1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos : Instrumentación Virtual y Control Ingeniería Mecatrónica MIV-11-04 3–2–8 2.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Hermosillo, del 24 al 26 de Noviembre del 2008 Participantes Representantes de las academias de ingeniería Mecatrónica y Mecánica del Instituto Tecnológico de Hermosillo Observaciones (cambios y justificación) Reunión para la elaboración de la especialidad de la carrera de ingeniería Mecatrónica. 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Asignaturas Instrumentación Temas Elementos primarios. Introducción a la instrumentaci ón virtual. Codificación Análisis y diseño de controladores en el tiempo Asignaturas Seminario de Mecatrónica Posteriores Temas Integración en el diseño de un sistema mecatrónico. Programación en tiempo Real Control b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado Proporcionar los conocimientos para la simulación y aplicación de la instrumentación virtual en la adquisición de datos por medio de interfaces y el control de sistemas mecatrónicos. 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Al finalizar la materia el alumno analizará y aplicará los conceptos básicos de la instrumentación virtual y el control, para la adquisición de datos por medio de la computadora utilizando interfaces para la aplicación del control en los sistemas mecatrónicos. 5.- TEMARIO Unidad 1 Temas Introducción a la instrumentación virtual. 1.1. 1.2. Subtemas Introducción a la instrumentación virtual. Conceptos de programación gráfica. 1.3. Entorno del software. 1.3.1. Diagrama de bloques. 1.3.2. Panel frontal. 1.3.3. Menús y pestañas principales. Equipamiento de laboratorio. 1.4. 2 Programación de estructuras con software LabVIEW para la instrumentación virtual. 2.1 Conceptos de programación. 2.2 Metodología de programación. 2.3 Uso de LabVIEW. 2.4 Tipos de datos. 2.5 Controles e indicadores. 2.6 Interconexión de bloques. 2.7 Depuración de errores. 2.8 Estructuras de control. 2.9 Estructuras If, case y event. 2.10 Estructuras for y while. 2.11 Arrays, clusters. 3 Graficación y simulación en LabVIEW. 3.1 Introducción a la graficación. 3.2 Introducción a la simulación. 3.3 Metodología para simulación. 3.4 Indicadores chart. 3.5 Indicadores graph. 3.6 Aplicaciones 4 Sistemas y tipos de control. 4.1 Introducción a los sistemas de control. 4.2 Respuesta de los controladores. 4.2.1 Control ON/OFF. 4.2.2 Control Proporcional. 4.2.3 Control Derivativo. 4.2.4 Control Integral. 4.2.5 Control combinacional (PID). 4.3 Sensores. 4.4 Adquisición de datos. 4.5 ADC 4.6 DAC 5 Puertos de comunicación de la PC. 5.1 Puertos de la computadora. 5.1.1 Puerto serial. 5.1.2 Puerto paralelo. 5.1.3 Puerto USB. 5.2 Manipulación de los puertos. 5.3 Construcción de tarjeta interfaz. 5.4 Manipulación de puerto en LabVIEW. 5.5 Comunicación RS232. 6 Control mediante LabVIEW de sistemas mecatrónicos. 6.1 Uso de interfaz para controlar actuadores. 6.1.1 Motor CD. 6.1.2 Motor de Pasos. 6.1.3 Electroválvulas. 6.1.4 Réles y arrancadores. 6.1.5 Motores de CA. 6.2 Integración con Microcontroladores y Labview. 6.2.1 Control de PWM. 6.3 Control de velocidad de motores. 6.4 Control de Temperatura mediante PC. 6.5 Control de flujo. 6.6 Manipulación de robot de 2 grados de libertad. 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Álgebra lineal y ecuaciones diferenciales Métodos numéricos, matrices, operaciones con matrices. Dispositivos programables microprocesadores. Maquinas eléctricas. Sensores y actuadores. Conocer principios básicos de programación. Conceptos de metrología. Métodos básicos de muestreo. Circuitos hidráulicos y neumáticos. Microcontroladores. Electrónica digital. Control. digitales, microcontroladores, sistema mínimo con 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Trabajar en equipo para la realización de prácticas y desarrollo de aplicaciones o proyectos. Lectura previa del tema relacionado con la sesión de aprendizaje. Promover una participación activa durante la sesión de aprendizaje. Detectar en el entorno situaciones donde apliquen los conocimientos adquiridos y proponer soluciones. Aplicar los conocimientos adquiridos en la solución de problemas. Exposición de temas por parte del alumno con apoyo y asesoría del profesor. Análisis de casos reales. Uso de nuevas tecnologías para la enseñanza. Diseño de interfaces. 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Evaluar trabajos de investigación. Examen por unidad. Evaluar las prácticas por unidad, considerando los temas que ésta contiene. Evaluar las aplicaciones o aplicación donde se relacione el contenido total de la materia. Considerar las exposiciones de los alumnos. 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Introducción a la instrumentación virtual. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno Identificará el entorno y los conceptos usados en la instrumentación virtual. Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Identificar el entorno del software. Identificar el panel frontal y el diagrama de bloques. 1y2 Fuentes de Información Unidad 2: Programación de estructuras con software LabVIEW para la virtual. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno programará estructuras usando el LabVIEW como software de instrumentación virtual. Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Programar ejemplos de estructuras de control en LabVIEW. Utilizar una metodología para programación. instrumentación Fuentes de Información 1, 2 y 3 Unidad 3: Graficación y simulación en LabVIEW. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno graficará y simulará con la LabVIEW partes de los sistemas mecatrónicos. Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Ejemplos de graficas en LabVIEW. Utilizar una metodología para Simulación. Ejemplos de simulaciones en LabVIEW. 1, 2 Fuentes de Información Unidad 4: Sistemas y tipos de control. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno identificará y aplicará los tipos de controladores y la adquisición de datos con LabVIEW en sistemas mecatrónicos. Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Ejemplos sobre tipos de controladores. Ejemplos de sistemas mecatrónicos. Practicas con DAC y ADC Del 1 al 14 Fuentes de Información Unidad 5: Puertos de comunicación de la PC. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno identificará y manipulará los puerto de las PC y diseñará interfaz de control. Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Diseño de interfaz. Manipulación de puertos. Del 1 al 6 Fuentes de Información Unidad 6: Control mediante LabVIEW de sistemas mecatrónicos. Objetivo Educacional Al finalizar la unidad el alumno manipulará sistemas mecatrónicos diversos con LabVIEW Actividades de Aprendizaje Buscar y seleccionar información sobre el tema. Ejemplos de sistemas mecatrónicos. Control de actuadores diversos. Proyecto. Fuentes de Información Todas 10. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Manuel Lazaro, Antoní. Del Río Fernández, Joaquín, LABVIEW 7.1. Programación gráfica para el control de instrumentación. Editorial Thomson Paraninfo. 2. Manual de curso LabVIEW. National instruments 3. López Román, Leobardo. Programación estructurada en lenguaje C. Editorial Alfaomega. Enero 2005. 4. Palacios, Enrique. Remiro, Fernando. López Pérez, Lucas J. Microcontrolador PIC16F84 Desarrollo de Proyectos, Editorial Alfaomega Ra-Ma, 2ª. Ed., 2006. 5. Tokheim, Roger L. Electrónica Digital, principios y aplicaciones. Editorial McGraw Hill, 7ª. Ed., 2008. 6. Alciatore, David G., Histand, Michael B. Introducción a la mecatrónica y los sistemas de medición. Editorial McGraw Hill, 3ª. Ed., 2008. 7. Bolton, William. Mecatrónica, Sistemas de Control Electrónico en Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Editorial Alfaomega, México 2004 ISBN: 970-15-0635-9 8. Areny R. Pallas. Sensores y acondicionadores de señal. Ed. Marcombo 9. Peter Hauptmann. Sensor: principles and applications. Ed. Prentice Hall 10. Anderson, Norman A.. Instrumentation for process measurement and control. Ed. Foxboro 11. Creuss, Antonio. Instrumentación industrial Ed. Marcombo 12. Coisiddine, Douglas M. Manual de instrumentación aplicada. Ed. Mc Graw Hill 13. Fraden, Jacob. Handbook of modern sensors physics, designs, and application. 2a edición, American Institute of Physics 14. Maloney, Timothy. Electrónica industrial moderna. Editorial Pearson Prentice Hall. Quinta edición. México 2006. ISBN: 970-26-0669-1. 11. PRÁCTICAS PROPUESTAS. 1. Programación de estructuras. 2. Adquisición de datos con ADC. 3. Manipulación de salidas con DAC. 4. Interfaz para puerto. 5. Control PID. 6. Proyecto control de sistema Mecatrónica.