a.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.
        

            b.TEMA 2. OSCILOSCOPIOS

1.     Reseña histórica, función del osciloscopio
y criterios de clasificación.
2.     Hoja de características de un osciloscopio
y 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 deplexión 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 deplexión 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.     Osciloscopios 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.
        

            c.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.
        

            d.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.
5.     Técnicas de medida.
5.1.   Deflexión: Basados en la ley de Ohm.
5.2.   Desequilibrio de un puente.
5.3.   Circuitos resonantes.
5.4.   Sondas I-V.
5.5.   Reflectometría en el dominio del tiempo.
5.6.   Criterios de selección de la técnica de
medida.
5.6.1. Frecuencia.
5.6.2. Impedancia del dispositivo.
5.6.3. Precisión.
6.     Instrumento de laboratorio HM 8018.
        

            e.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.
        

            f.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.   Cálculo 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.
        

            g.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.
        

            h.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.
        

            i.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.
        

            j.TEMA 10. CONVERSIÓN DIGITAL/ANALÓGICA Y
ANALÓGICA/DIGITAL

1.     Convertidores digital/analógico (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/digital (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.
        

            k.TEMA 11. 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.
        

            l.TEMA 12. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO
LINEAL E INTERRUPTORES DE
POSICIÓN

1.     Potenciómetro resisitivo.
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.
        

            m.TEMA 13. 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
        

            n.TEMA 14. 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
        

            o.TEMA 15. 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.
        

            p.TEMA 16. 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.
        

            q.TEMA 17. 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.
        

            r.TEMA 18. MEDICIÓN DE NIVEL

1.     Medidores de bastón.
2.     Flotadores.
3.     Por presión.
4.     Capacitivos.
5.     Métodos ultrasónicos.
6.     Métodos de radiación.
7.     Por vibración.
        

            s.PROGRAMA 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.