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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
ASIGNATURA:
Instrumentación III
SEMESTRE:
Noveno
OBJETIVO GENERAL:
El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, mediante tecnología de instrumentación
virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad
procesando datos. Programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en
dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Introducción a la Instrumentación Virtual.
Elementos de Control y Supervisión de la Instrumentación Virtual.
Aplicaciones de la Instrumentación Virtual.
Conceptos y Arquitectura de los Circuitos Lógicos Programables en VHDL.
Programación con Lenguaje VHDL.
Simulación y Síntesis con VHDL.
METODOLOGÍA:
Formación de equipos de trabajo para la presentación de exposiciones y realización de prácticas de laboratorio,
programación con software de LabVIEW para manipulación de sensores y actuadores con diferentes módulos
que se aplican a la instrumentación virtual para la programación de dispositivos de alta integración FPGAs,
simulación con la PC para el diseño de circuitos prácticos, realización de un proyecto final.
Tareas, búsqueda de información en diferentes medios: biblioteca, revistas, documentales en disco compacto,
Internet.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Se aplicarán tres exámenes ordinarios.
Prácticas de laboratorio.
Exposiciones realizadas por alumnos, entrega de tareas, resúmenes e informes.
Un proyecto final presentado por equipos de dos alumnos.
BIBLIOGRAFÍA:
1.- Brown, Stephen & Uranesic Zvanko, Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, McGraw Hill, EUA,
2000, 840 págs.
2.-NATIONAL INSTRUMENTS, Measurement Studio Evaluation Software, EUA, 2003.
3.-NATIONAL INSTRUMENTS, Academic Resources, Evaluation Software, EUA, 2002.
4.-NATIONAL INSTRUMENTS, Instrumedia Evaluation Software, EUA; 2003.
5.-Pardo, Fernando y Beluda, José A., VHDL Lenguaje para Síntesis y Modelado de Circuitos, Paraninfo, España,
2000, 230 págs.
6.-Tavernier, Christian, Circuitos Lógicos Programables, Paraninfo, España, 1994, 210 págs.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidades Culhuacan y Zacatenco.
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
OPCIÓN: Electrónica.
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica.
ASIGNATURA: Instrumentación III
SEMESTRE: Noveno
CLAVE: CLA 057
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: 2006
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HORAS/SEMANA/TEORÍA:
HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
H0RAS/SEMESTRE/TEORÍA:
54
HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27
HORAS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR:
Academias de Electrónica de ICE-ESIME Culhuacan y
Zacatenco.
REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de ESIME
Culhuacan y Zacatenco.
APROBADO POR: C.T.C.E. de ESIME Culhuacan y
Zacatenco.
Ing. Ernesto Mercado Escutia.
M. en C. Jesús Reyes García
AUTORIZADO POR:
Comisión de Planes y Programas de Estudio del
Consejo General Consultivo del IPN
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
CLAVE: CLA 057
HOJA: 2 DE10
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Este tercer curso de instrumentación electrónica capacita a los alumnos de la carrera de Ingeniería en
Comunicaciones y Electrónica en el diseño y desarrollo de la tecnología de Instrumentación Virtual para procesar
información, para la medición de parámetros, para el control de calidad y para automatización de procesos. Con
la programación de sistemas virtuales y su implementación en el laboratorio se prueban los circuitos electrónicos
de las prácticas.
El uso de Dispositivos Lógicos Programables de alta integración como los FPGAs con lenguaje VHDL, hacen que
el alumno diseñe sistemas digitales. El uso herramienta CAD para programación, simulación y síntesis de
circuitos lógicos reduce el número de componentes en un diseño.
Es necesario haber cursado los cursos de Instrumentación II, Instrumentación I, Electrónica Lineal, Digital y
Microcontroladores.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, aplicando tecnología de instrumentación
virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad
procesando datos, programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en
dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: I
CLAVE: CLA 057
HOJA: 3 DE10
NOMBRE: Introducción a la Instrumentación Virtual
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá los campos de aplicación, los lenguajes de programación más comunes y las diferentes
arquitecturas de la instrumentación virtual utilizando la plataforma de Lab VIEW como herramienta.
No.
TEMA
TEMAS
T
1.1
Conceptos de instrumentación virtual.
0.5
1.2
Arquitectura y plataformas de la instrumentación
virtual.
0.5
1.3
Lenguaje de programación de instrumentación
virtual.
0.5
1.4
Arquitectura de software para instrumentación
virtual VISA.
0.5
1.5
Tratamiento analógico con LABVIEW.
1.0
Subtotal:
3.0
HORAS
P
EC
2.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
1B
2.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, Internet, revistas, aplicaciones, sobre
las nuevas tecnologías aplicadas a la instrumentación, discusión sobre las arquitecturas del software en
aplicaciones de instrumentación virtual, elaboración de conclusiones por escrito. Inicio de un trabajo que se
presentará al final del curso sobre el diseño y construcción de un instrumento virtual con opciones.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%.
Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%.
Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: II
CLAVE: CLA 057
HOJA: 4 DE10
NOMBRE: Elementos de Control y Supervisión de la Instrumentación Virtual
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno aplicará diferentes módulos de trabajo para un sistema de instrumentación virtual simulado con PC.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
EC
3.0
2.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
2B
2.1
Elementos de control, supervisión, sensores y
actuadores de la instrumentación virtual.
1.0
2.2
Módulos de adquisición de datos y sensores.
1.0
2.0
2.3
Módulos de control de potencia.
1.0
2.0
2.4
Módulos de supervisión.
1.0
2.5
Módulos de control de actuadores.
1.0
2.6
Módulos de visión.
1.0
3.0
6.0
6.0
Subtotal:
2.0
8.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, Internet, revistas, aplicaciones, sobre
sensores, actuadotes y módulos para instrumentación, discusión sobre el control y supervisión con
instrumentación virtual, realización de mediciones en instrumentación virtual, elaboración de informes y
resúmenes por escrito, selección del sensor y módulo principal para el trabajo que se presentará al final del
curso.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%.
Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%.
Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: III
CLAVE: CLA 057
HOJA: 5 DE10
NOMBRE: Aplicaciones de la Instrumentación Virtual
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diseñará un instrumento virtual empleando la plataforma de trabajo del laboratorio y lo aplicará para
controlar un proceso.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
3C,4B
2.0
3.1
Desarrollo de la Instrumentación Virtual.
3.0
3.2
Desarrollo de aplicación de lógica combinatoria.
3.0
3.3
Desarrollo de aplicación de lógica secuencial.
3.0
3.4
Desarrollo de aplicación de control de un
proceso.
3.0
3.0
2.0
12.0
6.0
8.0
Subtotal:
3.0
2.0
2.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas
especializadas, sobre lógica combinatoria y secuencial, discusión sobre las técnicas de programación,
realización de prácticas sobre aplicación de módulos programados por los alumnos, elaboración de informes y
resúmenes por escrito, programación del módulo principal para el trabajo que se presentará al final del curso.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%.
Prácticas de laboratorio de las unidades II y III, 30%.
Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: IV
CLAVE: CLA 057
HOJA: 6 DE10
NOMBRE: Conceptos y Arquitectura de los Circuitos Lógicos Programables en VHDL.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD:
El alumno explicará la programación de distintos dispositivos programables aplicando herramienta CAD
desarrollando prácticas de familiarización con el ambiente seleccionado.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
5B
2
4.1
Dispositivos PLD, CPLD y FPGA.
3.0
4.2
Proceso de diseño.
3.0
3.0
2
4.3
Herramientas CAD.
6.0
3.0
2
12.0
6.0
6
Subtotal:
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas
especializadas, sobre dispositivos programables de alta integración, discusión sobre las técnicas de
programación, realización prácticas programando dispositivos programables con ayuda de la herramienta de
programación CAD, elaboración de informes y resúmenes por escrito, selección del dispositivo programable
para el trabajo que se presentará al final del curso.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El segundo examen ordinario abarcará las unidades IV y V, con el 40%.
Prácticas de laboratorio de las unidades IV y V, 30%.
Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase, 30%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: V
CLAVE: CLA 057
HOJA: 7 DE10
NOMBRE: Programación con Lenguaje VHDL
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno programará en lenguaje VHDL.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
EC
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
5B
2.0
5.0
El lenguaje de programación VHDL
1.5
5.1
Instrucciones condicionales.
0.5
5.2
Instrucciones de lógica secuencial.
1.5
2.0
5.3
Instrucciones de asignación.
0.5
2.0
5.4
Operadores Lógicos.
1.5
5.5
Tipos de datos.
0.5
5.6
Atributos.
0.5
5.7
Declaración de constantes, variables y señales.
0.5
5.8
Declaración de entidad y arquitectura.
1.5
3.0
9.0
3.0
Subtotal:
2.0
8.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas
especializadas, sobre el lenguaje VHDL y sus aplicaciones, discusión sobre la comparación de la lógica
aplicada. Se eligirá el dispositivo programable para el trabajo que se presentará al final del curso.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen ordinario abarcará la unidad, con el 40%.
Prácticas de laboratorio de las unidad, 30%.
Exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase 30%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
No. UNIDAD: VI
CLAVE: CLA 057
HOJA: 8 DE10
NOMBRE: Simulación y Síntesis con VHDL.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno diseñará equipos de instrumentación utilizando la programación VHDL en dispositivos programables
de alta integración usando simulación en la PC y construirá circuitos electrónicos para probar resultados.
No.
TEMA
TEMAS
T
HORAS
P
EC
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
3.0
2.0
6B
3.0
2.0
6.0
4.0
6.1
Simulación con VHDL
3.0
6.2
Simulación por eventos.
0.5
6.3
Metodología algorítmica.
3.0
6.4
Síntesis en VHDL
1.5
6.5
Descripción lógica combinatoria.
1.5
6.6
Descripción lógica secuencial.
05
6.7
Máquina de estados.
0.5
6.8
Arquitecturas.
1.5
Subtotal:
12.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Formación de equipos de trabajo, búsqueda de información en: biblioteca, notas de aplicación, Internet, revistas
especializadas, sobre simulación con VHDL y sus aplicaciones, discusión sobre la comparación de la lógica
combinatoria y la lógica secuencial. Se decidirá sobre la programación aplicada al trabajo final.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
El tercer examen ordinario abarcará la unidad VI, con el 10%.
Prácticas de laboratorio de la unidad y las tareas, 10%.
Presentación del trabajo final, 80%.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
CLAVE: CLA 057
HOJA: 9 DE10
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRACTICA
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
LUGAR DE
REALIZACIÓN
1
Sistema de medición con Lab VIEW.
I, II
6.0
2
Sistema de procesamiento con Lab
VIEW.
I, II
6.0
Estas prácticas se
realizarán en los
laboratorios de la
Academia de Electrónica.
3
Circuito propuesto para aplicación
con dispositivo programable.
III, IV
6.0
4
Diseño propuesto con herramienta
CAD
IV
3.0
5
Proyecto con programación VHDL.
V, VI
6.0
Subtotal:
27
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Instrumentación III
CLAVE: CLA 057
HOJA:10 DE10
PERÍODO
UNIDAD
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
1
I, II y III
El primer examen ordinario abarcará las unidades I, II y III, con el 40%.
Las prácticas de laboratorio de las unidades II y III, el 30%.
Las exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase
el 30%.
2
IV, V, VI
El segundo examen ordinario abarcará las unidades IV y V, con el 40%.
Las prácticas de laboratorio de las unidades IV y V, el 30%.
Las exposiciones, el avance del trabajo final, las tareas y participaciones en clase
el 30%.
3
VI
El tercer examen ordinario abarcará la unidad VI, con el 10%.
Las prácticas de laboratorio de la unidad y las tareas, el 10%.
La presentación del trabajo final, el 80%.
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Brown, Stephen & Uranesic Zvanko, Fundamentals of Digital Logic with VHDL
Design, McGraw Hill, EUA, 2000, 840 págs.
2
X
NATIONAL INSTRUMENTS, Measurement Studio Evaluation Software, EUA,
2003.
X
3
4
X
NATIONAL INSTRUMENTS, Academic Resources, Evaluation Software, EUA,
2002.
5
X
NATIONAL INSTRUMENTS, Instrumedia Evaluation Software, EUA; 2003.
6
X
Pardo, Fernando y Beluda, José A., VHDL Lenguaje para Síntesis y Modelado de
Circuitos, Paraninfo, España, 2000, 230 págs.
Tavernier, Christian, Circuitos Lógicos Programables, Paraninfo, España, 1994,
210 págs.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Culhuacan y Zacatenco
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
SEMESTRE:
ÁREA:
C.S.H.
ACADEMIA:
BÁSICAS
C. INGENIERÍA
Electrónica
D. INGENIERÍA
ASIGNATURA:
Noveno
Instrumentación III
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO Licenciatura en Ingeniería Eléctrica, o Electrónica, o Control y
Automatización o en Comunicaciones y Electrónica o ramas afines
REQUERIDO:
2.-:.OBJETIVO GENERAL:
El alumno diseñará sistemas completos de medición electrónica, mediante tecnología de instrumentación
virtual para aplicación en procesos industriales, de control, medición, supervisión y control de calidad
procesando datos. Programará aplicaciones para uso en control lógico digital usando lenguaje VHDL en
dispositivos electrónicos de alta integración del tipo FPGAs.
3.-PERFIL DOCENTE:
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
CONOCIMIENTOS
En el uso de componentes
electrónicas de potencia
(dispositivos)
En el diseño de circuitos
electrónicos de potencia.
Dominio en el uso de
equipo de laboratorio para
la medición e
interpretación de señales
eléctricas en aplicaciones
prácticas de circuitos
electrónicos de potencia.
En la docencia.
En el uso y aplicación
de equipos modernos
para laboratorios de
electrónica.
En el diseño de
circuitos electrónicos
de potencia y en la
aplicación de
componentes
electrónicas de
potencia
(dispositivos).
ELABORÓ
Ing. Juan M. Morelos Castro
Ing. Miguel Arizmendi Herrera
PRESIDENTES DE ACADEMIA
HABILIDADES
ACTITUDES
En el manejo de equipo de
laboratorio.
En la correcta interpretación
y uso de los
especificaciones que
proporciona el fabricante
sobre las componentes
electrónicas de potencia.
En la comunicación para
transmitir ideas en forma
oral y escrita.
Capacidad de Análisis y
Síntesis.
Lograr motivar al alumno.
Manejo de materiales
didácticos.
REVISÓ
Ing. Rubén Juárez Barrientos
Ing. Guillermo Santillán Guevara
SUBDIRECTORES ACADÉMICOS
Tener vocación por la
docencia.
Honestidad.
Ejercicio de la crítica
fundamentada.
Respeto (buena relación
maestro-alumno).
Tolerancia
Ética.
Responsabilidad científica.
Espíritu de colaboración.
Superación docente y
profesional.
Buena presencia.
Compromiso social.
AUTORIZÓ
Ing. Ernesto Mercado Escutia
M. en C. Jesús Reyes García
DIRECTORES DE LOS PLANTELES
FECHA:
12 de mayo del 2006