![]() Ministerio de Cultura y Educación Universidad Nacional de San Luis Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales Departamento: Electrónica Área: Electrónica |
| I - Oferta Académica | |||||||||||||||
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| II - Equipo Docente | ||||||||||||||||
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| III - Características del Curso | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| IV - Fundamentación |
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La asignatura Interfaces forma parte del conjunto de materias tecnológicas orientadas al desarrollo de competencias en sistemas embebidos. Su estudio proporciona al estudiante una visión integral sobre la interacción entre microcontroladores y el entorno físico, permitiendo diseñar, implementar y controlar sistemas de adquisición de datos, comunicaciones industriales, instrumentación y sensores inteligentes. Es clave para abordar soluciones técnicas en automatización, control, domótica e Internet de las Cosas.
La asignatura aporta a la formación profesional en la aplicación de conocimientos para la selección, integración y uso de dispositivos y sistemas de interfaz, incluyendo sensores, acondicionadores de señal y buses de comunicación. Promueve la comprensión sistémica, el análisis crítico y la capacidad de resolución de problemas reales. |
| V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje |
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Propósito: Formar profesionales con capacidad para seleccionar, integrar y aplicar interfaces físicas y lógicas entre sistemas digitales y el entorno, utilizando tecnologías actuales en instrumentación, sensores y comunicaciones industriales.
Objetivos Específicos: - Identificar y analizar distintas familias lógicas y dispositivos de interfaz. - Aplicar técnicas de comunicación entre sistemas embebidos e industriales. - Implementar sistemas de adquisición y procesamiento de señales. - Integrar sensores clásicos e inteligentes en proyectos electrónicos. - Evaluar técnicas de mitigación de ruido e interferencias. Resultados de Aprendizaje (RA): - Analizar dispositivos de interfaz entre microcontroladores y el entorno físico para su selección adecuada. - Implementar protocolos de comunicación digital en sistemas embebidos. - Aplicar estándares de comunicación industrial en proyectos de automatización. - Diseñar sistemas de conversión y adquisición de datos. - Integrar sensores en aplicaciones de medida electrónica. - Identificar y aplicar técnicas para reducir ruido e interferencias. |
| VI - Contenidos |
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Unidad 1: Interfaces Lógicas y de Potencia
Tecnologías lógicas y familias digitales. Interfaces con el mundo real. E/S de microcontroladores. Excitación de cargas: relés, SSR, SCR, triacs. Optoacopladores y aislamiento. Unidad 2: Comunicaciones en Sistemas Embebidos Conceptos de comunicación de datos. Comunicación en paralelo y serie (síncrona/asincrónica). Protocolos y buses: UART, SPI, I2C, 1-Wire. Bus USB y adaptadores USB-TTL.Comunicación serie entre microcontrolador y PC. Comunicación inalámbrica: Bluetooth Clásico y BLE. Herramientas para emulacion y comunicacion. Unidad 3: Comunicaciones Industriales Estándares RS-232 y RS-485. Adaptador TTL-RS-485. Adaptador USB-RS-485. Aplicaciones. Protocolo MODBUS. Redes y buses industriales.Lazos de corriente. Dispositivos de conversión de normas.Otros protocolos industriales actuales. Unidad 4: Conversión y Adquisición de Datos Señales analógicas/digitales. Muestreo, Nyquist y aliasing. Convertidores D/A y A/D: Características Estáticas y Dinámicas. Errores. Métodos de conversión. Módulos de conversión en microcontroladores. Selección y aplicaciones. Unidad 5: Acondicionamiento e Instrumentación Sistemas de medida. Conceptos y terminología. Definiciones y clasificación de magnitudes físicas.Características Estáticas y Dinámicas. Errore. Propagación de Errores. Calibración. Patrones. Amplificación, filtrado y aislamiento. Amplificadores de instrumentación, PGA y AA. Filtros analógicos y digitales. Ruido e interferencias: lazos de tierra, transitorios, técnicas de mitigación. Sistemas de adquisición: placas comerciales, arquitecturas. Instrumentación Virtual. Sistemas SCADA. Unidad 6: Sensores Fundamentales Principios físicos de los sensores. Sensores de temperatura y humedad. Sensores de posición, desplazamiento y proximidad. Sensores de fuerza, deformación y presión. Sensores de nivel, caudal, velocidad y aceleración. Otros sensores de uso industrial. Sensores digitales.Sensores para Domotica. Aplicaciones de los sensores y criterios de selección. Unidad 7: Sensores Inteligentes, MEMS y nuevas tecnologías Concepto de sensor inteligente. Microsensores y sistemas MEMS. Integración de MEMS en sistemas embebidos y su rol en dispositivos móviles, automotriz, biomédico y robótica.Estándar IEEE P1451. Aplicaciones en sistemas embebidos. Unidad 8: Medición Remota e IoT Telemetría y sensado remoto. Ejemplos de sistemas de sensado remoto en la industria, agricultura de precisión, salud y ciudades inteligentes. Redes de sensores inalámbricos (WSN). Tecnologías ZigBee y LoRa. Internet de las Cosas (IoT). Conceptos. Protocolos: MQTT, CoAP y otros. Componentes de un sistema IoT: sensado, comunicación, procesamiento, almacenamiento y visualización.Plataformas embebidas para IoT. |
| VII - Plan de Trabajos Prácticos |
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GUIAS DE LABORATORIO
Laboratorio 01 - Repaso general de conceptos. Laboratorio 02 - Tecnologias Logicas e Interfaces. Laboratorio 03 - Comunicación Serie. Laboratorio 04 - Comunicación Bluetooth. Laboratorio 05 - Adquisición y Conversión de Datos. Laboratorio 06 - Introduccion a los Sensores. Laboratorio 07 - Mediciones usando Sensores. Laboratorio 08 - Adquisicion remota de Datos e IoT. |
| VIII - Regimen de Aprobación |
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Para obtener la regularidad en la materia y rendir el examen final como alumno regular será necesario:
- Haber aprobado la totalidad de los exámenes parciales. Cada examen parcial posee dos recuperaciones. - Haber aprobado el 100% de las Prácticas de Laboratorio. - Para poder asistir a la clase de laboratorio se requiere aprobar el cuestionario con los contenidos mínimos requeridos al inicio de la clase. - Se podrán recuperar solo el 30% de las prácticas de laboratorio, no aprobadas durante el cuatrimestre. No se aceptan alumnos que no estén en condiciones regulares. La materia no podrá rendirse en forma libre. |
| IX - Bibliografía Básica |
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[1] Instrumentación Electrónica - Miguel A. Pérez García y Otros - 2ª Ed. - Paraninfo - 2008.
[2] Instrumentación Industrial - Antonio Creus Sole - Marcombo - Boixareu Editores 6ª Ed. - 1999. [3] Sensores y Acondicionadores de señal - Ramón Pallas Areny – 4ª Ed. - Alfaomega - 2007. [4] Adquisición de Datos Medir Para Conocer y Controlar - Carlos Chicala - Soluciones en Control S.R.L. - 2004. [5] Interfacing PIC Microcontrollers: Embedded Design by Interactive Simulation - Martin Bates - Elsevier - 2006. [6] Programación de Sistemas Embebidos en C - Gustavo Galeano - Alfaomega - 2009. [7] Data Adquisition Handbook - Measurement Computing Corporation – 2012. [8] Practical Interfacing in the Laboratory. - Stephen E. Derenzo - 2003 |
| X - Bibliografia Complementaria |
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[1] Circuitos de Interfaz directa sensor-Microcontrolador - Ramon Pallas Areny - Marcombo - 2009.
[2] AIP Handbook of Modern Sensors Physics, Designs and Applications - Jacob Fraden - AIP Press - 1995. [3] PC Interfacing and Data Acquisition: Techniques for Measurement, Instrumentation and Control - Kevin James - [4] Newness - 2000. [5] Sensor Handbook - Sabrie Soloman - McGraw-Hill - 2009. [6] Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems - John Park - Elsevier - 2003. [7] Interfacing Sensors to the IBM PC - Willis J. Tompkins - Prentice Hall - 1988. [8] Analog Interfacing to Embedded Microprocessor Systems - Stuart R. Ball - Elsevier - 2004. [9] Measurement and Instrumentation Principles - Alan S. Morris - Butterworth-Heinemann - 2001. [10] Measurement Systems and Sensors - Waldemar Nawrocki - Artech House - 2005 |
| XI - Resumen de Objetivos |
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Presentar los distintos tipos de interfaces y sensores utilizados en la industria y laboratorios, sus campos de aplicación así
como sus respectivos circuitos de acondicionamiento de señal. |
| XII - Resumen del Programa |
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Unidad 1: Interfaces Lógicas y de Potencia
Unidad 2: Comunicaciones en Sistemas Embebidos Unidad 3: Comunicaciones Industriales Unidad 4: Conversión y Adquisición de Datos Unidad 5: Acondicionamiento e Instrumentación Unidad 6: Sensores Fundamentales Unidad 7: Sensores Inteligentes, MEMS y nuevas tecnologías Unidad 8: Medición Remota e IoT |
| XIII - Imprevistos |
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| XIV - Otros |
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