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Curso : 2019/2020

532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial

60819 - Electrónica digital y de potencia


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
60819 - Electrónica digital y de potencia
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
532 - Máster Universitario en Ingeniería Industrial
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1.Información Básica

1.1.Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

En esta asignatura se ofrece una visión integradora, donde se utiliza la electrónica digital para el manejo de los circuitos electrónicos de potencia, para aplicaciones industriales. Para ello se parte de las aplicaciones y funciones básicas de cada disciplina, se introduce el diseño digital con microcontroladores y se ofrece una panorámica de las etapas electrónicas de potencia más utilizadas en la industria.

1.2.Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Actualmente no se concibe ningún sistema o proceso industrial sin la intervención de sistemas electrónicos para el sensado de variables, procesamiento de la información y manejo de actuadores. En esta asignatura se completa la panorámica básica de la electrónica obtenida en la formación previa de grado, con una introducción a los microcontroladores y las aplicaciones, funciones y etapas de la electrónica de potencia. Esto permitirá al estudiante abordar con garantías la asignatura posterior de Diseño electrónico y control avanzado del máster, así como las optativas relacionadas.

1.3.Recomendaciones para cursar la asignatura

Esta es una asignatura de homogeneización para que todos los alumnos que cursan el Máster de Ingeniería Industrial tengan unos conocimientos similares de sistemas electrónicos y puedan cursar las obligatorias y optativas relacionadas con esta materia. Los alumnos que la cursen ya han terminado un Grado en el que han trabajado los fundamentos de la electrónica, especialmente en sus vertientes de dispositivos y analógica. Ahora nos centramos en los sistemas electrónicos de potencia y en la generación de sus señales de disparo mediante circuitos digitales.

Es aconsejable seguir la asignatura de forma presencial, asistiendo y participando activamente en las clases con el profesor.

2.Competencias y resultados de aprendizaje

2.1.Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Competencias básicas y generales:

CG1 - Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de: métodos matemáticos, analíticos y numéricos en la ingeniería, ingeniería eléctrica, ingeniería energética, ingeniería química, ingeniería mecánica, mecánica de medios continuos, electrónica industrial, automática, fabricación, materiales, métodos cuantitativos de gestión, informática industrial, urbanismo, infraestructuras, etc.

Competencias específicas:

CE4. Conocimiento aplicado de electrónica digital y de potencia

2.2.Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Identifica las aplicaciones y funciones de la electrónica digital y de potencia en la Ingeniería.

Analiza y diseña etapas electrónicas de potencia en corriente continua y alterna.

Aplica y diseña circuitos electrónicos digitales para el control de etapas electrónicas de potencia.

Maneja con soltura los equipos e instrumentos propios de un laboratorio de electrónica.

Sabe utilizar herramientas de simulación por computador aplicadas a circuitos electrónicos.

2.3.Importancia de los resultados de aprendizaje

El conocimiento y comprensión de la electrónica en las vertientes de analógica digital y potencia es imprescindible para cursar la asignatura obligatoria Diseño electrónico y control avanzado.

3.Evaluación

3.1.Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

La asignatura se evaluará mediante las siguientes actividades:

E1 Examen escrito teórico-práctico

Compuesto por cuestiones teórico-prácticas y problemas, se realizará en las convocatorias oficiales.

Calificación CT de 0 a 10 puntos, supondrá el 75% de la calificación del estudiante en la asignatura.

E2 Prácticas de laboratorio

Se evaluarán mediante observación del trabajo de los estudiantes en el laboratorio y mediante análisis del trabajo preparatorio previo.

Calificación de 0 a 10 puntos, supondrá el 25% de la calificación global del estudiante.

E3 Examen de laboratorio

A realizar en las convocatorias oficiales por los estudiantes que hayan obtenido una calificación de prácticas durante el curso menor que 4 puntos. El examen consistirá en la implementación de circuitos y sistemas similares a los desarrollados durante el curso en las sesiones de prácticas de laboratorio. Se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito y el manejo del instrumental y de las herramientas software del laboratorio.

Calificación de 0 a 10 puntos, supondrá el 25% de la calificación global del estudiante.

La calificación global de prácticas CL será la máxima de la calificación de prácticas durante el curso y la calificación del examen de laboratorio. Si el estudiante ha obtenido una calificación CL mayor o igual que 4 puntos, la calificación de la asignatura será (0.25xCL + 0.75xCT). En otro caso, la calificación total de la asignatura será la mínima entre 4 y el resultado de aplicar la fórmula anterior.

La asignatura se supera con una calificación total mayor o igual que 5 puntos sobre 10.

4.Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1.Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El proceso de enseñanza se desarrollará en dos niveles principales: clases basadas en el método del problema-reto y laboratorio, con creciente nivel de participación del estudiante. 

- En las sesiones de clase se expondrán  problemas-reto en los que el estudiante deberá desarrollar un sistema que responda a los requerimientos de una aplicación. El profesor actuara como guía aportando, en el momento en el que sea necesario, los conocimientos y métodos que permiten solucionar el problema a tratar. 

- Se desarrollarán prácticas de laboratorio en grupos reducidos, donde el estudiante montará y comprobará el funcionamiento de circuitos.

4.2.Actividades de aprendizaje

1. Clase magistral (45 horas presenciales)


Se utilizara el método del problema-reto. Ante un nuevo contenido el profesor planteará al alumno un problema o reto que requiera, para su solución completa, del nuevo contenido a tratar. Mediante unas sesiones de reflexión y puesta en común guiadas por el profesor el alumno llegará a las puertas de la solución identificando nítidamente la necesidad del empleo de "algo nuevo" que le permita completar la solución. Es allí donde el profesor mostrará el nuevo contenido de forma que los alumnos serán capaces de incluirlo rápidamente en la aplicación. Se trata de un método de aprendizaje-enseñanza basado en el caso y con enfoque top-down. Adicionalmente se realizarán algunos problemas de entrenamiento.

 

2. Prácticas de laboratorio (15 horas presenciales)

Consistirán en la implementación de circuitos digitales y de potencia, donde se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito, el manejo del instrumental del laboratorio (osciloscopio, generador de señales, fuente de alimentación) y de las herramientas software (entorno de desarrollo con microcontrolador y simulador Spice). El estudiante dispondrá de un guión de cada práctica, que tendrá que preparar antes de su desarrollo en el laboratorio.

Se realizarán 5 prácticas en sesiones de 3 horas cada una.

 

3. Trabajo no presencial (90 horas)

3.1) Trabajos docentes (25 horas).

Se incluye en este apartado la elaboración del trabajo previo requerido en la preparación de las prácticas de laboratorio

3.2) Estudio (60 horas).

Se fomentará el trabajo continuo del estudiante mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje.

Periódicamente se propondrá al estudiante ejercicios y casos a desarrollar por su cuenta, algunos de los cuales se resolverán en las clases presenciales.

Las tutorías permiten una atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje, orientación en la asignatura, atención a ejercicios y trabajos…

3.3) Pruebas de evaluación (5 horas).

Además de la función calificadora, la evaluación también es una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación alcanzado.

4.3.Programa

Contenidos generales:

  • Fundamentos de microcontroladores.
  • Diseño de sistemas electrónicos con microcontrolador.
  • Fundamentos de electrónica de potencia.
  • Etapas convertidoras: CC-CC, CC-CA, CA-CA y CA-CC.
  • Tecnologías electrónicas de potencia.

Prácticas de laboratorio:

  • Introducción al diseño con microcontrolador.
  • Variación de velocidad de un motor mediante PWM con microcontrolador.
  • Simulación y montaje de convertidores CC-CC.
  • Simulación y demostración de inversores.
  • Control de intensidad luminosa de una lámpara mediante tiristor.

 

4.4.Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases magistrales y de problemas y las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el Centro, que es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso. Las fechas de exámenes de las convocatorias oficiales también son fijadas por el Centro.

El resto de actividades se planificará en función del número de alumnos y se dará a conocer con la suficiente antelación.

El calendario detallado de las diversas actividades a desarrollar se establecerá una vez que la Universidad y el Centro hayan aprobado el calendario académico (el cual podrá ser consultado en la web del centro).

A título orientativo:

- Cada semana hay 3 h de clases en aula dedicadas a teoría y resolución de problemas o casos prácticos.

- Se realizan 5 sesiones prácticas de laboratorio de 3 h.

4.5.Bibliografía y recursos recomendados


Curso : 2019/2020

532 - Master's in Industrial Engineering

60819 - Power and Digital Electronics


Información del Plan Docente

Academic Year:
2019/20
Subject:
60819 - Power and Digital Electronics
Faculty / School:
110 -
Degree:
532 - Master's in Industrial Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1.General information

1.1.Aims of the course

1.2.Context and importance of this course in the degree

1.3.Recommendations to take this course

2.Learning goals

2.1.Competences

2.2.Learning goals

2.3.Importance of learning goals

3.Assessment (1st and 2nd call)

3.1.Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

4.Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1.Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives. It is based on teaching sessions and laboratory session. In the teaching sessions, the challenging-method is used, which consists on the introduction of a new concept and the consequent learning of a paradigm or tool. The next steps are followed:

  • First, a Challenging Problem (CP) is introduced. This CP is related to a real scenario in such a way that a new concept, paradigm or tool should be required for its solving.
  • Discussion groups of 4 or 5 students are organized (a group per table-array, for example)
  • These groups must prepare the CP during a time (from 5 to 60 minutes, depending on the CP). They must propose and evaluate several possible solutions using exclusively their own knowledge and capacities.
  • After this group discussion, a brain-storming session is organized. For doing so each group selects a speaker. The teacher writes or draws on the blackboard all the proposed solutions.
  • Once all the proposed solutions are listed, they are analyzed in a classroom discussion. Students must evaluate the suitability of each proposed solution, retaining the right ideas and rejecting the deficient ones. During this phase the teacher acts as a simple guide, stimulating and leading the students towards the right way.
  • At the end, the teacher explains the new device or concept, including the related theory and training problems. This is the final phase of the CPM. It is important to explain “why” the solution is carried out instead of the "how".

 

4.2.Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

Classroom activities (2.4 ECTS: 60 hours)

  • T1 T2 Teaching sessions (T1 15 hours, T2 30 hours). The challenging-method.
  • T3 Laboratory sessions (15 hours). Laboratory sessions are organized in small groups and students will implement and test the experimental validity of the solutions and problems carried out in class.

Autonomous work (3.6 ECTS: 90 hours)

  • T6 Assignments (25 hours). Students must complete, analyse and organize all the data and knowledge required for a successful achievement of the laboratory session.
  • T7 Autonomous work and study (60 hours). Individual work of each student in order to achieve a comprehensive knowledge of the concepts and methods required for passing the course.
  • T8 Assessment (5 hours). The assessment activities evaluate the degree of achievement of the students and also give them feedback of their skills and knowledge in the field of the course.

4.3.Syllabus

The course will address the following topics:

Lectures

  1. Fundamentals of microcontrollers
  2. Design of microcontroller-based electronic systems
  3. Fundamentals of power electronics
  4. Power conversion: DC-DC, DC-AC, AC-AC and AC-DC
  5. Fundamentals of power electronics technology

Laboratory sessions

  • Introduction to microcontroller-based design
  • Speed variation of a motor using a PWM generated by a microcontroller
  • Simulation and experimental implementation of a DC-DC converter
  • Simulation and experimental show of an inverter
  • Thyristor-based control of the luminosity of an incandescent lamp

4.4.Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other detai).ls regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the EINA website and the Moodle website (http://moodle.unizar.es

4.5.Bibliography and recommended resources