIGNATURA.

  1. Será necesario aprobar (5) cada una de las pruebas recuperables para evitar el examen de recuperación
  2. El examen de recuperación se realizará únicamente sobre las partes no aprobadas de las pruebas recuperables y será necesario alcanzar un mínimo de 5.
  3. La calificación global (registrada en acta) se obtendrá de  la suma ponderada de la notas de los resultados de las pruebas recuperables, siempre y cuando hayan aprobado (5) cada una ellas,  a la que se sumará la nota ponderada del labotario: Nota final=nota de pruebas teóricas aprobadas x 65% +nota trabajo x 35%. debiendo alcanzar como mínimo el 5.
  4.  En el caso de que en alguna de las pruebas recuperables no se haya alcanzado la calificación mínima de 5, se aplicará la misma fórmula salvo que limitando la calificación máxima a 4,9.
  5. La presentación para "subir nota" al examen de recuperación de una parte aprobada en las pruebas recuperables implica que dicha nota será la que se tenga en cuenta.
  6. La mera presentación a cualquier examen, prueba o evaluación será considerado como una asistencia al examen y será puntuado en las actas

 

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Contenidos

 

Esta curso enlaza con los conocimientos de grado en instrumentación y tratamiento analógico para la adquisición. Se describen los elementos constituyentes básicos de un sistema de adquisición de datos, los distintos tipos de tarjetas y las diversas configuraciones, sistemas operativos y de programación. Se ven también las formas de comunicación entre el ordenador y el tarjeta de adquisición y las características físicas de los principales elementos de una tarjeta de adquisición.

 

La reducción del ruido requiere además del filtrado analógico de un conexionado apropiado de los sensores con la tarjeta. Una correcta conexión elétrica (apantallamientos, masas y tierra) pueden reducir el impacto del ruido ambiental y de medición y al contrario empeorarla si no se realiza adecuadamente.  Las señales de los sensores y salidas no pueden utilizarse directamente sin antes calibrarlas y adaptarlas a los niveles requeridos por el  sistema objeto de la medición/control y la tarjeta de adquisición. Un efectivo filtrado analógico para la elinación de las componentes de alta frecuencia del ruido es asimismo imprescindible afín de evitar el fenómeno del aliasing.

 

Finalmente se abordará el filtrado digital que podrá realizarse on-line y off-line.  Entre los filtros digitales más usuales se encuentran los filtros de respuesta infinta y de respuesta finita. Finalmente se verá el filtro de Kalman, un filtro óptimo,  de muy diversas aplicaciones y un uso muy extendido en aplicaciones como el seguimiento de trayectorias, la fusión de sensores, la validación de datos, etc.

 

Las prácticas reforzarán los conocimientos teóricos mediante simulación y programación de maquetas reales con un sistema operativo en tiempo real.

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Temario

    1. Introducción
      1. Objetivos y el alcance
      2. Desglose del contenido de la asignatura
    2. Descripción de un sistema de adquisición de datos
      1. Elementos constituyentes y configuraciones
      2. Tipos de tarjeta, especificaciones y tipos de entrada/salida
      3. Comunicación ordenador-tarjeta de adquisición
      4. Sistemas operativos y lenguajes de programación
    3. Calibración y adaptación de señales
      1. Tipos de señales
      2. Cableado de masas y tierra
      3. Tipos de transmisión de las señales
      4. Calibración, corrección de no linealidades y adaptación de señales sensoriales.
      5. Aliasing y filtrado analógico
    4. Filtros digitales
      1. Filtro de Respuesta de Impulso Finita (FIR)
      2. Filtro de Respuesta de Impulso Infinita (IIR)
      3. Filtro de Kalman.

 

Prácticas de Laboratorio:

  • P-1: Introducción General a Labview
  • P-2: Introducción al módulo DAQ de adquisión de Labview.
  • P-3: Creación de un proyecto de Labview, canales físicos y virtuales  y configuración de entradas A/D
  • P-4: Configuración de convertidores D/A, contadores para encoders y E/S digitales.
  • P-5: Visualización y almacenamiento de datos en disco duro y envío de datos a través de una red TCP/IP
  • P-6: Filtrado digital de la señal

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.


Bibliografía básica:

  • apuntes propios.
  • Digital Filters: Analysis,design and Applications, Antoniou Andreas.
  • Digital Filter Design, T.W. Parks, C.S. Burrus.
  • Tracking and Data Association, Yaakov Bar-Shalom, Thomas E. Fortmann
  • Labview Data Adquisition Basics Manual, National Instruments, http://www.ni.com/pdf/manuals/320997a.pdf

Bibliografía complementaria:

  • Labview Advanced Programming Techniques, R.Bitter, T. Mohiuddin, M. Nawwrocki
  • Labview, Robert Bishop, National Instruments
  • Applied Optimal Estimation, Arthur Gelb.

 

 

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Lugar de impartición

aulario y laboratorio de automática

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