Tendencias actuales en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas

Salaverría (2003) es de la opinión que el avance que ha experimentado la Microelectrónica en los últimos años ha permitido que herramientas antes reservadas para grandes sistemas informáticos o empresas, se encuentren ahora a disposición de la mayoría de los usuarios. Entre ellas se pueden citar:

 Simulación

 Instrumentación virtual

Es por ello que en los planes de estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas, en los centros rectores de la Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica de Cuba y el

extranjero, se incluyan temas referidos al estudio y aplicación de las mencionadas herramientas.

La simulación electrónica es el proceso de diseño de un modelo de un sistema real, para llevar a cabo experiencias con el objetivo de comprender su comportamiento o de evaluar nuevas estrategias dentro de los límites impuestos por un determinado criterio o conjunto de ellos (Roche, 2005).

Se puede definir un programa de simulación como (Zornoza, 2006) un conjunto de instrucciones (software) que se ejecuta sobre un ordenador (hardware) con el fin de imitar (de manera más o menos realista) el comportamiento de un sistema físico (máquina, proceso, etc.).

La simulación ayuda a los estudiantes en el diseño de los circuitos porque les permite analizar detalladamente los mismos antes de montarlos físicamente sin el riesgo de destruir algún componente y además el alumno tiene la oportunidad de comprobar la influencia que tiene la variación de los componentes sobre el comportamiento del circuito. Los simuladores han evolucionado muy rápidamente, junto a los modelos de componentes de todo tipo, lo que unido a la evolución de los ordenadores sobre los que se ejecutan, han hecho de la simulación una herramienta muy eficaz y por lo tanto imprescindible (Salaverría, 2003).

El empleo de herramientas de simulación, conlleva a que el alumno se apropie del conocimiento del diseño práctico y de los contenidos de la asignatura; complementando así los análisis teóricos explicados en clase. Además implica una estrecha relación de los estudiantes con las mismas en el de diseño de los circuitos y en su futura preparación como profesional.

La tabla 2.2 muestra una comparación entre los instrumentos virtuales y los instrumentos tradicionales.

Tabla 2.2. Instrumentos virtuales vs. Instrumentos tradicionales.

En la actualidad existen numerosos ejemplos donde se aprecia el uso de las TIC, un ejemplo lo constituye el uso de instrumentos virtuales en el departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” en Venezuela, en la cual se ha desarrollado un sistema que convierte los instrumentos de un laboratorio, que no fueron construidos para su supervisión por un computador, en Instrumentos virtuales, con el fin de mejorar el proceso de enseñanza aprendizaje. El sistema esta formado por una estación de trabajo tipo banco de pruebas y un sub-sistema de adquisición de datos que permite transformar al conjunto, en una estación experimental con osciloscopio, generador de señales, fuente de poder y voltímetro (Custodio & Coa, 2008).

Otro ejemplo lo constituye la aplicación de tecnología multimedia para el aprendizaje de la asignatura Instrumentación Electrónica en el Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Sevilla en España (Gallardo et al., 2008).

2.5 Estructura del manual de consulta y ejercitación.

Teniendo en cuenta lo anterior se diseñó un manual de consulta y ejercitación estructurado según el Programa Analítico de la asignatura Mediciones Electrónicas, con facilidades de navegación, ordenado de la siguiente manera:

1. Introducción a las Mediciones Electrónicas 2. El Multímetro

3. El Osciloscopio

4. El Puente de Wheastone 5. Los Sensores

6. Ejercicios sobre Cálculo de Errores 7. Ejercicios sobre Sensores

8. Ejercicios sobre el Canal de Medición 9. Bibliografía

El primer epígrafe se dedica a introducir los conceptos primarios sobre las Mediciones Electrónicas, tipos de variables y señales, la Instrumentación Electrónica en el control de procesos, los sistemas de medidas, sus funciones, los tipos de mediciones, los errores en las mediciones y sus tipos de errores.

El segundo epígrafe aborda temas relacionados con el multímetro, se exponen sus características, su funcionamiento, se explica su trabajo como voltímetro, como amperímetro y como óhmetro, además muestra como realizar mediciones trabajando en los 3 modos anteriores.

El tercer epígrafe trata sobre el osciloscopio, sus características, sus procesos internos, sus controles y sus aplicaciones.

El cuarto epígrafe trata sobre el Puente de Wheastone, sus características, su funcionamiento y sus formas de trabajo.

El quinto epígrafe profundiza sobre los sensores, sus características, clasificaciones, aplicaciones y funcionamiento.

El sexto, el séptimo y el octavo epígrafe están dedicados al planteamiento de ejercicios sobre los distintos temas tratados en la asignatura Mediciones Electrónicas. Aquí dichos ejercicios se dividen en resueltos y propuestos. Algunos de los ejercicios tratados en estos epígrafes se han simulado en el software PROTEUS para profundizar en los temas tratados y así lograr que el estudiante observe como se comportan en la práctica.

A continuación se ilustra un ejercicio resuelto incluido en el manual de consulta y ejercitación.

El mismo ha sido una modificación del ejemplo 8.8 del libro “Instrumentación Electrónica” de los autores Miguel A. Pérez García, Juan C. Álvarez Antón, Juan C. Campos

Rodríguez, Fco. Javier Ferrero Martín y Gustavo J. Grillo Ortega, al cual se le ha incorporado la facilidad de comprobar los resultados mediante la simulación con PROTEUS.

Se desea controlar mediante una LDR (las LDR son Resistores Dependientes de Luz) una lámpara de forma que se encienda cuando la luz ambiente descienda por debajo de 20 lux. La lámpara está gobernada por un actuador que deberá recibir una señal superior a 3V para proceder a su encendido.

Se proporcionan como datos de la LDR: Ro = 10000  a 10 lux y  = 1.

SOLUCION

Calculamos el valor resistivo de la LDR a 20 lux a partir de: RL = RO (LO/L)



R20 = 10000(10/20)1 = 5000

Utilizamos el circuito de la figura 2.7, un amplificador inversor con V1 = -10V y la LDR en la

rama de realimentación.

Figura 2.7. Circuito de control de una lámpara con una LDR.

La resistencia de entrada R necesaria para que a la salida se obtengan 3V a partir de R20

es:

V0 = -[R20/R]*(-V1), luego 3 = -[5000/R]*(-1), de donde se obtiene R2 = 1.6 K.

La corriente proporcionada es muy pequeña, así que apenas se modifica el valor calculado de R20 por efecto del autocalentamiento. También puede sustituirse R por un

CAPÍTULO 3: EL CURSO DE MEDICIONES ELECTRÓNICAS EN LA

PLATAFORMA INTERACTIVA MOODLE.

En el presente capítulo se hace un análisis del curso de Mediciones Electrónicas implementado en la plataforma interactiva Moodle. Se brinda una panorámica de las principales características de esta plataforma, sus ventajas y deficiencias, así como algunas orientaciones para realizar mejoras en dicho curso. También se incluyen las características del manual de consulta y ejercitación y algunas orientaciones para la utilización del manual.