TEMA 1. CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS DE MEDIDA

1  INTRODUCCIÓN
2  CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS DE LOS INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS: LÍMITES OPERATIVOS EN MULTÍMETROS
DIGITALES Y EQUIPOS DE ADQUISICIÓN DE SEÑALES
2.1  Rango o campo de medida
2.2  Resolución
2.3  Sensibilidad
2.4  Velocidad: frecuencia de muestreo
2.5  Errores por “fuga espectral”
2.6  Error en Instrumentación Electrónica
2.6.1 Precisión y calibración
2.6.2 Error sistemático. Errores de ganancia y de offset
2.6.3 Repetibilidad, resolución y precisión
2.6.4 Evaluación del error en los instrumentos electrónicos
2.7  Fuentes de error externas
2.7.1 Interferencias de la red
2.7.2 Interferencias electromagnéticas
2.7.3 Resistencia de las conexiones
2.7.4 Fuerzas electromotrices térmicas
2.7.5 Carga de la impedancia de entrada
2.7.6 Tiempos de estabilización: Capacidades parásitas
2.7.7 Interferencias de modo común. Lazos de tierra
2.7.8 Errores asociados a señales periódicas:  Factores de cresta
        

            TEMA 2. OSCILOSCOPIOS

1  RESEÑA HISTÓRICA, FUNCIÓN DEL OSCILOSCOPIO Y CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN
2  HOJA DE CARACTERÍSTICAS DE UN OSCILOSCOPIO. CRITERIOS DE SELECCIÓN
3  DIAGRAMA DE BLOQUES, SUBSISTEMAS Y FUNCIONAMIENTO CUALITATIVO
4  TUBO DE RAYOS CATÓDICOS. COMPONENTES Y PRINCIPIOS OPERATIVOS
4.1  Generación termoiónica del haz electrónico y enfoque electrostático
4.2  Placas de desviación del haz electrónico
4.3  Pantalla y rejilla
5  UNIDAD DE DEFLEXIÓN VERTICAL
5.1  Velocidad y ancho de banda. Mediciones de tiempos de subida
5.1.1 Relación entre el tiempo de subida y el ancho de banda
5.1.2 Tiempo de subida real. Fuentes de error
5.2  Elementos y circuitos del sistema de deflexión vertical
5.2.1 Selector del tipo de acoplamiento
5.2.2 Atenuador compensado
5.2.3 Preamplificador y amplificador principal
5.2.4 Línea retardadora
6  UNIDAD DE DEFLEXIÓN HORIZONTAL
6.1  Generador de barrido
6.2  Circuito de disparo. Necesidad de sincronismo
6.3  Doble base de tiempos
7  SONDAS
7.1  Circuito equivalente. Compensación
7.2  Sondas activas y pasivas
8  OSCILOSCOIPIOS DIGITALES
8.1  Diagrama de bloques
8.2  Relación entre la frecuencia de muestreo y la profundidad de memoria
8.3  Transferencia de datos al PC: RS232 y GPIB
        

            TEMA 3. FRECUENCIMETROS Y CONTADORES

1  INTRODUCCIÓN
2  FUNCIONES
2.1  Modo de operación frecuencímetro
2.2  Modo de operación periodímetro
2.3  Error de puerta. Mejora de la resolución y precisión en el modo periodímetro
2.4  Frecuencia de cruce
2.5  Promediado de periodos
2.6  Medidas de cocientes de frecuencias
2.7  Medida de intervalos de tiempo
2.8  Modo totalizador
3  OTRAS FUNCIONES QUE PUEDE INCORPORAR UN CONTADOR CONVENCIONAL
3.1  Contadores normalizadores y contadores controladores (preset counters)
3.2  Contadores con preescalado
3.3  Contadores con preselector
4  CONTADORES AUTOMÁTICOS PARA MICROONDAS
4.1  Convertidor heterodino
4.2  Oscilador de transferencia
        

            TEMA 4. MEDIDORES DE IMPEDANCIA Y PARÁMETROS DE COMPONENTES

1  PLANOS DE MEDIDA DE LA IMPEDANCIA Y ADMITANCIA
1.1  Representaciones gráficas
1.2  Factores de calidad y de disipación
2  CIRCUITOS EQUIVALENTES SERIE Y PARALELO DE COMPONENTES
2.1  Resistencia y reactancia
2.2  Condensador y resistencia
2.3  Inductor y resistencia
2.4  Relación entre parámetros de ambos modelos
3  MODELADO DE COMPONENTES Y SU DEPENDENCIA CON LA FRECUENCIA
3.1  Modelos reales de componentes
3.2  Curvas del condensador en función de la frecuencia: Reactancia e impedancia
4  DISCREPANCIAS EN LAS MEDIDAS
4.1  Factores de dependencia del componente
4.1.1 Nivel y frecuencia de la señal de test
4.1.2 Punto de operación: tensión, corriente
4.1.3 Factores ambientales
4.2  Valor verdadero, efectivo e indicado
4.3  Fuentes de error externas
1  TÉCNICAS DE MEDIDA
4.4  Deflexión: Basados en la ley de Ohm
4.5  Desequilibrio de un puente
4.6  Circuitos resonantes
4.7  Sondas I-V
4.8  Reflectometría en el dominio del tiempo
4.9  Criterios de selección de la técnica de medida
4.9.1 Frecuencia
4.9.2 Impedancia del dispositivo
4.9.3 Precisión
5 INSTRUMENTO DE LABORATORIO HM 8018

        

            TEMA 5. GENERADORES Y SINTETIZADORES DE SEÑALES

1  FUNCIÓN Y CLASIFICACIÓN
2  GENERADORES DE FUNCIONES MATEMÁTICAS
2.1  Esquema de bloques
2.2  Lazo de realimentación no lineal
2.3  Control de al simetría de la señal
3  GENERADORES DE PULSOS
3.1  Esquema de bloques
4  OSCILADORES CONTROLADOS POR TENSIÓN (VCO)
4.1  Esquema de bloques
4.2  El circuito 566
4.2.1 Montaje del circuito básico
4.2.2 Relación matemática frecuencia-tensión
4.2.3 Formas de ondas
5  SINTETIZADORES DE FRECUENCIA BASADOS EN EL LAZO DE ENGANCHE DE FASE (PLL)
5.1  El lazo de enganche de fase
5.1.1 Rangos de captura y de enganche.
5.1.2 Ecuaciones y espectro
5.1.3 El circuito 565. Montaje experimental
5.2  Síntesis indirecta
5.2.1 Concepto
5.2.2 Esquema de bloques

        

            TEMA 6. INTERFERENCIAS

1  INTERFERENCIAS, SUSCEPTIBILIDAD, COMPATIBILIDAD
2  TIPOS DE SEÑALES SEGÚN SUS TERMINALES
3  AMPLIFICADORES DE AISLAMIENTO
3.1  Concepto. Factor de rechazo al modo aislado
3.2  Símbolos y ecuaciones. Ejemplo
4  ACOPLO CAPACITIVO O ELÉCTRICO
4.1  Formación de la interferencia en el circuito susceptible. Apantallamiento
4.2  Calculo de capacidad parásita y cuantificación de la señal de interferencia
5  ACOPLO INDUCTIVO Y ACOPLO ELECTROMAGNÉTICO
5.1.1 Inducción mutua y eliminación por pares trenzados
5.1.2 Interferencias por radiación electromagnética
6  LAZOS DE TIERRA
6.1  Recordatorio del concepto y parámetros involucrados
6.2  Técnicas de eliminación
6.3  Lazos de tierra por acoplo capacitivo
6.4  Cuantificación de efectos del lazo de tierra en un circuito
6.4.1 Identificación del lazo de tierra en una configuración genérica
6.4.2 Efectos de conexión del blindaje del cable al instrumento
6.4.3 Estudio de varios tipos de interferencias en un circuito de medida de temperatura basado en termopar

        

            TEMA 7. INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS PROGRAMABLES (GPIB. IEEE-488.2)

1  ANTECEDENTES E INTRODUCCIÓN
2  CONCEPTOS GENERALES SOBRE GPIB
3  EL ESTÁNDAR IEEE-488. EVOLUCIÓN Y SITUACIÓN ACTUAL
4  ESPECIFICACIONES TÉCNICAS. PROPIEDADES DEL BUS
4.1  Direcciones y estructura de la interconexión
4.2  Velocidad de transferencia máxima
4.3  Longitud del cable
4.4  Modo de transferencia de datos y mensajes
4.5  Funciones de la interfaz
4.6  “Handhake”
4.7  Líneas de control general
5  LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE SEÑAL
5.1  Líneas de datos
5.2  Líneas de control de transferencia de datos (handshake)
5.3  Líneas de control general de la interfaz

        

            TEMA 8. MUESTREO Y CUANTIFICACIÓN

1  CADENA DE MEDIDA: MARGEN DINÁMICO Y RELACIÓN SEÑAL RUIDO
2  ESTRUCTURAS BÁSICAS DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS DE ADQUISICIÓN DE SEÑALES
2.1  Unidades de alto y bajo nivel
2.2  Unidades centralizadas y descentralizadas
2.3  Equipos de medida con varios buses. Tarjetas de adquisición de datos
2.3.1 Arquitectura: Cadena de medida, temporizadores, interfaz con bus PCI, circuitos de control y programación
3  MUESTREO DE SEÑALES
3.1  Introducción al análisis de Fourier
3.2  Muestreo natural o real
3.2.1 Espectro de la señal muestreada
3.2.2 Solapamiento o “aliasing”
3.3  Muestreo ideal uniforme
3.3.1 Frecuencia de Nyquist
3.3.2 Teorema de Shannon
3.4  Muestreo de señales moduladas en amplitud (pasa-banda)
3.5  Muestreo repetitivo secuencial
4  CUANTIFICACIÓN
4.1  Cuantificación uniforme
4.1.1 Concepto y ejemplos
4.1.2 Relación señal/ruido de cuantificación
4.2  Cuantificación no uniforme
4.2.1 Planteamiento del problema y soluciones

        

            TEMA 9. ETAPA FRONTAL

1  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. MULTIPLEXADO POR DIVISIÓN DEL TIEMPO (TDM)
2  INTERRUPTORES ANALÓGICOS
2.1  Definición y tipos
2.2  Parámetros
3  MULTIPLEXORES ANALÓGICOS
3.1  Esquema interno y tipos
3.2  Parámetros y errores
3.3  Extensión del número de canales
4  MATRICES DE CONEXIÓN
5  AMPLIFICADORES PROGRAMABLES
6  CIRCUITOS DE MUESTREO Y RETENCIÓN (S&H)
6.1  Estructura y ejemplo de circuito basado en amplificadores operacionales
6.2  Parámetros y errores
6.2.1 Errores en los estados de muestreo y retención
6.2.2 Errores en las transiciones entre estados

        

            TEMA X. CONVERSIÓN DIGITAL/ANALÓGICA Y ANALÓGICA/DIGITAL

1  CONVERTIDORES DIGITAL/ANALÓGICOS (CDA)
1.1  Situación en la cadena de adquisición de señales
1.2  Principios operativos del CDA
1.2.1 CDA de resistencias ponderadas
1.3  CDA de 8 bits. Simulación con PSPICE
1.4  Parámetros y tipos de CDA
1.4.1 Características de entrada
1.4.2 Características de salida
1.4.3 Características de transferencia
1.5  Convertidor R-2R
1.6  Ejemplo de diseño. Selección del CDA ZN426
2  CONVERTIDORES ANALÓGICO/ DIGITALES (CAD)
2.1  Situación en la cadena de adquisición de señales
2.2  Principios operativos del CAD
2.2.1 Ejemplos de operación
2.2.2 Parámetros estáticos
2.3  Tipos de CAD
2.3.1 CAD de doble rampa
2.3.2 CAD de aproximaciones sucesivas
2.3.3 CAD de arrastre (tipo “tracking”) o servoconvertidor
2.3.4 CAD de comparadores en paralelo
2.3.5 CAD sigma-delta
2.4  Parámetros de un CAD
2.5  Ejemplo de diseño

        

            TEMA XIII. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO ANGULAR

1  POTENCIÓMETRO ROTATORIO
2  TRANSFORMADOR ROTATORIO VARIABLE DIFERENCIAL (RVDT)
2.1  Descripción física y fundamento de operación
2.2  Expresiones de la tensión de salida
3  ENCODERS ANGULARES: INCREMENTALES Y ABSOLUTOS
4  TRANSFORMADOR VARIABLE
5  RESOLVER
6  SYNCRO
6.1  Descripción física y fundamento de operación
6.2  Expresión de la señal de salida

        

            TEMA XI. INTRODUCCIÓN Y CLASIFICACIÓN de los SENSORES Y TRANSDUCTORES

1  CLASIFICACIÓN
2  SENSORES NO LINEALES. LINEALIZACIÓN
2.1  Causas de la no linealidad
2.2  Condición de linealidad. Ejemplo del NTC
3  DEMODULACIÓN SÍNCRONA EN SENSORES DE ALTERNA

        

            TEMA XII. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO LINEAL E INTERRUPTORES DE POSICIÓN

1  POTENCIÓMETRO RESISTIVO
2  TRANSFORMADOR LINEAL VARIABLE DIFERENCIAL (LVDT)
2.1  Descripción física y fundamento de operación
2.2  Expresiones de la tensión de salida
3  INDUCTIVOS
4  CAPACITIVOS
5  SENSORES DE DEFORMACIÓN: GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS
5.1  Principio operativo
5.2  Puentes de medida con sensores de deformación
6  PIEZOELÉCTRICOS
7  ENCODER LINEAL
8  ÓPTICOS: INTERFEROMETRÍA LÁSER, BASADOS EN FIBRAS ÓPTICAS
9  SENSORES DE RANGO: ULTRASÓNICOS Y FOTOELÉCTRICOS
10  INTERRUPTORES DE POSICIÓN
10.1  Electromecánico
10.2  Fotoeléctrico
10.3  Basado en el efecto Hall
        

            TEMA XIV. TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD Y ACELERACIÓN

1  ELECTROMAGNÉTICOS DE VELOCIDAD LINEAL
2  TACÓMETROS ELECTROMAGNÉTICOS DE CONTINUA
3  TACÓMETROS ELECTROMAGNÉTICOS DE ALTERNA
4  TACÓMETROS ELECTROMAGNÉTICOS DE ROTOR DENTADO
5  ACELERÓMETROS
5.1  Elementos del transductor
5.2  Tipos

        

            TEMA XV. TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA

1  MÉTODOS BÁSICOS
1.1  Bimetal
1.2  Pinturas
1.3  Pirómetro óptico
2  DETECTOR DE TEMPERATURA RESISTIVO (RTD)
2.1  Técnica de medida
2.1.1 Método de dos hilos: Errores
2.1.2 Método de los cuatro hilos
2.2  Compensación del offset
2.3  RTD en puentes: Método de tres hilos
3  TERMISTORES
4  CIRCUITO INTEGRADO AD590
5  TERMOPARES

        

            wTEMA XVI. TRANSDUCTORES DE PRESIÓN

1  DISPOSITIVOS DE RANGO MEDIO
1.1  Manómetro en forma de "U"
1.2  Dispositivo de peso muerto
1.3  Diafragmas
1.4  Fuelles
1.5  Tubos Bourdon
2  DISPOSITIVOS DE RANGO BAJO
2.1  Con termopares
2.2  Dispositivo de peso muerto
2.3  Dispositivo de Pirani
2.4  Basados en termistores
2.5  Dispositivo de McLeod
2.6  Método de ionización
3  DISPOSITIVOS DE RANGO ALTO
3.1  Cambio de la resistencia de determinadas aleaciones

        

            xTEMA XVII. MEDICIÓN DEL FLUJO

1  MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
1.1  Fundamentos
1.2  Placas de orificio
1.3  Turbinas
1.4  Medidores de tobera
1.5  Dispositivos Venturi
1.6  Tubo de Dall
1.7  Tubo de Pitot
2  DISPOSITIVOS DE ÁREA VARIABLE: ROTÁMETROS
3  MEDIDORES DE TURBINA
4  MEDIDORES ELECTROMAGNÉTICOS
5  MEDIDORES ULTRASÓNICOS
6  MEDIDORES DOPPLER

        

            yTEMA XVIII. MEDICIÓN DE NIVEL

1  MEDIDORES DE BASTÓN
2  FLOTADORES
3  POR PRESIÓN
4  CAPACITIVOS
5  MÉTODOS ULTRASÓNICOS
6  MÉTODOS DE RADIACIÓN
7  POR VIBRACIÓN

        

            zPROGRAMA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
Práctica 1. Osciloscopios HM 604 y HM 1004 (I). Multímetros digitales HM 8011-3 y Promax MD 100: Temporizador 555 en
modo astable (medidas de parámetros de la señal).
Elementos del osciloscopio. Calibración de sondas. Medidas de magnitudes: tensiones, frecuencias, períodos. Tiempo de
subida. Medidas en osciloscopios y multímetros de valores eficaces y de pico de ondas sinusoidales, cuadrada y
triangular. Generador de funciones. Supuesto práctico: Temporizador 555 en modo astable; medida de parámetros de la
señal generada.

Práctica 2. Osciloscopios HM 604 y HM 1004 (II). Medidor de impedancias HM 8018: Resonancia serie y paralelo.
Desfases: función X-Y, comparación y medida de fases (figuras o curvas de Lissajous). Prácticas desfases condensador
y bobina. Parámetros adicionales para el estudio de componentes pasivos: factor de calidad Q, factor de disipación D.
Determinación de la frecuencia de resonancia (o valores de L y/o C) de circuitos serie y paralelo.

Práctica 3. Osciloscopios HM 604 y HM 1004 (III): Tests de componentes. Modulación en frecuencia.
Circuito de disparo y deflexión de tiempo. Disparo de señales de vídeo. Funcionamiento del ajuste variable de tiempo
HOLD-OFF. Barrido retardable/disparo AFTER/DELAY. Varios: salida diente de sierra, salida Y. Frecuencímetro: medidas
de frecuencias, períodos y eventos. Test de componentes. Medida de una modulación de amplitud.

Práctica 4. Osciloscopio digital HM 408: Tiempo de rebote de un relé y modulación en frecuencia II.
Osciloscopios digitales. Funciones y circuitos A/D y D/A. Prácticas: tiempo de rebote de los contactos de un relé y
captura de señales moduladas en frecuencia de difícil sincronización.

Práctica 5. Osciloscopios con doble base de tiempos .Osciloscopio HM 1004 (IV): Multivibrador astable integrado.
Determinación de la frecuencia de trabajo y medidas de parámetros de la señal ayudados de la doble base de tiempos.
Elementos del osciloscopio (IV).Osciloscopios con doble base de tiempo. Medidas de comparación de fases en el modo
hold off. Ampliación de transitorios de señales y zonas de difícil visualización ayudados de la 2ª base de
tiempos. Funciones y circuitos. Determinación práctica: 1.- Frecuencia de trabajo de un reloj (multivibrador astable
integrado). 2.- Formas de ondas que intervienen en el circuito.

Práctica 6. Frecuencímetro/Contador de pulsos HM 8021-3: Contador activado por monostable.
Medición de frecuencias. Medición de períodos. Medición de intervalos de tiempo y anchuras de pulsos. Totalizador
(contador de eventos). Montaje experimental: un circuito temporizador 555 controla una lógica combinacional que
proporciona la cuenta del totalizador.

Práctica 7. Generador de impulsos HM 8035.
Ajuste de frecuencia. Ajuste de la duración del impulso. Señales simétricas. Disparo por impulso único. Toma de
señales de salida. Señales complementarias. Entrada de señal de sincronismo. Control del tiempo de subida y bajada.
Medición del sobreimpulso.

Práctica 8. El analizador lógico: Cronogramas de un contador asíncrono.
Analizador lógico. Funciones y circuitos. Práctica: circuito digital, objetivos, aplicación de medida simultánea.

Práctica 9. Amplificador de instrumentación: Simulación del circuito integrado. El amplificador de instrumentación
AD 623.
Características y funcionamiento en A/D.

Práctica 10. Diseño y simulación de convertidores A/D y D/A mediante PSPICE y Electronics-Workbench.
Esquemas internos de convertidores A/D y D/A. Simulaciones con Electronics Workbench y mediciones reales en entrenador
de prototipos.

Práctica 11. Galgas extensiométricas.
Objetivo principal: Determinación del módulo de elasticidad de un acero mediante extensiometría óhmica.
Descripción del equipo (amplificador multi-modular y puente de Wheatstone). Calibración por emulación de carga.
Procedimiento experimental.

Práctica 12. Transductores industriales de presencia y posicionamiento.
Estudio de transductores fotoeléctricos (acoplamiento de fibras ópticas), inductivos y capacitivos para la detección
de presencia y medida de posicionamientos. Medidores de nivel. Sensores namures. Transductores de dos, tres y cuatro
hilos.

Práctica 13. Equipo de adquisición de datos de transductores.
Descripción de la consola de adquisición de datos (data logger). Modos de funcionamiento. Programa informático de
gestión e interpretación de los datos. Supuestos prácticos.

Práctica 14. Transductor de temperatura ambiental.
Descripción y características del transductor (rangos y velocidad de respuesta). Conexión al equipo de adquisición
de datos. Calibración por programación. Interpretación de resultados. Algunas aplicaciones (liberación de energía,
curvas de enfriamiento, leyes de los gases).

Práctica 15. Transductor de presión atmosférica (sensor barométrico).
Descripción y características del transductor (rangos y velocidad de respuesta). Conexión al equipo de adquisición
de datos. Calibración por programación. Interpretación de resultados.

Práctica 16. Transductor de infrarrojos.
Descripción y características del transductor (rangos y velocidad de respuesta). Conexión al equipo de adquisición
de datos. Calibración por programación. Supresión de la radiación de fondo. Interpretación de resultados.

Práctica 17. Transductor de pulsos (sensor biomédico).
Descripción y características del transductor (rangos y velocidad de respuesta). Conexión al equipo de adquisición
de datos. Calibración por programación. Interpretación de resultados. Medición del pulso.

Práctica 18. Transductor de campo magnético.
Descripción y características del transductor (rangos y velocidad de respuesta). Conexión al equipo de adquisición
de datos. Calibración por programación. Interpretación de resultados. Medición del campo magnético en el interior
de un solenoide.

Práctica 19. Instrumentación virtual y programable IEEE 488-2. Micro-controladores.
Diseño y programación de instrumentos virtuales. Herramientas.