Sensores, Atuadores e Controlo

Código:

EBE0212

Sigla:

SAC

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia Biomédica

Ocorrência: 2019/2020 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Automação, Instrumentação e Controlo
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIB	37	Plano de estudos oficial	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Esta unidade curricular pretende consolidar e estender os conhecimentos dos estudantes na área de automação, focando-se nas suas componentes principais: elementos de entrada de informação (sensores), processamento de informação (microcontroladores), elementos de saída (atuadores pneumáticos), estratégias de controlo (on/off, PID), bem assim como software de aquisição e controlo (SCADA). Esta unidade curricular será suportada por uma forte componente laboratorial, permitindo aos estudantes o contato direto com os componentes e a implementação/teste de sistemas de automação.

Resultados de aprendizagem e competências

Nesta UC os estudantes deverão adquirir as seguintes competências técnicas específicas:
- capacidade de identificar os diferentes componentes de monitorização e atuação presentes em sistemas de automação;
- capacidade de programar uma unidade baseada em microcontrolador Arduino;
- capacidade de implementar a ligação de um computador a um instrumento por interface série para comunicação de dados;
- capacidade de selecionar os componentes básicos de automação;
- capacidade de sintonizar um controlador de processo;
- compreender as principais filosofias de controlo de processos;
- compreender o comportamento dinâmico de processos industriais;
- capacidade de simular um sistema de controlo;
- capacidade de reconhecimento da simbologia pneumática e interpretação do funcionamento de um circuito simples;

Outras competências a desenvolver pelo estudante:
- aptidão para o trabalho de laboratório;
- aptidão para o trabalho em equipa;
- capacidade de comunicação escrita, oral e multimédia.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

 Conhecimentos básicos de programação.

Programa

1. Sensores
Introdução aos princípios de funcionamento de sensores.
Erros e incertezas. Vocabulário Metrológico.
Medição de diversas grandezas, em particular temperatura, força e deslocamento.

2. Controlo automático de processos:
Controlo On/Off
Controlo por retroação
Implementação digital do algoritmo PID
Comportamento dinâmico de um sistema em ciclo fechado

3. Microcontroladores:
Introdução aos microcontroladores e à sua programação
Comunicação série com periféricos
Aquisição de dados e controlo com o Arduino
Instrumentação virtual - LabVIEW
Sistemas SCADA

4. Sistemas Lógicos:
Álgebra de Boole e aritmética binária
Simplificação de expressões lógicas
Análise e síntese de circuitos lógicos

5. Introdução à Pneumática:
Produção, reserva e distribuição de ar comprimido
Válvulas pneumáticas (direcionais, fluxométricas, manométricas)
Atuadores pneumáticos
Análise de diagramas de funcionamento
Exemplos de circuitos pneumáticos

Bibliografia Obrigatória

Joaquim Gabriel, Fernão Magalhães; Slides das aulas teóricas, e guia dos trabalhos práticos.

Bibliografia Complementar

Maria Teresa Restivo... [et al.]; Laboratórios de instrumentação para medição. ISBN: 978-972-8025-67-0
James W. Dally, William F. Riley, Kenneth G. McConnell; Instrumentation for engineering measurements. ISBN: 0-471-55192-9
J. Norberto Pires; Automação industrial. ISBN: 972-8480-05-9

Observações Bibliográficas

Tratando-se de uma UC introdutória, as matérias versadas são em geral referidas em qualquer livro da área especifica (Instrumentação, Controlo, Pneumática, Automação).

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

O método de ensino é baseado na análise sistemática de casos envolvendo equipamentos, conceitos, técnicas, e a sua implementação experimental. A aprendizagem será apoiada por leituras orientadas, pesquisa bibliográfica e trabalhos laboratoriais de grupo.

A UC organiza-se em dois tipos de aulas: aulas de exposição teórica, complementadas pela realização de trabalhos laboratoriais envolvendo sensores, controladores, componentes pneumáticos e software de aquisição de dados.

 

Software

PneuSim
LabVIEW
Arduino IDE

Palavras Chave

Ciências Físicas > Ciência de computadores > Informática > Informática aplicada
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da instrumentação > Sensores
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de controlo > Automação

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	65,00
Trabalho prático ou de projeto	35,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	40,00
Estudo autónomo	50,00
Frequência das aulas	52,00
Trabalho escrito	20,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Não exceder o limite máximo de 3 faltas nas aulas laboratoriais.

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação do desempenho será baseada num teste (T), e num projeto (PRJ).
A classificação final (CF) será calculada da seguinte forma:
CF = 0,65*T+0,35*PRJ

Avaliação especial (TE, DA, ...)

1. um exame laboratorial que substituirá a componente de avaliação PRJ;
2. um exame escrito global que substituirá a componente de avaliação T;

 

Melhoria de classificação

Os estudantes poderão efetuar melhoria da classificação final submetendo-se a:

1. um exame laboratorial que substituirá a componente de avaliação PRJ;
2. um exame escrito global que substituirá a componente de avaliação T;