Medição, Sensores e Instrumentação

Código:

EEC0070

Sigla:

MSIN

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Electrónica e Sistemas Digitais

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=1077&lang=pt
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEEC	234	Plano de estudos oficial	3	-	6	56	162
MI:EF	68	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta Unidade Curricular tem por objetivo primordial desenvolver competências na medição de grandezas e sinais de interesse atual nos vários domínios da engenharia e na conceção e projeto de dispositivos, equipamentos e sistemas elétricos e eletrónicos de medição e instrumentação.

Assim, perante um problema de medição de uma grandeza elétrica ou não elétrica o estudante deverá ser capaz de selecionar, definir e avaliar o método de medição, os componentes e equipamentos e os procedimentos e programas mais adequados, bem como projectar a respetiva cadeia de medição ou sistema de instrumentação.

Pretende-se ainda que a atividade desenvolvida pelos estudantes no âmbito desta unidade curricular promova o conhecimento da atividade profissional e empresarial em Engenharia Electrotécnica na área da Medição, Sensores e Instrumentação.

Resultados de aprendizagem e competências

No percurso para alcançar o objetivo principal os estudantes devem adquirir as competências que se descrevem de seguida.
Competências técnicas específicas:

• domínio de conceitos técnicos da medição, instrumentação e uso das respectivas tecnologias;
• desenvolvimento do raciocínio de análise e resolução de problemas de medição de forma sistemática e com rigor;
• desenvolvimento de capacidades de conceção, projeto, implementação e teste de instrumentação para aplicações específicas.

Outras competências:

• desenvolvimento de aptidões para o trabalho experimental e em equipa através da realização de trabalhos laboratoriais e de um projeto;
• desenvolvimento das capacidades de comunicação técnica escrita, oral e multimedia.

Os resultados da aprendizagem são aferidos a partir das capacidades de:

• explicar e analisar princípios de funcionamento de dispositivos eletrónicos em situações típicas da medição e da instrumentação
• usar corretamente instrumentos eletrónicos e virtuais em medições experimentais de grandezas e sinais elétricos e avaliar possíveis fontes de erro
• aplicar conhecimentos sobre sensores e instrumentos para medição de sinais e grandezas não elétricos de interesse atual
• interpretar as especificações dos componentes principais da cadeia de medição, em particular os circuitos de condicionamento e de conversão analógico-digital e dos transdutores de grandezas não-eléctricas mais importantes
• caracterizar um problema de medição e elaborar uma análise de requisitos
  e especificação técnica
• conceber, projetar, concretizar e validar sistemas de medição ou instrumentação para aplicações específicas
• organizar e preparar documentação técnica relativa a um método ou instrumento e aplicar métodos de avaliação da qualidade de medição.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

M1: Introdução à Cadeira MSIN

M2: Medição e Instrumentação: Conceitos Introdutórios

Grandezas e unidades do SI

Sistema de instrumentação genérico

Visualização, realimentação e controlo

Características gerais: Estáticas e dinâmicas

Expressão geral de erros de medição; Tolerâncias de componentes;

Qualidade da medição; Estatísticas da medida e distribuições;

Incertezas.

M3: Medição de Sinais e Transdutores – Analógico

Características dos sinais: Período, frequência, valor médio e eficaz, etc.

Potência e energia.

Revisão de circuitos; Ponte de Wheatstone;

Sensores e princípios de transdução e medição de grandezas;

M4: Medição de Sinais e Transdutores – Digital

Aquisição analógico-digital de sinais e instrumentação virtual.

Digitalização e reconstrução dos sinais; Teorema da amostragem; Fenómeno de aliasing

Conversores A/D e D/A; Medição do espectro.

M5: Introdução ao Condicionamento de Sinais

Noções de condicionamento de sinal: Atenuação, Amplificação e filtragem.

Desenho de filtros e suas respostas; Filtros anti-aliasing e outros filtros clássicos;

M6: Instrumentação e Cadeia de Medição

Instrumentos e aparelhagem clássicos de corrente unidireccional (CC).

Efeitos de carga, desenho e utilização.

Aparelhagem electrónica, analógica e digital CC e CA.

Medição da potência. Medição sem contacto.

Cadeia de medição, blocos principais, desenho e balanço de erros.

Medição de impedância. Pontes.

 

Bibliografia Obrigatória

Aurélio Campilho; Instrumentação electrónica: Métodos e técnicas de medição, 2a Edição, FEUP Edições, 2013. ISBN: 978-972-752-163-0
John Essick; Hands-on introduction to LabVIEW for scientists and engineers. ISBN: 978-0-19-537395-0

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A participação estará organizada em dois tipos de aulas:

Aulas teórico-práticas de exposição, discussão e de resolução de problemas de aplicação em modo ensino à distância.
Aulas práticas de caráter experimental onde serão realizados trabalhos laboratoriais em modo presencial, com alternância da presença dos dois elementos do grupo.

Software

Matlab
Multisim
Labview

Palavras Chave

Ciências Físicas > Física > Metrologia
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da medição
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da instrumentação > Sensores
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia da instrumentação

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	5,00
Trabalho laboratorial	30,00
Exame	40,00
Trabalho escrito	10,00
Trabalho prático ou de projeto	15,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	108,00
Frequência das aulas	24,00
Trabalho laboratorial	24,00
Trabalho escrito	6,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A frequência da parte laboratorial (em sala e em e-learning) é obrigatória e sujeita à legislação no tocante ao número máximo de faltas admissível.

A justificação de uma falta não a elimina da contagem para efeito de aproveitamento, devendo os estudantes realizar os trabalhos respetivos numa outra aula ou em tempo extra-curricular, desde que autorizado pelo docente e acompanhado pelo técnico responsável pelos laboratórios.

A obtenção de frequência exige que o estudante obtenha pelo menos 9.5 em 20 valores na classificação da componente de avaliação laboratorial.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é a média de duas classificações, a da componente teórica e a da componente laboratorial. 


Cálculo das classificações das duas componentes:

1 - Componente teórica (50%):

• Nota do Exame = 40%
• Média das notas dos Trabalhos Escritos (Knowledge Integration Challenges) = 10%

2 – Componente  laboratorial (50%), dividida em:

• Média das classificações dos relatórios dos trabalhos laboratoriais =30%
• Avaliação do trabalho de Projecto = 15%
• Avaliação da participação nas aulas, assidiuidade, etc. = 5%

Nota mínima para aprovação: pelo menos 9,5 valores em 20 em cada uma das duas componentes acima indicadas.

Provas e trabalhos especiais

Trabalho de estágio/projeto

Será realizado um mini-projecto de uma cadeia de medição completa.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

A componente laboratorial é obrigatória para todos os estudantes, podendo os estudantes trabalhadores e outros de regime especial ser objeto de análise específica com vista a garantir lugar numa das turmas com horário mais adequado. Estarão no entanto sujeitos ao mesmo regime de avaliação e de frequência dos estudantes ordinários.

Melhoria de classificação

Da componente teórica através da realização de exames de avaliação em época própria para o efeito.

Da componente laboratorial através da realização de todas as atividades da componente laboratorial no ano letivo seguinte.

Observações

Alunos com nota de prática laboratorial de anos anteriores podem manter essa nota, não precisando de se inscrever nas turmas PLab.