PARTE 1. MECATRÓNICA. SENSORES Y ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES UNIDAD DIDÁCTICA 1. INTRODUCCIÓN A LA MECATRÓNICA ¿Qué es la mecatrónica? Mecatrónica: ventajas vs inconvenientes La figura del profesional en mecatrónica El proceso de diseño La importancia de los sistemas en la mecatrónica - Sistemas de medición - Sistemas de control - Controlador lógico programable UNIDAD DIDÁCTICA 2. SENSORES Sensores y transductores: introducción - Terminología del funcionamiento Desplazamiento, posición y proximidad Velocidad y movimiento - Transductores y velocidad - Transductores y movimiento Fuerza Presión de fluidos Flujo de líquidos Nivel de líquidos Temperatura Luz UNIDAD DIDÁCTICA 3. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑALES Introducción al acondicionamiento de señales - Procesos del acondicionamiento de señales Amplificador operacional - Amplificador inversor - Amplificador no inversor - Amplificador sumador - Amplificador integrador - Amplificador diferencial - Amplificador logarítmico - Comparador Filtrado de la señal Puente de Wheatstone Modulación por pulsos UNIDAD DIDÁCTICA 4. SEÑALES DIGITALES Introducción a las señales digitales Señal analógica Señal digital Señales analógicas vs. Señales digitales Convertidores de señal - De digital a analógica - De analógica a digital - El teorema de Nyquist - El teorema del muestreo Adquisición de datos Procesamiento de señales digitales UNIDAD DIDÁCTICA 5. MULTIPLEXORES Multiplexores: introducción - Multiplexores y bits - Multiplexores de 1 bit y sus expresiones booleanas - Multiplexores con dos entradas de selección - Multiplexor con cualquier número de entradas de selección - Demultiplexores - Multiplexores con entrada de validación (ENABLE) - Extensión de multiplexores UNIDAD DIDÁCTICA 6. LÓGICA DIGITAL El concepto de lógica digital - Lógica: tipologías Compuertas lógicas Compuertas lógicas básicas - AND - OR - NOT Compuertas lógicas combinadas - NAND - NOR - XOR - NXOR PARTE 2. MODELOS DE SISTEMAS EN MECATRÓNICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. MODELOS DE SISTEMAS BÁSICOS Modelos matemáticos. - Construcción de modelos matemáticos. - Representación algebraica. Sistemas mecánicos. - Bloques funcionales. - Modelado de sistemas mecánicos. Sistemas eléctricos. - Magnitudes eléctricas. - Bloques funcionales. - Modelado de sistemas eléctricos. Sistemas de fluidos. - Bloques funcionales y modelado. Sistemas térmicos. - Bloques funcionales. - Modelado de sistemas térmicos. UNIDAD DIDÁCTICA 2. SISTEMAS EN MECATRÓNICA: RESPUESTAS DINÁMICAS Introducción al modelado de sistemas dinámicos. - Ecuaciones diferenciales: importancia. - Orden de una ecuación diferencial. - Ecuación diferencial lineal. Respuestas. Formas de entradas. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Sistemas en mecatrónica: identificación. UNIDAD DIDÁCTICA 3. FUNCIONES DE TRANSFERENCIA DE SISTEMAS Introducción a la función de transferencia. Transformada de Laplace. - Transformada de Laplace de funciones fundamentales. - Reglas básicas. - Transformada inversa. Sistemas de primer orden. Sistemas de segundo orden. Otros sistemas. UNIDAD DIDÁCTICA 4. RESPUESTA EN FRECUENCIA Sistemas LTI: análisis en frecuencia. - La entrada senoidal: características. - Respuesta del sistema para una entrada senoidal. Determinación de la respuesta en frecuencia. Diagramas de Bode. Desempeño y estabilidad. UNIDAD DIDÁCTICA 5. CONTROLADORES EN LAZO CERRADO Tipologías de procesos: continuos y discretos. Conceptos de interés. Modos de control. - De dos posiciones. - De control proporcional. - Control derivativo. - Control integral. - Control o controlador PID. - Control digital. Controlabilidad del proceso. PARTE 3. INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y MECATRÓNICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. MECATRÓNICA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL: POSIBILIDADES Inteligencia Artificial: introducción. Inteligencia de los seres vivos. Inteligencia Artificial. Dominios de aplicación. El campo de la mecatrónica. Las posibilidades de la Inteligencia Artificial. Mecatrónica e Inteligencia Artificial. UNIDAD DIDÁCTICA 2. SISTEMAS EXPERTOS ¿Qué es un sistema experto en polígonos? Estructura de un sistema experto. Inferencia: tipos. Construcción de sistemas expertos. - Fases de construcción de un sistema. - Rendimiento y mejoras. - Dominios de aplicación. - Creación de un sistema experto en C#. - Añadir incertidumbre y probabilidades. UNIDAD DIDÁCTICA 3. LÓGICA DIFUSA Introducción a la lógica difusa. Conjuntos difusos y grados de pertenencia. Operadores sobre los conjuntos difusos. Creación de reglas. Fuzzificación y defuzzificación. UNIDAD DIDÁCTICA 4. BÚSQUEDA DE RUTAS Introducción a la búsqueda de rutas. Rutas y grafos. - Ejemplo. Algoritmos exhaustivos de búsqueda de rutas e inteligentes. Implementación. UNIDAD DIDÁCTICA 5. ALGORITMOS GENÉTICOS ¿Qué son los algoritmos genéticos? Evolución biológica y artificial. Elección de la representación. Evaluación, selección y supervivencia. Reproducción: crossover y mutación. Dominios de aplicación. UNIDAD DIDÁCTICA 6. REDES NEURONALES Introducción a las redes neuronales. Origen biológico. La neurona formal. Perceptrón. Redes feed-forward. Aprendizaje. Otras redes. PARTE 4. AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL APLICADA A LA MECATRÓNICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. PRINCIPIOS DE AUTOMATIZACIÓN Concepto de Automatización. - Automatización y mecatrónica. Tipos de automatización. Áreas principales de aplicación. - Estructura fundamental de un sistema automático. - Sistemas de control de un proceso. Tipos de procesos industriales. - Procesos Continuos. - Procesos Discretos. - Procesos discontinuos o por lotes. Controladores secuenciales. - Controladores Asíncronos. - Controladores Síncronos. UNIDAD DIDÁCTICA 2. ÁLGEBRA DE BOOLE Introducción al Álgebra de Boole. Funcionamiento digital de un Sistema. Operaciones de lógica básica. - Función AND (Función Y). - Función Lógica OR (Función O). - Función Lógica NOT (Función Negación). Operaciones en el Álgebra de Boole. - Adición o Suma. - Operación Producto. - Operación Complementación. Teoremas importantes del Álgebra de Boole. Funciones en el Álgebra de Boole. Tabla de Verdad de una función lógica. Realización de Funciones Lógicas. - Realización con puertas lógicas. - Realización de Esquemas con Contactos. - Análisis de Circuitos combinacionales sencillos. - Tabla de Karnaugh. UNIDAD DIDÁCTICA 3. CIRCUITOS COMBINACIONALES Introducción a los circuitos combinacionales. Decodificadores. Codificadores. Multiplexores. Demultiplexores. Comparadores binarios. Circuito semisumador. UNIDAD DIDÁCTICA 4. AUTÓMATAS PROGRAMABLES Definición de Autómata Programable. - ¿Cómo es un Autómata? - Clasificación de los Autómatas. Sistemas programados. Programación básica. Representación de Entradas y Salidas. Programación de contactos de apertura y cierre. Instrucciones básicas STEP 7 y en KOP. Programación en formato FUP. UNIDAD DIDÁCTICA 5. PROGRAMACIÓN DE ESQUEMAS CABLEADOS Realización de programas KOP a partir del esquema cableado. - Realización de Automatismos básicos. - Relés incompatibles pasando por paro. - Relés incompatibles sin pasar por paro. Programación con temporizadores. Programación con Contadores. PARTE 5. SISTEMAS DE ACTUACIÓN APLICADOS A LA MECATRÓNICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. SISTEMAS DE ACTUACIÓN NEUMÁTICA E HIDRÁULICA I Introducción a los sistemas de actuación. Sistemas neumáticos e hidráulicos. Preparación del aire comprimido. - Propiedades del aire comprimido. - Compresión del aire. - Secado del aire comprimido. - Tratamiento del aire comprimido. Fuentes de energía. UNIDAD DIDÁCTICA 2. SISTEMAS DE ACTUACIÓN NEUMÁTICA E HIDRÁULICA II Válvulas: conceptos fundamentales. - Válvulas para control de dirección. - Válvulas de control de presión. Cilindros. Servoválvulas y válvulas de control proporcional. - Servoválvulas. - Válvulas de control proporcional. Válvulas para el control de procesos. Actuadores giratorios. UNIDAD DIDÁCTICA 3. SISTEMAS DE ACTUACIÓN MECÁNICA Sistemas mecánicos. Tipos de movimiento. Cadenas cinemáticas. Levas. Engranes. Trinquete. Bandas y cadenas de transmisión. Cojinetes (chumaceras). UNIDAD DIDÁCTICA 4. SISTEMAS DE ACTUACIÓN ELÉCTRICA Sistemas eléctricos. Interruptores mecánicos. Interruptores de estado sólido. Solenoides. Motores de cd. Motores de ca. Motores paso a paso. PARTE 6. SISTEMAS DE MICROPROCESADORES EN MECATRÓNICA UNIDAD DIDÁCTICA 1. MICROPROCESADORES Control. Sistemas microprocesadores IS. Microcontroladores. - ¿Diferencia entre microcontrolador y microprocesador? - Procesador o CPU. - Memoria para el programa. - Memoria de datos. - Líneas de E/S. - Generador de impulsos de reloj. Aplicaciones en Mecatrónica. Programación. UNIDAD DIDÁCTICA 2. LENGUAJE ENSAMBLADOR Lenguajes - Paradigmas de programación. - Algunos lenguajes de programación. Conjuntos de instrucciones. - Modelos de arquitectura. - Tipos de instrucciones. - Registros. Programas en lenguaje ensamblador. - IDE. - Hola mundo. - Programa Suma. Subrutinas. - Instrucciones. - Ejemplo. Tablas de consulta. Sistemas embebidos. - Componentes. - Arquitectura. UNIDAD DIDÁCTICA 3. LENGUAJE C Mecatrónica, ¿por qué el lenguaje C? - Preparación del entorno. - Primer programa en C. Estructura de un programa. Control de flujo y ciclos. - Las sentencias alternativas. - Las sentencias repetitivas. Arreglos. - Array unidimensional. - Array multidimensional. Apuntadores. Desarrollo de programas. UNIDAD DIDÁCTICA 4. SISTEMAS DE ENTRADA/SALIDA Introducción a las interfaces. Direccionamiento entrada/salida. Requerimientos de una interfaz. Adaptadores de interfaz para dispositivos periféricos. - Dispositivos periféricos. - Adaptadores. Interfaz para comunicaciones en serie. - Métodos E/S para comunicaciones en serie. Ejemplos de acoplamiento mediante interfaz. UNIDAD DIDÁCTICA 5. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES Controladores lógicos programables. Estructura básica del PLC. Procesamiento de la entrada/salida. - Entradas/Salidas Centralizadas. - Entradas/Salidas Distribuidas. - Procesamiento E/S. Programación en escalera. Lista de instrucciones. Enclavamiento y relevadores internos. Secuenciación. Temporizadores y contadores. Registros de corrimiento. Controles maestro y de salto. Manejo de datos. Entrada/salida analógica.