INSTRUMENTAÇÃO

CURSO:	Eng. Sistemas e Computação, Eng. Física Tecnológica
ANO:	EFT 3, ESC 4
SEMESTRE:	2
PROFESSOR:	aulas teóricas: José Bastos (Gab. 2.68); laboratórios: José Bastos (Gab. 2.68)
HORÁRIO AULAS TEÓRICAS:	T quinta 15:30 - 18:00 sala CP 3.19, sex 13:00 - 14:00 sala CP 3.19
HORÁRIO AULAS PRÁTICAS:	P sex 14:00 - 17:00 sala 0.29, (qua 15:00 - 18:00 sala 0.29)
EXAME:
PÁGINA WEB:	http://diana.uceh.ualg.pt/Inst

O objectivo desta disciplina é dar uma perspectiva global de um sistema de instrumentação electrónica desde o sinal analógico gerado pelo transdutor, passando pela conversão analógica-digital, até ao sinal digital que é transmitido ao microcontrolador ou computador pessoal (PC). Assim, os temas condicionamento de sinal, técnicas de supressão de ruído, conversão digital-analógica e analógica-digital, e interfaces digitais standard utilizadas em aquisição de dados tem importância de relevo no programa da disciplina.

Por outro lado, e em paralelo com os temas de instrumentação electrónica acima referidos, serão apresentados os principios de funcionamento de alguns sensores seleccionados de temperatura, pressão, aceleração, deslocamento, quimicos e biológicos.

Muito embora os temas aquisição de dados com microcontroladores e computadores pessoais (PC) e programação de tempo real não sejam directamente abordados no programa teórico, eles estão subjacentes ao objectivo da disciplina.

Os trabalhos de laboratório em funcionamento seguem esta orientação. Eles permitem ao aluno consolidar os conhecimentos adquiridos ao realizar circuitos electrónicos que fazem o condicionamento de sinal de sensores seleccionados, assim como pela realização de programas em assembler ou C que fazem a aquisição do sinal através de cartas de aquisição de dados instaladas em PCs.

O programa teórico da disciplina é baseado na referências [1] e em capítulos seleccionados da referência [2].

SEMANA 1 27fev	Condicionamento e multiplexagem de sinal. Amplificadores operacionais. Amplificadores de instrumentação. Amplificadores tipo "chopper". Amplificadores isoladores.
SEMANA 2 6mar	Condicionamento e multiplexagem de sinal. Aquisição de dados multi-canal. Multiplexagem de sinais de entrada. Desmultiplexagem de sinais de saída. Consequências da amostragem de sinais analógicos. Teorema da amostragem e erro de quantificação.
SEMANA 3 13mar	Técnicas de supressão de ruído. Ruído intrínseco (fundamental): térmico, quãntico e 1/f. Modos de acoplamento de ruído extrínseco: electromagnetico, impedância comum, capacitivo e inductivo.
SEMANA 4 20mar	Técnicas de supressão de ruído. Blindagem contra acoplamento capacitivo. Blindagem contra acoplamento inductivo. Cabos blindados. Linhas de terra.
SEMANA 5 27mar	Conversão digital-analógica (D/A). Conversor D/A de resistências de valores ponderados. Conversor D/A do tipo R-2R. Conversores D/A multiplicadores. Conversores D/A em tecnologia bipolar.
SEMANA 6 3abr	Conversão digital-analógica (D/A). Conversores D/A em tecnologia CMOS. Conversor D/A com condensadores comutados. Conversor D/A com fontes de corrente comutadas. Conversores sobreamostrados do tipo sigma-delta. Interfaciamento com microprocessadores. Parâmetros utlizados na especificação de um conversor D/A.
SEMANA 7 10abr	Conversão analógica-digital (A/D). Conversores A/D de malha aberta. Conversor do tipo cascata. Conversor do tipo paralelo ("flash"). Conversor tensão-frequência.
SEMANA 8 24abr	Conversão analógica-digital (A/D). Conversores A/D de malha fechada. Conversor do tipo aproximações sucessivas. Conversor de contagem continua de rampa simples, dupla, tripla. Conversores sobreamostrados do tipo sigma-delta. Interfaciamento com microprocessadores

SEMANA 9 8mai	Interfaces normalizadas utilizadas em aquisição de dados. Interfaces série. Interface RS-232. Formato dos dados em comunicações assíncronas. Comunicações RS232 sem modem. Standards RS-422 e RS-423. Circuitos de corrente de 20mA e 60mA.
SEMANA 10 22mai	Interfaces normalizadas utilizadas em aquisição de dados. A interface IEEE-488 (GPIB). Hardware da interface. Controladores, locutores e ouvintes. Endereçamento de instrumentos. Funções GPIB. Comandos. Subrotinas de controlo. Síntese de subrotinas.

SEMANA 1 28fev	Pontes de Medida DC. Ponte de Wheatstone. Ponte de Kelvin.
SEMANA 2 7mar	Pontes de Medida AC. Ponte de Maxwell. Ponte de Wien.
SEMANA 3 14mar	Sensores de temperatura. Termistores. Termopares. Diodos como sensores de temperatura. Sensores de temperatura em circuito integrado.
SEMANA 4 21mar	Sensores de deslocamento e aceleração. Sensores capacitivos.
SEMANA 5 28mar	Sensores de pressão.
SEMANA 6 4abr	Sensores químicos e biológicos.
	Projecto de um sistema de aquisição de dados.

Toda a matéria dada nas aulas teóricas, teórico-práticas, e de laboratório é considerada matéria curricular da disciplina.

A avaliação continua será realizada da seguinte forma. Será realizado um teste teórico perto do final do semestre. Uma nota igual ou inferior a 6 (seis) exclui o aluno de se apresentar a exame (época normal). Todos os trabalhos de laboratório são obrigatórios. No entanto, apenas é obrigatório apresentar dois relatórios de dois trabalhos à escolha com o número 1 a 4 e três relatórios de três trabalhos com o número 5 a 10.

A classificação final na avaliação continua será a média ponderada da nota do teste com o peso de 70% e da nota atribuida aos relatórios com o peso de 30%.

[1]	J. Bastos, Sistemas de aquisição de dados com microprocessadores e microcomputadores, Laboratório de Física da Universidade do Porto, Porto 1989.
[2]	D. Wobschall, Circuit Design for Electronic Instrumentation - Analog and Digital Devices from Sensor to Display, McGraw-Hill 1987, ISBN 0-07-071231-X.
[3]	W. J. Tompkins, J. G. Webster, Interfacing Sensors to the IBM-PC, Prentice-Hall 1988, ISBN 0-13-469081-8.

TRABALHO 1 7mar	Circuito condicionador para um sensor de luminosidade (LDR)
TRABALHO 2 14mar	Circuito condicionador para sensor integrado de temperatura
TRABALHO 3 21mar	Circuito condicionador para termistor
TRABALHO 4 28mar	Circuito condicionador para ponte de extensómetros
TRABALHO 5 4abr	Curva de não linearidade integral (INL) de um conversor D/A com a placa Keithley DAS-1600
TRABALHO 6 11abr	Constante de tempo de um sensor de temperatura com a placa Data Translation DT2814
TRABALHO 7 2mai	Interface RS-232
TRABALHO 8 9mai	Interface IEEE-488
TRABALHO 9 23mai	Calibração de um sensor de temperatura com a placa controladora KD5208
TRABALHO 10 30mai	Construção de um instrumento virtual com o programa LabVIEW

Enunciado	Correcção
teste03062000	correcção03062000
exame05072000	correcção05072000
exame05092000	correcção05092000