Embed Size (px)
Citation preview
1
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Identificación
Asignatura/Submódulo: Submódulo 1: Programa microcontroladores en aplicaciones de
uso comercial
Plantel :
Plantel 5:
Querétaro (Cerrito Colorado)
Profesor (es):
M. en D. Requena Malagón Blanca Estela.
Periodo Escolar:
Agosto Diciembre 2016.
Academia/ Módulo:
Academia: Electrónica
Módulo IV: Mantiene sistemas electrónicos operados con microcontroladores.
Semestre: Quinto
Horas/semana: 112 Horas semestre / 7 Horas semana
Competencias: Disciplinares ( ) Profesionales (x)
1. Utiliza equipo, herramientas y suministros empleados en el desarrollo de prototipos con microcontroladores.
2. Elabora programas para Microcontrolador 3. Arma y comprueba sistemas electrónicos con Microcontrolador
Competencias Genéricas: 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos:
5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos
contribuye al alcance de un objetivo.
5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez
Resultado de Aprendizaje:
Tema Integrador: NA
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447): 3. Planifica los procesos de enseñanza y de aprendizaje atendiendo al enfoque por competencia, y
los ubica en contextos disciplinares, curriculares y sociales amplios. Identifica los conocimientos previos y necesidades de formación de los estudiantes,
y desarrolla estrategias para avanzar a partir de ellas. Diseña planes de trabajo basados en proyectos e investigaciones disciplinarias e
interdisciplinarias orientados al desarrollo de competencias.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
2
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: PRIMER PARCIAL Equipo
Hardware Programador universal Programadores con voltaje Programadores HVPP/HVSP
Software Lenguaje ensamblador Lenguaje C+ Lenguaje
Herramientas Punta lógica Emulador para programar microcontroladores Cable USB de alta calidad Cable USB con conexión PC Cable RS232 Cable RS485 Cable ICSP
Suministros Microcontrolador
Hoja de Datos Técnicos 16F84A Hoja de datos Técnicos 16F87xx
Oscilador RX Oscilador de Cristal Oscilador
(6 Semanas)
Procedimental:
1. Utiliza equipo, herramientas y suministros empleados en el desarrollo de prototipos con microcontroladores.
SEGUNDO PARCIAL
Lenguaje ensamblador Código Basic Lenguaje C Práctica de puertos de entrada y
salida Práctica contador usando display de
0 a 99 Práctica usando timmer Práctica con convertidos analógico
digital
(5 Semanas)
Procedimental:
2. Elabora programas para Microcontrolador
TERCER PARCIAL
Prototipo con Microcontrolador FUNCIONANDO, resolviendo problemática de la comunidad
(5 Semanas)
Procedimental:
3. Arma y comprueba sistemas electrónicos con Microcontrolador
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
3
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Actitudinal:
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 112 Horas Semestre (100% Total)
6 Semanas (42Hrs) (37,5% Semestral) 5 Semanas (42Hrs) (31,25% Semestral) 7Hras a la semana (6,25% Por semana)
Tiempo Real:
PRIMER PARCIAL
SEGUNDO PARCIAL
TERCER PARCIAL
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a utilizar
en cada clase.
NA
ACTIVIDAD 1 Encuadre Facilitador:
Informa y/o presenta:
Módulo, Submódulo, competencias
Sitios de inserción y ocupación
Resultado de aprendizaje
Habilidades y destrezas a desarrollar
Criterios de evaluación y asistencia
Forma de trabajar
ACTIVIDAD 1 Encuadre Estudiante:
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Propone o trabaja
proactivamente Contar con secuencia
impresa o electrónico Realiza como
actividad extra clase : Portada siguiendo lista de cotejo de la misma que se encuentra al final de la secuencia
Anexar al reverso de la portada lista de cotejo
Programa de estudio del Submódulo
Secuencia didáctica
PC y bocinas Cañón Presentación Lista de cotejo
de portada Portada 1%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
4
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Acuerda Reglas de trabajo Secuencia
deberán tener impresa o electrónico
Resuelve dudas en todo momento
Revisar y llevar el control de evaluación continua
Pase de lista
Llevar el control de evaluación continua en lista de cotejo
ACTIVIDAD 2 Actividad Integradora Facilitador:
Consulta ficha de actividades
Acorde al grado Prepara presentación Realiza actividad Recupera las fichas Entrega reporte al
área psicopedagógica del colegio
Aplica dinámica grupal para la integración del grupo.
ACTIVIDAD 2 Actividad Integradora Estudiante:
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Trabaja
proactivamente Realiza ficha de
actividades con la mayor honestidad posible.
Material didáctico
a utilizar
Video referente a la hoja de trabajo
PC Cañón Bocinas Formato
Construye T
Formato lleno de
Construye T
1%
ACTIVIDAD 3 Evaluación Diagnóstica Facilitador:
Diseña evaluación diagnóstica
Pase de lista Aplica evaluación
diagnóstica Conoce las
expectativas de los estudiantes
Realiza ajustes en caso de ser necesario
Registra y argumenta sus ajustes
Revisar y llevar el control de evaluación continua
ACTIVIDAD 3 Evaluación Diagnóstica Estudiante :
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Trabaja
proactivamente Resuelve evaluación
diagnóstica, debe contestar con lo que considera que es la respuesta, no puede contestar NOSE
Expone en plenaria expectativas
Investiga y realiza nuevamente evaluación diagnóstica
Material didáctico
a utilizar
Cuestionario de evaluación diagnóstica
Lápiz Bolígrafos
Evaluación Diagnóstica
(Antes de la investigación después de
la investigación
)
1%
ACTIVIDAD 4 Investigación previa Facilitador:
Expone el procedimiento de localización, selección y utilización de la
ACTIVIDAD 4 Investigación Previa Estudiante :
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Propone o trabaja
Material didáctico a utilizar
Computadora Internet
Bibliografía Bolígrafos
Investigación 2%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
5
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
información técnica necesaria para el desarrollo de las actividades del Submódulo
Elabora una consulta de información técnica para comprobar que el estudiante comprenden la actividad
Revisar y llevar el control de evaluación continua
Pase de lista
proactivamente Realiza búsqueda de
información solicitada por su facilitador
Atiende los requerimientos solicitados en la lista de cotejo de búsqueda de información
Hojas Impresora
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a utilizar en cada clase.
1.
Util
iza
equi
po,
herr
amie
ntas
y s
umin
istr
os e
mpl
eado
s en
el d
esar
rollo
de
prot
otip
os c
on m
icro
cont
rola
dore
s
Actividades Generales
El facilitador: Pase de lista Coordina actividad
de forma individual, binas, equipos o grupal
Informa de resultado de actividad
Tiempo y forma de entrega
PROCEDIMIENTO Guía, orienta y
supervisa Revisa, lleva
evaluación continua y califica
Retroalimenta Promueve
aplicar normas de seguridad e higiene
Actividades Generales
El Estudiante: Asiste puntualmente
y con la mayor regularidad
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda
Se integran en los equipos correspondientes
Realizan actividades asignadas tanto individuales como de equipo (revisar rol de actividades)
Sigue instrucciones Actúa siempre con
respeto
Materiales didácticos De Clase
Portafolio de evidencias
Material didáctico en caso de haber
Hojas Bolígrafos Lápiz y/o colores Borrador, pintarron
De Práctica Manual de
prácticas Hojas Folder Impresiones PC
General Listas de cotejo
NA NA
ACTIVIDAD 5 Parcial 1 Práctica Demostrativa
El facilitador:
Actividades generales
Realiza o consulta video(s) que muestren la evidencia de competencia 1
ACTIVIDAD 5 Parcial 1 Práctica Demostrativa
El Estudiante : Actividades
generales Consulta rol de
actividades asignadas para práctica demostrativa
Material didáctico a utilizar
De proyección (PC, cañón, bocinas, extensión) Equipo, Herramientas y suministros con uC
Reporte de práctica
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
6
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
1.
Util
iza
equi
po,
herr
amie
ntas
y s
umin
istr
os e
mpl
eado
s en
el d
esar
rollo
de
prot
otip
os c
on m
icro
cont
rola
dore
s
ACTIVIDAD 6 Parcial 1 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
Conduce la practica guiada de utiliza equipos y herramientas con uC
ACTIVIDAD 6 Parcial 1 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Da seguimiento a actividades asignadas para desarrollo de práctica, desarrollo de reporte, desarrollo de investigación
Consulta información
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de reporte
Manual de prácticas o portafolio de evidencias
Equipo para usar uC
Herramientas para usar uC
Reporte de práctica
para utilizar
equipos y herramient
as
10%
ACTIVIDAD 7 Parcial 1 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
Conduce la practica guiada de utiliza suministros con uC
ACTIVIDAD 7 Parcial 1 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Da seguimiento a actividades asignadas para desarrollo de práctica de suministros utilizados para práctica con uC
Consulta información
Cotiza y adquiere los suministros
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Suministros para usar uC
Reporte de práctica
para utilizar
suministros para uC
10%
ACTIVIDAD 8 Parcial 1 Práctica Supervisada Facilitador:
Actividades generales
Guía e inspecciona práctica supervisada
Propone problemática a resolver (general o por equipo)
Corrobora que se
cumpla la competencia y el equipo o sus integrantes estén preparados para realizar práctica autónoma
ACTIVIDAD 8 Parcial 1 Práctica Supervisada Estudiante :
Actividades generales
Resuelve problemática propuesta por el facilitador
Demuestra el desarrollo de habilidades, conocimientos y experiencias alcanzados lo cual le permite aplicar la autonomía en la competencia
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Equipo, herramientas y suministros los necesarios acorde al contexto referido o señalado por su facilitador
Reporte de práctica
supervisada
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
7
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
2.
Ela
bora
pro
gram
as p
ara
Mic
roco
ntro
lado
r
ACTIVIDAD 5 Parcial 2 Práctica Demostrativa Facilitador:
Actividades generales
Realiza y explica programación del uC, puesta en marcha en circuito electrónico y señala los errores más comunes
Organiza los equipos de trabajo y lo que se espera que trabajen
Coordina plenaria para revisar corrida a mano del programa
Elabora lista de cotejo para evaluar actividad
ACTIVIDAD 5 Parcial 2 Práctica Demostrativa Estudiante :
Actividades generales
Realiza programa corrida a mano, repitiendo lo expuesto por su facilitador, colocando notas sobre las líneas relevantes del programa
Revisa con sus compañeros en plenaria las propuestas de los programas presentados
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Software y Hardware para programar PIC
Reporte de práctica
10%
ACTIVIDAD 6 Parcial 2 Exposición Facilitador:
Actividades generales
Coordina equipos de exposición
Presenta rubrica de exposición
Aclara dudas antes de exposición
Recomienda fuentes bibliográficas y/o referencias en internet
Promueve la autoevaluación, coevaluación
Evalúa exposición, da retroalimentación
ACTIVIDAD 6 Parcial 2 Exposición Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones de rubrica de exposición
El resto del grupo toma nota de puntos más relevantes de exposición, atiende indicaciones y realiza actividades de exposición coordinadas por el equipo que expone
Los equipos observadores, realiza preguntas y/o formulan sus dudas y exponen al final de la exposición
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Elementos de apoyo demostrativo y/o de interacción para exposición
Cañón Bocinas Rubricas
Rubrica de exposición
Exposición y/o
reporte de exposición
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
8
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
El facilitador organiza, acuerda práctica de programación del PIC, en función a las necesidades y/o intereses de los estudiantes, y/o el contexto
Búsqueda de información necesaria de las instrucciones en función a las necesidades del planteamiento del programa a desarrollar (anexar a reporte de práctica)
Explica sintaxis de instrucciones de programación
Resuelve dudas antes, durante y después de la práctica
Elabora guía de indicaciones acorde a las necesidades y/o acuerdos que se lleguen en el salón de clases
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones de lista de cotejo de práctica
Consulta y/o solicita información sobre sintaxis de instrucciones para programar acorde a las necesidades de la programación
Se coordina con su equipo de trabajo
Cotizan y adquieren los materiales necesarios para la programación y puesta en marcha
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Software y Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros los necesarios para programar el PIC
Reporte de práctica en el cual se anexa Instrucciones y/o guía de
práctica proporcionada
por su facilitador e
investigación
10%
ACTIVIDAD 8 Parcial 2 Práctica Supervisada Facilitador:
Actividades generales
Acuerda lineamientos del práctica en función al contexto y/o necesidades
Elabora y presenta lista de cotejo de lo que se espera ver o lo que se supervisa en esta práctica
Evalúa y retroalimenta a sus estudiantes al finalizar a través de su lista de
ACTIVIDAD 8 Parcial 2 Práctica Supervisada Estudiante :
Actividades generales
Se coordina con su equipo de trabajo
Cotizan y adquieren los materiales necesarios para la programación y puesta en marcha
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Software y Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros los
Reporte de práctica en el cual se anexa lista de cotejo
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
9
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
cotejo
necesarios para programar el PIC
3.
Arm
a y
com
prue
ba s
iste
mas
ele
ctró
nico
s co
n m
icro
cont
rola
dore
s
ACTIVIDAD 5 Parcial 3 Práctica Demostrativa Facilitador:
Actividades generales
Presenta prototipo y/o videos de proyectos con Microcontroladores
Proyecta y deja ver los alcances que se espera ver al final como resultado de su proyecto
Expone problemas más comunes en la puesta en marcha
ACTIVIDAD 5 Parcial 3 Práctica Demostrativa Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Revisa otros proyectos
Elaboran reporte y presentan propuesta de proyecto con sus pormenores
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Software y
Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros necesarios para programar
Reporte de práctica
5%
ACTIVIDAD 6 Parcial 3 Práctica guiada. Avance de proyecto (33.33%) Facilitador:
Actividades generales
Explica cronograma de avance de actividades a realizar y lo que se espera ver
Elabora lista de cotejo de avances por revisar
Supervisa y/o coordina las actividades a realizar dentro del salón de clases
Acuerda entrega de primer avance y sus características mínimas a realizar
ACTIVIDAD 6 Parcial 3 Práctica guiada. Avance de proyecto (33.33%) Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Proyecto debe atender una necesidad del contexto social y/o escolar
El proyecto debe contener al menos dos prácticas como mínimo elaboradas y/o acordadas en el segundo parcial
Elaboran reporte y presentan programación del proyecto
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Software y
Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros necesarios para programar
Reporte de práctica y
lista de cotejo de avance de proyecto
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
10
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica guiada. Avance de proyecto (66.66%) Facilitador:
generales Elabora lista de
cotejo de avances por revisar
Supervisa y/o coordina las actividades a realizar dentro del salón de clases
Acuerda entrega de segundo avance y sus características mínimas a realizar
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica guiada. Avance de proyecto (66.66%) Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Elaboran reporte Revisa lista de
cotejo que le facilita su profesor
Cotiza materiales Realiza pruebas y
mejoras Consulta y/o
pregunta si tiene dudas
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Software y
Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros necesarios para programar
Reporte de práctica y
lista de cotejo de avance de proyecto
10%
ACTIVIDAD 8 Parcial 3 Exposición proyecto finalizado Facilitador:
generales Explica Acuerda entrega
de proyecto final y sus características mínimas a realizar
Supervisa Resuelve dudas en
todo momento Revisa y supervisa
proyectos Retroalimenta y
exhorta para mejorar aspectos de funcionamiento y estética
Evalúa y retroalimenta
ACTIVIDAD 8 Parcial 3 Exposición proyecto finalizado Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Elaboran reporte y presentan proyecto sin fallas atendiendo una necesidad de la comunidad
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Software y
Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros necesarios para programar
Proyecto funcionando
al 100% acorde a las especificacio
nes
10%
Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
11
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
NA
ACTIVIDAD 9 Práctica Autónoma El facilitador:
Integra y coordina los equipos de trabajo
Expone los criterios a seguir y el tiempo para el desarrollo de la práctica autónoma
Explica criterios de práctica autónoma
Explica criterios de reporte
Observa cumplimiento de competencia
Toma notas de observación de cumplimiento de competencia
ACTIVIDAD 9 Práctica Autónoma
El Estudiante :
Cotizan y compran suministros necesarios para el desarrollo de su práctica autónoma
Asiste a clases de manera puntual
Presta atención en todo momento
Sigue indicaciones presentadas por su facilitador
Realizan reporte de practica autónoma siguiendo las indicaciones de su facilitador, plasmando las evidencias necesarias del cumplimiento de las competencias de cada uno de los integrantes
Material didáctico a
utilizar
Hojas Folder Mapas Investigación Diagramas Equipo Herramientas Suministros Software Hardware Computadora Impresora
Reporte de práctica
autónoma
PRIMER PARCIAL
25%
SEGUNDO PARCIAL
30%
TERCER PARCIAL
55%
ACTIVIDAD 10 Autoevaluación El facilitador:
Pasa lista Prepara y
organiza las preguntas de guía de estudio
Da a los estudiantes las preguntas de guía de estudio
Revisan en plenaria
Resuelve dudas en todo momento
ACTIVIDAD 10 Autoevaluación
El Estudiante :
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Resuelve y entrega
guía de estudio en tiempo y forma
Pregunta en caso de tener dudas
Revisa y se retroalimenta
Material didáctico a
utilizar
Hojas Lapiceros Lápiz Goma
Guía de estudio
3%
ACTIVIDAD 11 Co evaluación El facilitador:
Prepara tema y preguntas de debate
Organiza equipos de debate
Acuerda reglas de trabajo y/o participación en el debate
Se asegura que todos participen y
ACTIVIDAD 11 Co evaluación
El Estudiante :
Se prepara para participar activamente
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Se mantiene en un
marco de respeto en todo momento
Participa activa, proactiva y
Material didáctico a
utilizar
Hojas Folder Espacio para realizar debate Portafolio de evidencias PC
Reporte de conclusión
del debate 2%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
12
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
se mantengan en un marco de respeto en todo momento
colaborativamente Apoya en todo
momento a su equipo de trabajo
Toma nota en caso de ser necesario
Analiza y ordena ideas o conclusiones para realizar reporte de conclusiones haciendo uso de las TICs
Impresora Papelitos con temas de debate
ACTIVIDAD 12 Heteroevaluación El facilitador:
Prepara evaluación tratando de apegarse a la autoevaluación
Aplica evaluación Revisa redacción Supervisa la
evaluación Califica y
retroalimenta la evaluación
Revisa que la integración de los portafolios de evidencia se encuentren completos y organizados
ACTIVIDAD 12 Heteroevaluación
El Estudiante :
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Lee cada una de las
preguntas Da respuesta a la su
evaluación acorde a los conocimientos, experiencias y/o habilidades desarrolladas.
Material didáctico a
utilizar
Fotocopias de
evaluación Lista de
asistencia Lapiceros
Lápiz Goma
Sacapuntas Evaluación
PRIMER PARCIAL
25%
SEGUNDO PARCIAL
20%
TERCER PARCIAL
0%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
Registra los cambios realizados:
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
EQUIPO Osciloscopio digital Medidor de capacitancia Generador de funciones Fuente de alimentación CA Proyector de video Entrenador modular Multímetro digital Multímetro amperímetro de gancho Fuente de alimentación CC triple salida Programador para microcontroladores PIC’s con interfaz de puerto USB
HERRAMIENTAS Cautín de: lápiz, pistola Estación de soldadura Pistola de aire caliente Pinzas de electricista
Palacios E. (2004.) Microcontrolador PIC16F84 PRIMER PARCIAL Desarrollo de proyectos. (1ª Edición.) México: Alga Omega grupo editor, S.A. de C.V. Cap. 3 Microchip Technology Inc. (2010). Consultado (9 Julio
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
13
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta plana Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta Torx Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta Phillips Juego de desarmadores punta de precisión
SUMINISTROS Sensor fotoeléctrico Sensor inductivo de proximidad Sensor magnético de proximidad Sensor capacitivo de proximidad Limpiador Flux Carrete de soldadura Alcohol isopropilico Pulsador on-off Detectores magnéticos Cinta de aislar Diodos Leds Resistencias Sensor óptico Sensor capacitivo Sensor infrarrojo Grasa de silicón Limpiador de alto poder Relevadores Lubricante de silicón universal Aire comprimido removedor de polvo Carrete de malla para desoldar Circuito integrado 16F84A Circuito integrado 16F877 Circuito integrado 16F1826 Circuito integrado 16F1824 Circuito integrado 16F648a
SOFTWARE Software de sistemas neumáticos y electroneumáticos y control de PLC’s
2016). En http://www.microchip.com/ NOM-004-STPS-1999. Sistema de protección y dispositivos de seguridad de la maquinaria y equipos que se utilice en los centros de trabajo. D.O. NOM-017-STPS-2008. Equipo de protección personal. Selección, uso y manejo en los centros de trabajo s.a. s.f. Introduccion al mundo de los microcontroladores. Consultado (9 Jul 2016). En http://learn.mikroe.com/ebooks/microcontroladorespicc/chapter/introduccion-al-mundo-de-los-microcontroladores/ SEGUNDO PARCIAL TERCER PARCIAL
Evaluación
Criterios: PRIMER PARCIAL Desempeño 10% Conocimientos 25% Productos 75%
SEGUNDO PARCIAL Desempeño 20% Conocimientos 20% Productos 60%
TERCER PARCIAL Desempeño 20% Conocimientos 0% Productos 80%
Instrumento: Portafolio de evidencias Lista de cotejo de portafolio de evidencias Lista de cotejo de prácticas Lista de cotejo de reporte de prácticas Lista de cotejo de proyectos Lista de cotejo de reporte de proyecto Heteroevaluación de conocimientos
Porcentaje de aprobación a lograr: 85% Fecha de validación: 3 Agosto 2016.
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 2 Agosto 2016.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
14
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
LISTA DE COTEJO DE PORTAFOLIO PRIMER PARCIAL
Competencia 1 Utiliza equipo, herramientas y suministros empleados en el desarrollo de prototipos con
microcontroladores NOMBRE:______________________________________________ FECHA:__________ GRUPO:_____________ REVISOR:___________________________ CALIFICACION:___________
No. Actividades Ponderación Puntos
Alcanzados Cumple No
cumple Observaciones
1. Portada 1% D
2. Actividad integradora 1% D
3. Evaluación Diagnóstica 1% D
4. Investigación 2% D
5. Práctica y reporte demostrativa 10% P
6. Práctica y reporte guida Equipo y Herramientas
10% P
7. Práctica y reporte guiada Suministros
10% P
8. Práctica y reporte supervisada 10% P
9. Práctica y reporte autónoma
Proyecto
25% P
10. Autoevaluación:
Guía de estudio
3% D
11. Coevaluación 2% D
12. Heteroevaluación (examen) 25% C
Total 100%
Firma o sello del facilitador Nombre y firma del tutor legal
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
15
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
LISTA DE COTEJO DE PORTAFOLIO SEGUNDO PARCIAL
Competencia 2 Elabora programas para Microcontrolador
NOMBRE:______________________________________________ FECHA:__________ GRUPO:_____________ REVISOR:___________________________ CALIFICACION:___________
No. Actividades Ponderación Puntos
Alcanzados Cumple No
cumple Observaciones
1. Portada 1% D
2. Actividad integradora 1% D
3. Evaluación Diagnóstica 1% D
4. Investigación 2% D
5. Práctica y reporte demostrativa 10% P
6. Exposición 10% D
7. Práctica y reporte guiada 10% P
8. Práctica y reporte supervisada 10% P
9. Práctica y reporte autónoma
Proyecto
30% P
10. Autoevaluación:
Guía de estudio
3% D
11. Coevaluación 2% D
12. Heteroevaluación (examen) 20% C
Total 100%
Firma o sello del facilitador Nombre y firma del tutor legal
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
16
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
LISTA DE COTEJO DE PORTAFOLIO TERCER PARCIAL
Competencia 3 Arma y comprueba sistemas electrónicos con microcontroladores
NOMBRE:______________________________________________ FECHA:__________ GRUPO:_____________ REVISOR:___________________________ CALIFICACION:___________
No. Actividades Ponderación Puntos
Alcanzados Cumple No
cumple Observaciones
1. Portada 1% D
2. Actividad integradora 1% D
3. Evaluación Diagnóstica 1% D
4. Investigación 2% D
5. Práctica y reporte demostrativa 5% P
6. Práctica guiada. Avance de proyecto 1 (33,33%)
10% P
7. Práctica guiada. Avance de proyecto 2 (66.66 %)
10% P
8. Práctica y reporte autónoma
Proyecto
55% P
9. Exposición del proyecto 10% D
10. Autoevaluación:
Guía de estudio
3% D
11. Coevaluación 2% D
12. Heteroevaluación (examen global) 0% C
Total 100%
Firma o sello del facilitador Nombre y firma del tutor legal
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
17
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
18
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
19
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
20
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
21
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Microcontrolador
Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte.
Die del microcontrolador de 8 bits Intel 8742, con CPU a 12 MHz, 128 bytes de memoria RAM,
2048 bytes de EPROM, y E/S en un chip.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
22
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Microcontrolador PIC 18F8720 en encapsulado TQFP de 80 pines.
Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable,
capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques
funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su
interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de
procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad
de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un consumo de baja potencia (mW o
microvatios). Por lo general, tendrá la capacidad de mantenerse a la espera de un evento
como pulsar un botón o de otra interrupción; así, el consumo de energía durante el estado
de reposo (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser sólo de nanovatios, lo
que hace que muchos de ellos sean muy adecuados para aplicaciones con batería de larga
duración. Otros microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde
sea necesario actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de
reloj y consumo de energía más altos.
Cuando es fabricado el microcontrolador, no contiene datos en la memoria ROM. Para que
pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o
equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje
ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa
pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema
numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador
cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y
discretos para su funcionamiento.1
Índice
1 Historia 2 Características 3 Arquitecturas de computadora
o 3.1 Arquitectura Von Neumann o 3.2 Arquitectura Harvard
4 Procesador en detalle o 4.1 Registros o 4.2 Unidad de control o 4.3 Unidad aritmético-lógica o 4.4 Buses o 4.5 Conjunto de instrucciones
5 Memoria
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
23
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
6 Interrupciones 7 Periféricos
o 7.1 Entradas y salidas de propósito general o 7.2 Temporizadores y contadores o 7.3 Conversor analógico/digital o 7.4 Puertos de comunicación
7.4.1 Puerto serie 7.4.2 SPI 7.4.3 I2C 7.4.4 USB 7.4.5 Ethernet 7.4.6 Can 7.4.7 Otros puertos de comunicación
o 7.5 Comparadores o 7.6 Modulador de ancho de pulsos o 7.7 Memoria de datos no volátil
8 Familias de microcontroladores 9 Véase también 10 Referencias
Historia
El primer microprocesador fue el Intel 4004 de 4 bits, lanzado en 1971, seguido por el Intel
8008 y otros más capaces. Sin embargo, ambos procesadores requieren circuitos
adicionales para implementar un sistema de trabajo, elevando el costo del sistema total.
El Instituto Smithsoniano dice que los ingenieros de Texas Instruments Gary Boone y
Michael Cochran lograron crear el primer microcontrolador, TMS 1000, en 1971; fue
comercializado en 1974. Combina memoria ROM, memoria RAM, microprocesador y reloj
en un chip y estaba destinada a los sistemas embebidos.2
Debido en parte a la existencia del TMS 1000,3 Intel desarrolló un sistema de ordenador en
un chip optimizado para aplicaciones de control, el Intel 8048, que comenzó a
comercializarse en 1977.3 Combina memoria RAM y ROM en el mismo chip y puede
encontrarse en más de mil millones de teclados de compatible IBM PC, y otras numerosas
aplicaciones. El en ese momento presidente de Intel, Luke J. Valenter, declaró que el
microcontrolador es uno de los productos más exitosos en la historia de la compañía, y
amplió el presupuesto de la división en más del 25%.
La mayoría de los microcontroladores en aquel momento tenían dos variantes. Unos tenían
una memoria EPROM reprogramable, significativamente más caros que la variante PROM
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
24
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
que era sólo una vez programable. Para borrar la EPROM necesita exponer a la luz
ultravioleta la tapa de cuarzo transparente. Los chips con todo opaco representaban un coste
menor.
En 1993, el lanzamiento de la EEPROM en los microcontroladores (comenzando con el
Microchip PIC16x84)4 permite borrarla eléctrica y rápidamente sin necesidad de un
paquete costoso como se requiere en EPROM, lo que permite tanto la creación rápida de
prototipos y la programación en el sistema. El mismo año, Atmel lanza el primer
microcontrolador que utiliza memoria flash.5 Otras compañías rápidamente siguieron el
ejemplo, con los dos tipos de memoria.
El costo se ha desplomado en el tiempo, con el más barato microcontrolador de 8 bits
disponible por menos de 0,25 dólares para miles de unidades en 2009, y algunos
microcontroladores de 32 bits a 1 dólar por cantidades similares. En la actualidad los
microcontroladores son baratos y fácilmente disponibles para los aficionados, con grandes
comunidades en línea para ciertos procesadores.
En el futuro, la MRAM podría ser utilizada en microcontroladores, ya que tiene resistencia
infinita y el coste de su oblea semiconductora es relativamente bajo.
Características
Esquema de un microcontrolador. En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un
encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
25
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
de entrada/salida. Fuera del encapsulado se ubican otros circuitos para completar periféricos
internos y dispositivos que pueden conectarse a los pines de entrada/salida. También se
conectarán a los pines del encapsulado la alimentación, masa, circuito de completamiento del
oscilador y otros circuitos necesarios para que el microcontrolador pueda trabajar.
Los microcontroladores están diseñados para reducir el costo económico y el consumo de
energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de
procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la
aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un
procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un
reproductor de música y/o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits
o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un
sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un
microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un
automóvil.
Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras
vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSP más
especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general
en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los
electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden
encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos
microondas, teléfonos, etc.
Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que
es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos
integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el
dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo.
Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas
tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida
(puertos) y la memoria para almacenamiento de información.
Un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad
de memoria de acceso aleatorio y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, con lo que para hacerlo
funcionar todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de
sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran
variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidor analógico digital,
temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN.
Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de
procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
26
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se
utiliza bastante con este propósito.
Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido
a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de
entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de
cualquier otra circuitería.
Arquitecturas de computadora
Artículo principal: Arquitectura de computadoras
Básicamente existen dos arquitecturas de computadoras, y por supuesto, están presentes en
el mundo de los microcontroladores: Von Neumann y Harvard. Ambas se diferencian en la
forma de conexión de la memoria al procesador y en los buses que cada una necesita.
Arquitectura Von Neumann
Artículo principal: Arquitectura Von Neumann
La arquitectura Von Neumann utiliza el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para
las instrucciones como para los datos, siendo la que se utiliza en un ordenador personal
porque permite ahorrar una buena cantidad de líneas de E/S, que son bastante costosas,
sobre todo para aquellos sistemas donde el procesador se monta en algún tipo de zócalo
alojado en una placa madre. También esta organización les ahorra a los diseñadores de
placas madre una buena cantidad de problemas y reduce el costo de este tipo de sistemas.
En un ordenador personal, cuando se carga un programa en memoria, a éste se le asigna un
espacio de direcciones de la memoria que se divide en segmentos, de los cuales típicamente
tenderemos los siguientes: código (programa), datos y pila. Es por ello que podemos hablar
de la memoria como un todo, aunque existan distintos dispositivos físicos en el sistema
(disco duro, memoria RAM, memoria flash, unidad de disco óptico...).
En el caso de los microcontroladores, existen dos tipos de memoria bien definidas:
memoria de datos (típicamente algún tipo de SRAM) y memoria de programas (ROM,
PROM, EEPROM, flash u de otro tipo no volátil). En este caso la organización es distinta a
las del ordenador personal, porque hay circuitos distintos para cada memoria y
normalmente no se utilizan los registros de segmentos, sino que la memoria está segregada
y el acceso a cada tipo de memoria depende de las instrucciones del procesador.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
27
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
A pesar de que en los sistemas integrados con arquitectura Von Neumann la memoria esté
segregada, y existan diferencias con respecto a la definición tradicional de esta arquitectura;
los buses para acceder a ambos tipos de memoria son los mismos, del procesador solamente
salen el bus de datos, el de direcciones, y el de control. Como conclusión, la arquitectura no
ha sido alterada, porque la forma en que se conecta la memoria al procesador sigue el
mismo principio definido en la arquitectura básica.
Algunas familias de microcontroladores como la Intel 8051 y la Z80 implementan este tipo
de arquitectura, fundamentalmente porque era la utilizada cuando aparecieron los primeros
microcontroladores.
Arquitectura Harvard
Artículo principal: Arquitectura Harvard
La otra variante es la arquitectura Harvard, y por excelencia la utilizada en
supercomputadoras, en los microcontroladores, y sistemas integrados en general. En este
caso, además de la memoria, el procesador tiene los buses segregados, de modo que cada
tipo de memoria tiene un bus de datos, uno de direcciones y uno de control.
La ventaja fundamental de esta arquitectura es que permite adecuar el tamaño de los buses
a las características de cada tipo de memoria; además, el procesador puede acceder a cada
una de ellas de forma simultánea, lo que se traduce en un aumento significativo de la
velocidad de procesamiento. Típicamente los sistemas con esta arquitectura pueden ser dos
veces más rápidos que sistemas similares con arquitectura Von Neumann.
La desventaja está en que consume muchas líneas de E/S del procesador; por lo que en
sistemas donde el procesador está ubicado en su propio encapsulado, solo se utiliza en
supercomputadoras. Sin embargo, en los microcontroladores y otros sistemas integrados,
donde usualmente la memoria de datos y programas comparten el mismo encapsulado que
el procesador, este inconveniente deja de ser un problema serio y es por ello que
encontramos la arquitectura Harvard en la mayoría de los microcontroladores.
Por eso es importante recordar que un microcontrolador se puede configurar de diferentes
maneras, siempre y cuando se respete el tamaño de memoria que este requiera para su
correcto funcionamiento.
Procesador en detalle
En los años 1970, la electrónica digital no estaba suficientemente desarrollada, pero dentro
de la electrónica ya era una especialidad consagrada. En aquel entonces las computadoras
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
28
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
se diseñaban para que realizaran algunas operaciones muy simples, y si se quería que estas
máquinas pudiesen hacer cosas diferentes, era necesario realizar cambios bastante
significativos al hardware.
A principios de la década de 1970, una empresa japonesa le encargó a una joven compañía
norteamericana que desarrollara un conjunto de circuitos para producir una calculadora de
bajo costo. Intel se dedicó de lleno a la tarea y entre los circuitos encargados desarrolló uno
muy especial, algo no creado hasta la fecha: el primer microprocesador integrado.
El Intel 4004 salió al mercado en 1971, es una máquina digital sincrónica compleja, como
cualquier otro circuito lógico secuencial sincrónico. Sin embargo, la ventaja de este
componente está en que aloja internamente un conjunto de circuitos digitales que pueden
hacer operaciones corrientes para el cálculo y procesamiento de datos, pero desde una
óptica diferente: sus entradas son una serie de códigos bien definidos, que permiten hacer
operaciones de carácter específico cuyo resultado está determinado por el tipo de operación
y los operandos involucrados.
Visto así, no hay nada de especial en un microprocesador; la maravilla está en que la
combinación adecuada de los códigos de entrada, su ejecución secuencial, el poder saltar
hacia atrás o adelante en la secuencia de códigos sobre la base de decisiones lógicas u
órdenes específicas, permite que la máquina realice un montón de operaciones complejas,
no contempladas en los simples códigos básicos.
Hoy estamos acostumbrados a los sistemas con microprocesadores, pero en el lejano 1971
esta era una forma de pensar un poco diferente y hasta escandalosa, a tal punto que
Busicom, la empresa que encargó los chips a Intel, no se mostró interesada en el invento,
por lo que Intel lo comercializó para otros que mostraron interés; el resto es historia: una
revolución sin precedentes en el avance tecnológico de la humanidad.
Es lógico pensar que el invento del microprocesador integrado no fue una revelación divina
para sus creadores, sino que se sustentó en los avances, existentes hasta el momento, en el
campo de la electrónica digital y las teorías sobre computación. Pero sin lugar a dudas fue
la gota que colmó la copa de la revolución científico-técnica, porque permitió desarrollar
aplicaciones impensadas o acelerar algunas ya encaminadas.
Ahora comenzaremos a ver cómo es que está hecho un procesador, no será una explicación
demasiado detallada porque desde su invención éste ha tenido importantes revoluciones
propias, pero hay aspectos básicos que no han cambiado y que constituyen la base de
cualquier microprocesador. En la Figura 'Esquema de un microcontrolador' podemos ver la
estructura típica de un microprocesador, con sus componentes fundamentales, claro está
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
29
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
que ningún procesador real se ajusta exactamente a esta estructura, pero aun así nos permite
conocer cada uno de sus elementos básicos y sus interrelaciones.
Registros
Son un espacio de memoria muy reducido pero necesario para cualquier microprocesador,
de aquí se toman los datos para varias operaciones que debe realizar el resto de los circuitos
del procesador. Los registros sirven para almacenar los resultados de la ejecución de
instrucciones, cargar datos desde la memoria externa o almacenarlos en ella.
Aunque la importancia de los registros parezca trivial, no lo es en absoluto. De hecho una
parte de los registros, la destinada a los datos, es la que determina uno de los parámetros
más importantes de cualquier microprocesador. Cuando escuchamos que un procesador es
de 4, 8, 16, 32 o 64 bits, nos estamos refiriendo a procesadores que realizan sus operaciones
con registros de datos de ese tamaño, y por supuesto, esto determina muchas de las
potencialidades de estas máquinas.
Mientras mayor sea el número de bits de los registros de datos del procesador, mayores
serán sus prestaciones, en cuanto a poder de cómputo y velocidad de ejecución, ya que este
parámetro determina la potencia que se puede incorporar al resto de los componentes del
sistema, por ejemplo, no tiene sentido tener una ALU de 16 bits en un procesador de 8 bits.
Por otro lado un procesador de 16 bits, puede que haga una suma de 16 bits en un solo ciclo
de máquina, mientras que uno de 8 bits deberá ejecutar varias instrucciones antes de tener
el resultado, aun cuando ambos procesadores tengan la misma velocidad de ejecución para
sus instrucciones. El procesador de 16 bits será más rápido porque puede hacer el mismo
tipo de tareas que uno de 8 bits, en menos tiempo.
Unidad de control
Esta unidad es de las más importantes en el procesador, en ella recae la lógica necesaria
para la decodificación y ejecución de las instrucciones, el control de los registros, la ALU,
los buses y cuanta cosa más se quiera meter en el procesador.
La unidad de control es uno de los elementos fundamentales que determinan las
prestaciones del procesador, ya que su tipo y estructura determina parámetros tales como el
tipo de conjunto de instrucciones, velocidad de ejecución, tiempo del ciclo de máquina, tipo
de buses que puede tener el sistema, manejo de interrupciones y un buen número de cosas
más que en cualquier procesador van a parar a este bloque.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
30
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Por supuesto, las unidades de control son el elemento más complejo de un procesador y
normalmente están divididas en unidades más pequeñas trabajando de conjunto. La unidad
de control agrupa componentes tales como la unidad de decodificación, unidad de
ejecución, controladores de memoria caché, controladores de buses, controlador de
interrupciones, pipelines, entre otros elementos, dependiendo siempre del tipo de
procesador.
Unidad aritmético-lógica
Como los procesadores son circuitos que hacen básicamente operaciones lógicas y
matemáticas, se le dedica a este proceso una unidad completa, con cierta independencia.
Aquí es donde se realizan las sumas, restas, y operaciones lógicas típicas del álgebra de
Boole.
Actualmente este tipo de unidades ha evolucionado mucho y los procesadores más
modernos tienen varias ALU, especializadas en la realización de operaciones complejas
como las operaciones en coma flotante. De hecho en muchos casos le han cambiado su
nombre por el de “coprocesador matemático”, aunque este es un término que surgió para
dar nombre a un tipo especial de procesador que se conecta directamente al procesador más
tradicional.
Su impacto en las prestaciones del procesador es también importante porque, dependiendo
de su potencia, tareas más o menos complejas, pueden hacerse en tiempos muy cortos,
como por ejemplo, los cálculos en coma flotante.
Buses
Son el medio de comunicación que utilizan los diferentes componentes del procesador para
intercambiar información entre sí, eventualmente los buses o una parte de ellos estarán
reflejados en los pines del encapsulado del procesador.
En el caso de los microcontroladores, no es común que los buses estén reflejados en el
encapsulado del circuito, ya que estos se destinan básicamente a las E/S de propósito
general y periféricos del sistema.
Existen tres tipos de buses:
Dirección: Se utiliza para seleccionar al dispositivo con el cual se quiere trabajar o en el caso de las memorias, seleccionar el dato que se desea leer o escribir.
Datos: Se utiliza para mover los datos entre los dispositivos de hardware (entrada y salida).
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
31
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Control: Se utiliza para gestionar los distintos procesos de escritura lectura y controlar la operación de los dispositivos del sistema.
Conjunto de instrucciones
Aunque no aparezca en el esquema, no podíamos dejar al conjunto o repertorio de
instrucciones fuera de la explicación, porque este elemento determina lo que puede hacer el
procesador.
Define las operaciones básicas que puede realizar el procesador, que conjugadas y
organizadas forman lo que conocemos como software. El conjunto de instrucciones vienen
siendo como las letras del alfabeto, el elemento básico del lenguaje, que organizadas
adecuadamente permiten escribir palabras, oraciones y cuanto programa se le ocurra.
Existen dos tipos básicos de repertorios de instrucciones, que determinan la arquitectura del
procesador: CISC y RISC.
CISC, del inglés Complex instruction set computing, Computadora de Conjunto de
Instrucciones Complejo. Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de instrucciones
que se caracteriza por ser muy amplio y que permiten realizar operaciones complejas entre
operandos situados en la memoria o en los registros internos. Este tipo de repertorio
dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que en la actualidad, la mayoría de los
sistemas CISC de alto rendimiento convierten las instrucciones complejas en varias
instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente microinstrucciones.
Dentro de los microcontroladores CISC podemos encontrar a la popular familia Intel 8051
y la Z80, aunque actualmente existen versiones CISC-RISC de estos microcontroladores,
que pretenden aprovechar las ventajas de los procesadores RISC a la vez que se mantiene la
compatibilidad hacia atrás con las instrucciones de tipo CISC.
RISC, del inglés Reduced Instruction Set Computer, Computadora con Conjunto de
Instrucciones Reducido. Se centra en la obtención de procesadores con las siguientes
características fundamentales:
Instrucciones de tamaño fijo. Pocas instrucciones. Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden a la memoria de datos. Número relativamente elevado de registros de propósito general.
Una de las características más destacables de este tipo de procesadores es que posibilitan el
paralelismo en la ejecución, y reducen los accesos a memoria. Es por eso que los
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
32
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
procesadores más modernos, tradicionalmente basados en arquitecturas CISC, implementan
mecanismos de traducción de instrucciones CISC a RISC, para aprovechar las ventajas de
este tipo de procesadores.
Los procesadores de los microcontroladores PIC son de tipo RISC.
Memoria
Anteriormente se ha visto que la memoria en los microcontroladores debe estar ubicada
dentro del mismo encapsulado, esto es así la mayoría de las veces, porque la idea
fundamental es mantener el grueso de los circuitos del sistema dentro de un solo integrado.
En los microcontroladores la memoria no es abundante, aquí no encontrará Gigabytes de
memoria como en las computadoras personales. Típicamente la memoria de programas no
excederá de 16 K-localizaciones de memoria no volátil (flash o eprom) para contener los
programas.
La memoria RAM está destinada al almacenamiento de información temporal que será
utilizada por el procesador para realizar cálculos u otro tipo de operaciones lógicas. En el
espacio de direcciones de memoria RAM se ubican además los registros de trabajo del
procesador y los de configuración y trabajo de los distintos periféricos del
microcontrolador. Es por ello que en la mayoría de los casos, aunque se tenga un espacio de
direcciones de un tamaño determinado, la cantidad de memoria RAM de que dispone el
programador para almacenar sus datos es menor que la que puede direccionar el
procesador.
El tipo de memoria utilizada en las memorias RAM de los microcontroladores es SRAM, lo
que evita tener que implementar sistemas de refrescamiento como en el caso de las
computadoras personales, que utilizan gran cantidad de memoria, típicamente alguna
tecnología DRAM. A pesar de que la memoria SRAM es más costosa que la DRAM, es el
tipo adecuado para los microcontroladores porque éstos poseen pequeñas cantidades de
memoria RAM.
En el caso de la memoria de programas se utilizan diferentes tecnologías, y el uso de una u
otra depende de las características de la aplicación a desarrollar, a continuación se
describen las cinco tecnologías existentes, que mayor utilización tienen o han tenido:
Máscara ROM. En este caso no se “graba” el programa en memoria sino que el microcontrolador se fabrica con el programa, es un proceso similar al de producción de los CD comerciales mediante masterización. El costo inicial de producir un circuito de este tipo es alto, porque el diseño y producción de la máscara es un proceso costoso, sin
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
33
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
embargo, cuando se necesitan varios miles o incluso cientos de miles de microcontroladores para una aplicación determinada, como por ejemplo, algún electrodoméstico, el costo inicial de producción de la máscara y el de fabricación del circuito se distribuye entre todos los circuitos de la serie, y el costo final de ésta es bastante menor que el de sus semejantes con otro tipo de memoria.
Memoria PROM (Programmable Read-Only Memory) también conocida como OTP (One Time Programmable). Este tipo de memoria también es conocida como PROM o simplemente ROM.
Los microcontroladores con memoria OTP se pueden programar una sola vez, con algún
tipo de programador. Se utilizan en sistemas donde el programa no requiera futuras
actualizaciones y para series relativamente pequeñas, donde la variante de máscara sea
muy costosa, también para sistemas que requieren serialización de datos, almacenados
como constantes en la memoria de programas.
Memoria EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory). Los microcontroladores con este tipo de memoria son muy fáciles de identificar porque su encapsulado es de cerámica y llevan encima una ventanita de vidrio desde la cual puede verse la oblea de silicio del microcontrolador.
Se fabrican así porque la memoria EPROM es reprogramable, pero antes debe borrase, y
para ello hay que exponerla a una fuente de luz ultravioleta, el proceso de grabación es
similar al empleado para las memorias OTP.
Al aparecer tecnologías menos costosas y más flexibles, como las memorias EEPROM y
FLASH, este tipo de memoria han caído en desuso, se utilizaban en sistemas que requieren
actualizaciones del programa y para los procesos de desarrollo y puesta a punto.
EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Fueron el sustituto natural de las memorias EPROM, la diferencia fundamental es que pueden ser borradas eléctricamente, por lo que la ventanilla de cristal de cuarzo y los encapsulados cerámicos no son necesarios.
Al disminuir los costos de los encapsulados, los microcontroladores con este tipo de
memoria se hicieron más baratos y cómodos para trabajar que sus equivalentes con
memoria EPROM.
Otra característica destacable de este tipo de microcontrolador es que fue en ellos donde
comenzaron a utilizarse los sistemas de programación en el sistema que evitan tener que
sacar el microcontrolador de la tarjeta que lo aloja para hacer actualizaciones al programa.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
34
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Memoria flash. En el campo de las memorias reprogramables para microcontroladores, son el último avance tecnológico en uso a gran escala, y han sustituido a los microcontroladores con memoria EEPROM.
A las ventajas de las memorias flash se le adicionan su gran densidad respecto a sus
predecesoras lo que permite incrementar la cantidad de memoria de programas a un
costo muy bajo. Pueden además ser programadas con las mismas tensiones de
alimentación del microcontrolador, el acceso en lectura y la velocidad de programación es
superior, disminución de los costos de producción, entre otras.
Lo más habitual es encontrar que la memoria de programas y datos está ubicada toda dentro
del microcontrolador, de hecho, actualmente son pocos los microcontroladores que
permiten conectar memoria de programas en el exterior del encapsulado. Las razones para
estas “limitaciones” están dadas porque el objetivo fundamental es obtener la mayor
integración posible y conectar memorias externas consume líneas de E/S que son uno de los
recursos más preciados de los microcontroladores.
A pesar de lo anterior existen familias como la Intel 8051 cuyos microcontroladores tienen
la capacidad de ser expandidos en una variada gama de configuraciones para el uso de
memoria de programas externa. En el caso de los PIC, estas posibilidades están limitadas
sólo a algunos microcontroladores de la gama alta, la Figura 5 muestra algunas de las
configuraciones para memoria de programa que podemos encontrar en los
microcontroladores. La configuración (a) es la típica y podemos encontrarla casi en el
100% de los microcontroladores. La configuración (b) es poco frecuente y generalmente se
logra configurando al microcontrolador para sacrificar la memoria de programas interna,
sin embargo el Intel 8031 es un microcontrolador sin memoria de programas interna. La
configuración (c) es la que se encuentra habitualmente en los microcontroladores que tienen
posibilidades de expandir su memoria de programas como algunos PIC de gama alta.
Cuando se requiere aumentar la cantidad de memoria de datos, lo más frecuente es colocar
dispositivos de memoria externa en forma de periféricos, de esta forma se pueden utilizar
memorias RAM, FLASH o incluso discos duros como los de los ordenadores personales,
mientras que para los cálculos y demás operaciones que requieran almacenamiento
temporal de datos se utiliza la memoria RAM interna del microcontrolador. Esta forma de
expandir la memoria de datos está determinada, en la mayoría de los casos, por el tipo de
repertorio de instrucciones del procesador y porque permite un elevado número de
configuraciones distintas, además del consiguiente ahorro de líneas de E/S que se logra con
el uso de memorias con buses de comunicación serie.
Interrupciones
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
35
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Artículo principal: Interrupción
Las interrupciones son esencialmente llamadas a subrutina generadas por los dispositivos
físicos, al contrario de las subrutinas normales de un programa en ejecución. Como el salto
de subrutina no es parte del hilo o secuencia de ejecución programada, el controlador
guarda el estado del procesador en la pila de memoria y entra a ejecutar un código especial
llamado "manejador de interrupciones" que atiende al periférico específico que generó la
interrupción. Al terminar la rutina, una instrucción especial le indica al procesador el fin de
la atención de la interrupción. En ese momento el controlador restablece el estado anterior,
y el programa que se estaba ejecutando antes de la interrupción sigue como si nada hubiese
pasado. Las rutinas de atención de interrupciones deben ser lo más breves posibles para que
el rendimiento del sistema sea satisfactorio, por que normalmente cuando una interrupción
es atendida, todas las demás interrupciones están en espera.
Imagine que está esperando la visita de un amigo, al que llamaremos Juan. Usted y Juan
han acordado que cuando él llegue a su casa esperará pacientemente a que le abra la
puerta. Juan no debe tocar a la puerta porque alguien en la casa duerme y no quiere que le
despierten.
Ahora usted ha decidido leer un libro mientras espera a que Juan llegue a la casa, y para
comprobar si ha llegado, cada cierto tiempo detiene la lectura, marca la página donde se
quedó, se levanta y va hasta la puerta, abre y comprueba si Juan ha llegado, si éste todavía
no está en la puerta, esperará unos minutos, cerrará la puerta y regresará a su lectura
durante algún tiempo.
Como verá este es un método poco eficiente para esperar a Juan porque requiere que deje la
lectura cada cierto tiempo y vaya hasta la puerta a comprobar si él ha llegado, además debe
esperar un rato si todavía no llega. Y por si fuera poco, imagine que Juan no llega nunca
porque se le presentó un problema, tuvo que cancelar la cita y no pudo avisarle a tiempo, o
peor, que Juan ha llegado a la puerta un instante después que usted la cerraba. Juan,
respetando lo acordado, espera un tiempo, pero se cansa de esperar a que le abran y decide
marcharse porque cree que ya usted no está en la casa o no puede atenderlo. A este método
de atender la llegada de Juan lo llamaremos encuesta.
Veamos ahora otro método. En esta ocasión simplemente se recuesta en el sofá de la sala y
comienza a leer su libro, cuando Juan llegue debe tocar el timbre de la puerta y esperar
unos momentos a que le atiendan. Cuando usted oye sonar el timbre, interrumpe la lectura,
marca la página donde se quedó y va hasta la puerta para atender a la persona que toca el
timbre. Una vez que Juan o la persona que ha tocado el timbre, se marcha, usted regresa a
su asiento y retoma la lectura justo donde la dejó. Este último es un método más eficiente
que el anterior porque le deja más tiempo para leer y elimina algunos inconvenientes como
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
36
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
el de que Juan nunca llegue o se marche antes de que usted abra la puerta. Es, en principio,
un método simple pero muy eficaz y eficiente, lo llamaremos atención por interrupción.
El primero de ellos, la encuesta, es un método eficaz, pero poco eficiente porque requiere
realizar lecturas constantes y muchas veces innecesarias del estado del proceso que
queremos atender. Sin embargo, es muy utilizado en la programación de
microcontroladores porque resulta fácil de aprender, la implementación de código con este
método es menos compleja y no requiere de hardware especial para llevarla adelante. Por
otra parte, la encuesta, tiene muchas deficiencias que con frecuencia obligan al diseñador a
moverse hacia otros horizontes
El mundo está lleno de situaciones; de las cuales no podemos determinar ni cuando, ni
como ni por qué se producen, en la mayoría de los casos lo único que podemos hacer es
enterarnos de que determinada situación, asociada a un proceso, ha ocurrido. Para ello
seleccionamos alguna condición o grupo de condiciones que nos indican que el proceso que
nos interesa debe ser atendido, a este fenómeno, en el cual se dan las condiciones que nos
interesa conocer, lo llamaremos evento. En el segundo ejemplo vemos que para atender a
Juan, éste debe tocar el timbre, por tanto, la llegada de Juan es el proceso que debemos
atender y el sonido del timbre es el evento que nos indica que Juan ha llegado.
El método de atención a procesos por interrupción, visto desde la óptica del ejemplo que
utilicé para mostrarlo, es más simple que el de la encuesta, pero no es cierto, el método se
complica porque requiere que el microprocesador incorpore circuitos adicionales para
registrar los eventos que le indican que debe atender al proceso asociado y comprender
estos circuitos y su dinámica no es una tarea sencilla.
Los circuitos para la atención a las interrupciones y todas las tareas que debe realizar el
procesador para atender al proceso que lo interrumpe son bastante complejos y requieren
una visión diferente de la que estamos acostumbrados a tener de nuestro mundo.
Los seres humanos no estamos conscientes de las interrupciones, en nuestro organismo
existen mecanismos que nos interrumpen constantemente, para ello tenemos a nuestro
sistema sensorial, pero no somos conscientes del proceso de interrupción, aunque sí de la
atención a las interrupciones. Eso es porque incorporamos mecanismos que nos sacan
rápidamente de la tarea que estemos haciendo para atender una situación que no puede o no
debe esperar mucho tiempo. Bien, esa misma es la idea que se incorpora en los
microprocesadores para atender procesos que no pueden esperar o que no sabemos cuando
deben ser atendidos porque ello depende de determinadas condiciones.
La cosa se complica en la secuencia de acciones a realizar desde el momento en que se
desencadena el proceso de interrupción, hasta que se ejecuta el programa que lo atiende, y
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
37
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
en la secuencia de acciones posteriores a la atención. Piense en cuantas cosas debe hacer su
organismo ante una interrupción, utilicemos el segundo ejemplo para atender la llegada de
Juan. Piense en cuantas cosas su cerebro hace a espaldas de su conciencia, desde el
momento en que suena el timbre hasta que usted se encuentra listo (consciente de que es
probable que Juan ha llegado) para abrir la puerta, y todo lo que su cerebro debe trabajar
para retomar la lectura después que Juan se ha marchado. Todo eso, excepto abrir la puerta
y atender a Juan, lo hacemos de forma “inconsciente” porque para ello tenemos sistemas
dedicados en nuestro organismo, pero en el mundo de los microcontroladores debemos
conocer todos esos detalles para poder utilizar los mecanismos de interrupción.
Los procesos de atención a interrupciones tienen la ventaja de que se implementan por
hardware ubicado en el procesador, así que es un método rápido de hacer que el procesador
se dedique a ejecutar un programa especial para atender eventos que no pueden esperar por
mecanismos lentos como el de encuesta.
En términos generales, un proceso de interrupción y su atención por parte del procesador,
tiene la siguiente secuencia de acciones:
1. En el mundo real se produce el evento para el cual queremos que el procesador ejecute un programa especial, este proceso tiene la característica de que no puede esperar mucho tiempo antes de ser atendido o no sabemos en que momento debe ser atendido.
2. El circuito encargado de detectar la ocurrencia del evento se activa, y como consecuencia, activa la entrada de interrupción del procesador.
3. La unidad de control detecta que se ha producido una interrupción y “levanta” una bandera para registrar esta situación; de esta forma si las condiciones que provocaron el evento desaparecen y el circuito encargado de detectarlo desactiva la entrada de interrupción del procesador, ésta se producirá de cualquier modo, porque ha sido registrada.
4. La unidad de ejecución termina con la instrucción en curso y justo antes de comenzar a ejecutar la siguiente comprueba que se ha registrado una interrupción
5. Se desencadena un proceso que permite guardar el estado actual del programa en ejecución y saltar a una dirección especial de memoria de programas, donde está la primera instrucción de la subrutina de atención a interrupción.
6. Se ejecuta el código de atención a interrupción, esta es la parte “consciente” de todo el proceso porque es donde se realizan las acciones propias de la atención a la interrupción y el programador juega su papel.
7. Cuando en la subrutina de atención a interrupción se ejecuta la instrucción de retorno, se desencadena el proceso de restauración del procesador al estado en que estaba antes de la atención a la interrupción.
Como podemos observar, el mecanismo de interrupción es bastante complicado, sin
embargo tiene dos ventajas que obligan a su implementación: la velocidad y su capacidad
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
38
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
de ser asíncrono. Ambas de conjunto permiten que aprovechemos al máximo las
capacidades de trabajo de nuestro procesador.
Los mecanismos de interrupción no solo se utilizan para atender eventos ligados a procesos
que requieren atención inmediata sino que se utilizan además para atender eventos de
procesos asíncronos.
Las interrupciones son tan eficaces que permiten que el procesador actúe como si estuviese
haciendo varias cosas a la vez cuando en realidad se dedica a la misma rutina de siempre,
ejecutar instrucciones una detrás de la otra.
Periféricos
Cuando observamos la organización básica de un microcontrolador, señalamos que dentro
de este se ubican un conjunto de periféricos. A continuación describiremos algunos de los
periféricos que con mayor frecuencia encontraremos en los microcontroladores.
Entradas y salidas de propósito general
También conocidos como puertos de E/S, generalmente agrupadas en puertos de 8 bits de
longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del
microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como relés,
LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador.
Algunos puertos de E/S tienen características especiales que le permiten manejar salidas
con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos especiales de
interrupción para el procesador.
Típicamente cualquier pin de E/S puede ser considerada E/S de propósito general, pero
como los microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines
que queramos, las E/S de propósito general comparten los pines con otros periféricos. Para
usar un pin con cualquiera de las características a él asignadas debemos configurarlo
mediante los registros destinados a ellos.
Temporizadores y contadores
Son circuitos sincrónicos para el conteo de los pulsos que llegan a su poder para conseguir
la entrada de reloj. Si la fuente de un gran conteo es el oscilador interno del
microcontrolador es común que no tengan un pin asociado, y en este caso trabajan como
temporizadores. Por otra parte, cuando la fuente de conteo es externa, entonces tienen
asociado un pin configurado como entrada, este es el modo contador.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
39
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Los temporizadores son uno de los periféricos más habituales en los microcontroladores y
se utilizan para muchas tareas, como por ejemplo, la medición de frecuencia,
implementación de relojes, para el trabajo de conjunto con otros periféricos que requieren
una base estable de tiempo entre otras funcionalidades. Es frecuente que un
microcontrolador típico incorpore más de un temporizador/contador e incluso algunos
tienen arreglos de contadores. Como veremos más adelante este periférico es un elemento
casi imprescindible y es habitual que tengan asociada alguna interrupción. Los tamaños
típicos de los registros de conteo son 8 y 16 bits, pudiendo encontrar dispositivos que solo
tienen temporizadores de un tamaño o con más frecuencia con ambos tipos de registro de
conteo.
Conversor analógico/digital
Como es muy frecuente el trabajo con señales analógicas, éstas deben ser convertidas a
digital y por ello muchos microcontroladores incorporan un conversor analógico-digital, el
cual se utiliza para tomar datos de varias entradas diferentes que se seleccionan mediante
un multiplexor.
Las resoluciones más frecuentes son 8 y 10 bits, que son suficientes para aplicaciones
sencillas. Para aplicaciones en control e instrumentación están disponibles resoluciones de
12bit, 16bit y 24bit.6 También es posible conectar un convertidor externo, en caso de
necesidad
Puertos de comunicación
Puerto serie
Este periférico está presente en casi cualquier microcontrolador, normalmente en forma de
UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) o USART (Universal Synchronous
Asynchronous Receiver Transmitter) dependiendo de si permiten o no el modo sincrónico
de comunicación.
El destino común de este periférico es la comunicación con otro microcontrolador o con
una PC y en la mayoría de los casos hay que agregar circuitos externos para completar la
interfaz de comunicación. La forma más común de completar el puerto serie es para
comunicarlo con una PC mediante la interfaz EIA-232 (más conocida como RS-232), es
por ello que muchas personas se refieren a la UART o USART como puerto serie RS-232,
pero esto constituye un error, puesto que este periférico se puede utilizar para interconectar
dispositivos mediante otros estándares de comunicación. En aplicaciones industriales se
utiliza preferiblemente RS-485 por sus superior alcance en distancia, velocidad y
resistencia al ruido.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
40
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
SPI
Este tipo de periférico se utiliza para comunicar al microcontrolador con otros
microcontroladores o con periféricos externos conectados a él, por medio de una interfaz
muy sencilla. Hay solo un nodo controlador que permite iniciar cualquier transacción, lo
cual es una desventaja en sistemas complejos, pero su sencillez permite el aislamiento
galvánico de forma directa por medio de optoacopladores.
I2C
Cumple las mismas funciones que el SPI, pero requiere menos señales de comunicación y
cualquier nodo puede iniciar una transacción. Es muy utilizado para conectar las tarjetas
gráficas de las computadoras personales con los monitores, para que estos últimos informen
de sus prestaciones y permitir la autoconfiguración del sistema de vídeo.
USB
Los microcontroladores son los que han permitido la existencia de este sistema de
comunicación. Es un sistema que trabaja por polling (monitorización) de un conjunto de
periféricos inteligentes por parte de un amo, que es normalmente un computador personal.
Cada modo inteligente está gobernado inevitablemente por un microcontrolador.
Ethernet
Artículo principal: Ethernet
Es el sistema más extendido en el mundo para redes de área local cableadas. Los
microcontroladores más poderosos de 32 bits se usan para implementar periféricos lo
suficientemente poderosos como para que puedan ser accesados directamente por la red.
Muchos de los enrutadores caseros de pequeñas empresas están construidos sobre la base
de un microcontrolador que hace del cerebro del sistema.
Can
Este protocolo es del tipo CSMA/CD con tolerancia a elevados niveles de tensión de modo
común y orientado al tiempo real. Este protocolo es el estándar más importante en la
industria automotriz (OBD). También se usa como capa física del "field bus" para el
control industrial.
Otros puertos de comunicación
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
41
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Hay una enorme cantidad de otros buses disponibles para la industria automotriz (linbus) o
de medios audiovisuales como el i2s, IEEE 1394. El usuario se los encontrará cuando
trabaje en algún área especializada.
Comparadores
Son circuitos analógicos basados en amplificadores operacionales que tienen la
característica de comparar dos señales analógicas y dar como salida los niveles lógicos ‘0’
o ‘1’ en dependencia del resultado de la comparación. Es un periférico muy útil para
detectar cambios en señales de entrada de las que solamente nos interesa conocer cuando
está en un rango determinado de tensión.
Modulador de ancho de pulsos
Los PWM (Pulse Width Modulator) son periféricos muy útiles sobre todo para el control de
motores, sin embargo hay un grupo de aplicaciones que pueden realizarse con este
periférico, dentro de las cuales podemos citar: inversión DC/AC para UPS, conversión
digital analógica D/A, control regulado de luz (dimming) entre otras.
Memoria de datos no volátil
Muchos microcontroladores han incorporado estos tipos de memoria como un periférico
más, para el almacenamiento de datos de configuración o de los procesos que se controlan.
Esta memoria es independiente de la memoria de datos tipo RAM o la memoria de
programas, en la que se almacena el código del programa a ejecutar por el procesador del
microcontrolador.
Muchos de los microcontroladores PIC incluyen este tipo de memoria, típicamente en
forma de memoria EEPROM, incluso algunos de ellos permiten utilizar parte de la
memoria de programas como memoria de datos no volátil, por lo que el procesador tiene la
capacidad de escribir en la memoria de programas como si ésta fuese un periférico más.
Familias de microcontroladores
Véase también: Anexo:Microcontroladores comunes
Los microcontroladores más comunes en uso son:
Empresa 8 bits 16 bits 32 bits
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
42
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Atmel
AVR (mega y tiny),
89Sxxxx familia similar
8051
SAM7 (ARM7TDMI),
SAM3 (ARM Cortex-
M3), SAM9 (ARM926),
AVR32
Freescale
(antes Motorola)
68HC05, 68HC08,
68HC11, HCS08
68HC12, 68HCS12,
68HCSX12, 68HC16
683xx, PowerPC,
ColdFire
Holtek HT8
Intel
MCS-48 (familia 8048)
MCS51 (familia 8051)
8xC251
MCS96, MXS296 x
National Semiconductor COP8 x x
Microchip
Familia 10f2xx Familia
12Cxx Familia 12Fxx,
16Cxx y 16Fxx 18Cxx y
18Fxx
PIC24F, PIC24H y
dsPIC30FXX, dsPIC33F
con motor dsp
integrado
PIC32
NXP Semiconductors
(antes Philips) 80C51 XA
Cortex-M3, Cortex-M0,
ARM7, ARM9
Renesas
(antes Hitachi,
Mitsubishi y NEC)
78K, H8 H8S, 78K0R, R8C,
R32C/M32C/M16C
RX, V850, SuperH, SH-
Mobile, H8SX
STMicroelectronics ST 62, ST 7
STM32 (ARM7)
Texas Instruments TMS370 MSP430
C2000, Cortex-M3
(ARM), TMS570 (ARM)
Zilog Z8, Z86E02
Observación: Algunas arquitecturas de microcontrolador están disponibles por tal cantidad
de vendedores y en tantas variedades, que podrían tener, con total corrección, su propia
categoría. Entre ellos encontramos, principalmente, las variantes de Intel 8051 y Z80.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
1
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Identificación
Asignatura/Submódulo: Submódulo 2:
Mantiene sistemas electrónicos de uso industrial
Plantel :
Plantel 5:
Querétaro (Cerrito Colorado)
Profesor (es):
M. en D. Requena Malagón Blanca Estela.
Periodo Escolar:
Agosto Diciembre 2016.
Academia/ Módulo:
Academia: Electrónica
Módulo IV: Mantiene sistemas electrónicos operados con microcontroladores.
Semestre: Quinto
Horas/semana: 80 Horas semestre / 5 Horas semana
Competencias: Disciplinares ( ) Profesionales (X ) 4. Utiliza equipos, herramientas y suministros empleados en el mantenimiento de sistemas electrónicos de uso industrial
5. Comprueba el funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial
6. Repara fallas en el funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial.
Competencias Genéricas: 5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos:
5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos
contribuye al alcance de un objetivo.
5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez
Resultado de Aprendizaje:
Tema Integrador: NA
Competencias a aplicar por el docente (según acuerdo 447):
1. . Organiza su formación continua a lo largo de su trayectoria profesional.
Atributos
1.5 Se mantiene actualizado en el uso de la tecnología y la comunicación
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
2
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
3.3 Diseña y utiliza en el salón de clases materiales apropiados para el desarrollo de competencias
Dimensiones de la Competencia
Conceptual: PRIMER PARCIAL Equipo
Hardware Osciloscopio como medidor de armónicas Motores monofásicos Motores bifásicos Motores tri fásicos Amperímetro de gancho
Herramientas Multimetros Pinzas Cautín Herramientas de bolsillo Probadores de continuidas, continuidad, eterneth,
de secuencia, polaridad, giro, de frecuencia, temperatura
Suministro
Simbología de dispositivos electrónicos de uso industrial
Arrancadores Tiristores (Diac, TRIAC, SCR) Sensores
Normas de seguridad e higiene (6 Semanas)
Procedimental: 4. Utiliza equipo, herramientas y suministros empleados en el
mantenimiento de sistemas electrónicos de uso industrial.
SEGUNDO PARCIAL Sistemas
Neumática Hidráulica Eléctrica Electrónica Programación Sistemas de control numérico Sistemas manuales Sistemas semi automáticos Sistemas automatizados
(5 Semanas)
Procedimental:
5. Comprueba el funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial.
TERCER PARCIAL Control automático en la industria Control y programación Especialidades o especialización en
(Neumática, Hidráulica, Eléctrica, Electrónica: software de control o
Procedimental:
6. Repara fallas de funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
3
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
PLCs) Localizar fallas
(5 Semanas)
Actitudinal:
Actividades de Aprendizaje
Tiempo Programado: 112 Horas Semestre (100% Total)
6 Semanas (42Hrs) (37,5% Semestral) 5 Semanas (42Hrs) (31,25% Semestral) 7Hras a la semana (6,25% Por semana)
Tiempo Real:
PRIMER PARCIAL
SEGUNDO PARCIAL
TERCER PARCIAL
Fase I Apertura
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad / Transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a utilizar
en cada clase.
NA
ACTIVIDAD 1 Encuadre Facilitador:
Informa y/o presenta:
Módulo, Submódulo, competencias
Sitios de inserción y ocupación
Resultado de aprendizaje
Habilidades y destrezas a desarrollar
ACTIVIDAD 1 Encuadre Estudiante:
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Propone o trabaja
proactivamente Contar con secuencia
impresa o electrónico Realiza como
actividad extra clase : Portada siguiendo lista de cotejo de la misma que se
Programa de estudio del Submódulo
Secuencia didáctica
PC y bocinas Cañón Presentación Lista de cotejo
de portada
Portada o Apunte
0%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
4
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Criterios de evaluación y asistencia
Forma de trabajar
Acuerda Reglas de trabajo Secuencia
deberán tener impresa o electrónico
Resuelve dudas en todo momento
Revisar y llevar el control de evaluación continua
Pase de lista
encuentra al final de la secuencia
Anexar al reverso de la portada lista de cotejo
Llevar el control de evaluación continua en lista de cotejo
ACTIVIDAD 2 Actividad Integradora Facilitador:
Consulta ficha de actividades
Acorde al grado Prepara presentación Realiza actividad Recupera las fichas Entrega reporte al
área psicopedagógica del colegio
Aplica dinámica grupal para la integración del grupo.
ACTIVIDAD 2 Actividad Integradora Estudiante:
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Trabaja
proactivamente Realiza ficha de
actividades con la mayor honestidad posible.
Material didáctico
a utilizar
Video referente a la hoja de trabajo
PC Cañón Bocinas Formato
Construye T
Formato lleno de
Construye T
0%
ACTIVIDAD 3 Evaluación Diagnóstica Facilitador:
Diseña evaluación diagnóstica
Pase de lista Aplica evaluación
diagnóstica Conoce las
expectativas de los estudiantes
Realiza ajustes en caso de ser necesario
Registra y argumenta sus ajustes
Revisar y llevar el control de evaluación continua
ACTIVIDAD 3 Evaluación Diagnóstica Estudiante :
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Trabaja
proactivamente Resuelve evaluación
diagnóstica, debe contestar con lo que considera que es la respuesta, no puede contestar NOSE
Expone en plenaria expectativas
Investiga y realiza nuevamente evaluación diagnóstica
Material didáctico
a utilizar
Cuestionario de evaluación diagnóstica
Lápiz Bolígrafos
Evaluación Diagnóstica
(Antes de la investigación después de
la investigación
)
0%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
5
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
ACTIVIDAD 4 Investigación previa Facilitador:
Expone el procedimiento de localización, selección y utilización de la información técnica necesaria para el desarrollo de las actividades del Submódulo
Elabora una consulta de información técnica para comprobar que el estudiante comprenden la actividad
Revisar y llevar el control de evaluación continua
Pase de lista
ACTIVIDAD 4 Investigación Previa Estudiante :
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda Propone o trabaja
proactivamente Realiza búsqueda de
información solicitada por su facilitador
Atiende los requerimientos solicitados en la lista de cotejo de búsqueda de información
Material didáctico a utilizar
Computadora Internet
Bibliografía Bolígrafos
Hojas Impresora
Investigación 0%
Fase II Desarrollo
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/ transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación
Actividad que realiza el docente
(Enseñanza) No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a utilizar en cada clase.
1.
Util
iza
equi
po,
herr
amie
ntas
y s
umin
istr
os e
mpl
eado
s en
el
des
arro
llo d
e pr
otot
ipos
con
mic
roco
ntro
lado
res
Actividades Generales
El facilitador: Pase de lista Coordina actividad
de forma individual, binas, equipos o grupal
Informa de resultado de actividad
Tiempo y forma de entrega
PROCEDIMIENTO Guía, orienta y
supervisa Revisa, lleva
evaluación continua y califica
Retroalimenta Promueve
aplicar normas de seguridad e higiene
Actividades Generales
El Estudiante: Asiste puntualmente
y con la mayor regularidad
Presta atención en todo momento
Pregunta si tiene duda
Se integran en los equipos correspondientes
Realizan actividades asignadas tanto individuales como de equipo (revisar rol de actividades)
Sigue instrucciones Actúa siempre con
respeto
Materiales didácticos De Clase
Portafolio de evidencias
Material didáctico en caso de haber
Hojas Bolígrafos Lápiz y/o colores Borrador, pintarron
De Práctica Manual de
prácticas Hojas Folder Impresiones PC
General Listas de cotejo
NA NA
ACTIVIDAD 5 Parcial 1 Práctica Demostrativa
El facilitador:
ACTIVIDAD 5 Parcial 1 Práctica Demostrativa
El Estudiante :
Material didáctico a utilizar
De proyección (PC,
Reporte de práctica
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
6
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Actividades generales
Realiza o consulta video(s) que muestren la evidencia de competencia 1
Actividades generales
Consulta rol de actividades asignadas para práctica demostrativa
cañón, bocinas, extensión) Equipo, Herramientas y suministros con uC
4.
Util
iza
equi
po,
herr
amie
ntas
y s
umin
istr
os e
mpl
eado
s en
el m
ante
nim
ient
o de
sis
tem
as e
lect
róni
cos
de u
so
indu
stri
al
ACTIVIDAD 6 Parcial 1 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
Conduce la practica guiada de utiliza equipos y herramientas utilizados en la reparación de sistemas electrónicos de uso industrial
ACTIVIDAD 6 Parcial 1 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Da seguimiento a actividades asignadas para desarrollo de práctica, desarrollo de reporte, desarrollo de investigación
Consulta información
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de reporte
Manual de prácticas o portafolio de evidencias
Equipo para usar en los sistemas de uso industrial
Herramientas para usar en los sistemas de uso industrial
Reporte de práctica
para utilizar
equipos y herramient
as
10%
ACTIVIDAD 7 Parcial 1 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
Conduce practica guiada de utiliza suministros de sistemas industriales: Sensores, actuadores, dispositivos de protección de corto circuito, (contactores, arrancadores, relevadores de sobre carga OL)
ACTIVIDAD 7 Parcial 1 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Da seguimiento a actividades asignadas para desarrollo de práctica de suministros utilizados para práctica con suministros de uso industrial
Consulta información
Cotiza y adquiere los suministros
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Suministros
Reporte de práctica
para utilizar
suministros empleados
en el sistema de
uso industrial
10%
ACTIVIDAD 8 Parcial 1 Práctica Supervisada Facilitador:
Actividades generales
Guía e inspecciona práctica supervisada
ACTIVIDAD 8 Parcial 1 Práctica Supervisada Estudiante :
Actividades generales
Resuelve problemática propuesta por el facilitador
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Equipo, herramientas y suministros los
Reporte de práctica
supervisada
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
7
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Propone problemática a resolver (general o por equipo)
Corrobora que se
cumpla la competencia y el equipo o sus integrantes estén preparados para realizar práctica autónoma
Demuestra el desarrollo de habilidades, conocimientos y experiencias alcanzados lo cual le permite aplicar la autonomía en la competencia
necesarios acorde al contexto referido o señalado por su facilitador
5. C
ompr
ueba
el f
unci
onam
ient
o de
sis
tem
as e
lect
róni
cos
de u
so in
dust
rial
ACTIVIDAD 5 Parcial 2 Práctica Demostrativa Facilitador:
Actividades generales
Realiza y explica como funcionan los sistemas: neumáticos, hidráulicos, electrónico y eléctricos en un sistema de uso industrial
Organiza los equipos de trabajo y lo que se espera que trabajen
Coordina plenaria para revisar corrida a mano del programa
Elabora lista de cotejo para evaluar actividad
ACTIVIDAD 5 Parcial 2 Práctica Demostrativa Estudiante :
Actividades generales
Pregunta si tiene dudas
Toma evidencias Se integra con su
equipo de trabajo Revisa con sus
compañeros en plenaria las propuestas de los programas presentados
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Reporte de
práctica 10%
ACTIVIDAD 6 Parcial 2 Exposición Facilitador:
Actividades generales
Coordina equipos de exposición
Presenta rubrica de exposición
Aclara dudas antes de exposición
Recomienda fuentes bibliográficas y/o referencias en internet
Promueve la autoevaluación, coevaluación
Evalúa exposición, da retroalimentación
ACTIVIDAD 6 Parcial 2 Exposición Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones de rubrica de exposición
El resto del grupo toma nota de puntos más relevantes de exposición, atiende indicaciones y realiza actividades de exposición coordinadas por el equipo que expone
Los equipos observadores, realiza preguntas y/o formulan sus dudas y exponen al
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Elementos de apoyo demostrativo y/o de interacción para exposición
Cañón Bocinas Rubricas
Rubrica de exposición
Exposición y/o
reporte de exposición
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
8
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
final de la exposición
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica Guiada Facilitador:
Actividades generales
El facilitador organiza, acuerda práctica de
Búsqueda de información necesaria de los sistemas hidráulicos, neumáticos, eléctricos y electrónicos (anexar a reporte de práctica)
Resuelve dudas antes, durante y después de la práctica
Elabora guía de indicaciones acorde a las necesidades y/o acuerdos que se lleguen en el salón de clases
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica Guiada Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones de lista de cotejo de práctica
Consulta y/o solicita información sobre los sistemas hidráulicos, neumáticos, eléctricos y electrónicos
Se coordina con su equipo de trabajo
Cotizan y adquieren los materiales necesarios para la programación y puesta en marcha
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Equipo0, herramientas y suministros los necesarios para realizar práctica de los sistemas de uso industrial
Reporte de práctica en el cual se anexa Instrucciones y/o guía de
práctica proporcionada
por su facilitador e
investigación
10%
ACTIVIDAD 8 Parcial 2 Práctica Supervisada Facilitador:
Actividades generales
Acuerda lineamientos del práctica en función al contexto y/o necesidades
Elabora y presenta lista de cotejo de lo que se espera ver o lo que se supervisa en esta práctica
Evalúa y retroalimenta a sus estudiantes al finalizar a través de su lista de cotejo
ACTIVIDAD 8 Parcial 2 Práctica Supervisada Estudiante :
Actividades generales
Se coordina con su equipo de trabajo
Cotizan y adquieren los materiales necesarios para realizar práctica de identificación de los equipos, herramientas, y suministros de los sistemas de uso industrial
Solicita en caseta del taller los equipos y herramientas con los que cuente el taller para llevar a cabo la práctica
Aplica en todo momento normas de seguridad e higiene
Material didáctico a
utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora
Software y Hardware para programar PIC
Equipo0, herramientas y suministros de los sistemas de uso industrial
Reporte de práctica en el cual se anexa lista de cotejo
10% CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
9
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
6.
Rep
ara
falla
s d
e fu
nci
on
amie
nto
de
sist
emas
ele
ctró
nic
os
de
uso
ind
ust
rial
ACTIVIDAD 5 Parcial 3 Práctica Demostrativa Facilitador:
Actividades generales
Presenta prototipo y/o videos de proyectos con sistemas de uso industrial
Proyecta y deja ver los alcances que se espera ver al final como resultado de su proyecto
Expone problemas más comunes en la puesta en marcha
ACTIVIDAD 5 Parcial 3 Práctica Demostrativa Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Revisa otros proyectos
Elaboran reporte y presentan propuesta de proyecto con sus pormenores
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Equipo,
herramientas y suministros necesarios para desarrollo del proyecto
Reporte de práctica
5%
ACTIVIDAD 6 Parcial 3 Práctica guiada. Avance de proyecto (33.33%) Facilitador:
Actividades generales
Explica cronograma de avance de actividades a realizar y lo que se espera ver
Elabora lista de cotejo de avances por revisar
Supervisa y/o coordina las actividades a realizar dentro del salón de clases
Acuerda entrega de primer avance y sus características mínimas a realizar
ACTIVIDAD 6 Parcial 3 Práctica guiada. Avance de proyecto (33.33%) Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Proyecto debe atender una necesidad del contexto industrial y/o escolar
El proyecto debe contener al menos dos prácticas como mínimo elaboradas y/o acordadas en el segundo parcial
Elaboran reporte y presentan programación del proyecto
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Equipo, herramientas y suministros necesarios para implementar y/o reparar fallas de funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial
Reporte de práctica y
lista de cotejo de avance de proyecto
10%
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica guiada. Avance de proyecto (66.66%) Facilitador:
generales Elabora lista de
cotejo de avances por revisar
Supervisa y/o coordina las actividades a realizar dentro del salón de clases
Acuerda entrega de segundo
ACTIVIDAD 7 Parcial 2 Práctica guiada. Avance de proyecto (66.66%) Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Elaboran reporte Revisa lista de
cotejo que le facilita su profesor
Cotiza materiales Realiza pruebas y
mejoras
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Equipo,
herramientas y suministros necesarios simular la reparación de fallas de sistemas de uso
Reporte de práctica y
lista de cotejo de avance de proyecto
10%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
10
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
avance y sus características mínimas a realizar
Consulta y/o pregunta si tiene dudas
industrial
ACTIVIDAD 8 Parcial 3 Exposición proyecto finalizado Facilitador:
generales Explica Acuerda entrega
de proyecto final y sus características mínimas a realizar
Supervisa Resuelve dudas en
todo momento Revisa y supervisa
proyectos Retroalimenta y
exhorta para mejorar aspectos de funcionamiento y estética
Evalúa y retroalimenta
ACTIVIDAD 8 Parcial 3 Exposición proyecto finalizado Estudiante :
Actividades generales
Atiende indicaciones
Elaboran reporte y presentan proyecto sin fallas atendiendo una necesidad de la comunidad industrial
Material didáctico a utilizar
Materiales generales de práctica y clases
Computadora Equipo
hidráulico, neumático, eléctrico, electrónico así como , herramientas y suministros necesarios para simular la reparación de fallas de funcionamiento de sistemas electrónicos de uso industrial
Proyecto funcionando
al 100% acorde a las especificacio
nes
10%
Fase III Cierre
Competencias a desarrollar (habilidad,
conocimiento y actitud)
Actividad/transversalidad
Producto de Aprendizaje
Ponderación Actividad que realiza
el docente (Enseñanza)
No. de sesiones
Actividad que realiza el alumno
(Aprendizaje)
El material didáctico a
utilizar en cada clase.
NA
ACTIVIDAD 9 Práctica Autónoma El facilitador:
Integra y coordina los equipos de trabajo
Expone los criterios a seguir y
ACTIVIDAD 9 Práctica Autónoma
El Estudiante :
Cotizan y compran suministros necesarios para el desarrollo de su
Material didáctico a
utilizar
Hojas Folder Mapas
Reporte de práctica
autónoma
PRIMER PARCIAL
25%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
11
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
el tiempo para el desarrollo de la práctica autónoma
Explica criterios de práctica autónoma
Explica criterios de reporte
Observa cumplimiento de competencia
Toma notas de observación de cumplimiento de competencia
práctica autónoma Asiste a clases de
manera puntual Presta atención en
todo momento Sigue indicaciones
presentadas por su facilitador
Realizan reporte de practica autónoma siguiendo las indicaciones de su facilitador, plasmando las evidencias necesarias del cumplimiento de las competencias de cada uno de los integrantes
Investigación Diagramas Equipo Herramientas Suministros Computadora Impresora
SEGUNDO PARCIAL
30%
TERCER PARCIAL
55%
ACTIVIDAD 10 Autoevaluación El facilitador:
Pasa lista Prepara y
organiza las preguntas de guía de estudio
Da a los estudiantes las preguntas de guía de estudio
Revisan en plenaria
Resuelve dudas en todo momento
ACTIVIDAD 10 Autoevaluación
El Estudiante :
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Resuelve y entrega
guía de estudio en tiempo y forma
Pregunta en caso de tener dudas
Revisa y se retroalimenta
Material didáctico a
utilizar
Hojas Lapiceros Lápiz Goma
Guía de estudio
3%
ACTIVIDAD 11 Co evaluación El facilitador:
Prepara tema y preguntas de debate
Organiza equipos de debate
Acuerda reglas de trabajo y/o participación en el debate
Se asegura que todos participen y se mantengan en un marco de respeto en todo momento
ACTIVIDAD 11 Co evaluación
El Estudiante :
Se prepara para participar activamente
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Se mantiene en un
marco de respeto en todo momento
Participa activa, proactiva y colaborativamente
Apoya en todo momento a su equipo de trabajo
Toma nota en caso de ser necesario
Analiza y ordena ideas o conclusiones para realizar reporte
Material didáctico a
utilizar
Hojas Folder Espacio para realizar debate Portafolio de evidencias PC Impresora Papelitos con temas de debate
Reporte de conclusión
del debate 2%
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
12
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
de conclusiones haciendo uso de las TICs
ACTIVIDAD 12 Heteroevaluación El facilitador:
Prepara evaluación tratando de apegarse a la autoevaluación
Aplica evaluación Revisa redacción Supervisa la
evaluación Califica y
retroalimenta la evaluación
Revisa que la integración de los portafolios de evidencia se encuentren completos y organizados
ACTIVIDAD 12 Heteroevaluación
El Estudiante :
Asiste a clases Presta atención en
todo momento Lee cada una de las
preguntas Da respuesta a la su
evaluación acorde a los conocimientos, experiencias y/o habilidades desarrolladas.
Material didáctico a
utilizar
Fotocopias de
evaluación Lista de
asistencia Lapiceros
Lápiz Goma
Sacapuntas Evaluación
PRIMER PARCIAL
25%
SEGUNDO PARCIAL
20%
TERCER PARCIAL
0%
Se cumplieron las actividades programadas: SI ( ) NO ( )
Registra los cambios realizados:
Elementos de Apoyo (Recursos)
Equipo de apoyo Bibliografía
EQUIPO Osciloscopio digital Medidor de capacitancia Generador de funciones Fuente de alimentación CA Proyector de video Entrenador modular Multímetro digital Multímetro amperímetro de gancho Fuente de alimentación CC triple salida Programador para microcontroladores PIC’s con interfaz de puerto USB
HERRAMIENTAS Cautín de: lápiz, pistola Estación de soldadura Pistola de aire caliente Pinzas de electricista Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta plana Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta Torx Juego de desarmadores de barra cilíndrica y punta Phillips Juego de desarmadores punta de precisión
SUMINISTROS Sensor fotoeléctrico Sensor inductivo de proximidad Sensor magnético de proximidad Sensor capacitivo de proximidad Limpiador Flux Carrete de soldadura Alcohol isopropilico
Palacios E. (2004.) Microcontrolador PIC16F84 PRIMER PARCIAL Desarrollo de proyectos. (1ª Edición.) México: Alga Omega grupo editor, S.A. de C.V. Cap. 3 Microchip Technology Inc. (2010). Consultado (9 Julio 2016). En http://www.microchip.com/ NOM-004-STPS-1999. Sistema de protección y dispositivos de seguridad de la maquinaria y equipos que se utilice en los centros de trabajo. D.O. NOM-017-STPS-2008. Equipo de protección personal. Selección, uso y manejo en los centros de trabajo
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
13
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Pulsador on-off Detectores magnéticos Cinta de aislar Diodos Leds Resistencias Sensor óptico Sensor capacitivo Sensor infrarrojo Grasa de silicón Limpiador de alto poder Relevadores Lubricante de silicón universal Aire comprimido removedor de polvo Carrete de malla para desoldar Circuito integrado 16F84A Circuito integrado 16F877 Circuito integrado 16F1826 Circuito integrado 16F1824 Circuito integrado 16F648a
SOFTWARE Software de sistemas neumáticos y electroneumáticos y control de PLC’s
s.a. s.f. Introduccion al mundo de los microcontroladores. Consultado (9 Jul 2016). En http://learn.mikroe.com/ebooks/microcontroladorespicc/chapter/introduccion-al-mundo-de-los-microcontroladores/ SEGUNDO PARCIAL TERCER PARCIAL
Evaluación
Criterios: PRIMER PARCIAL Desempeño 10% Conocimientos 25% Productos 75%
SEGUNDO PARCIAL Desempeño 20% Conocimientos 20% Productos 60%
TERCER PARCIAL Desempeño 80% Conocimientos 0% Productos 20%
Instrumento: Portafolio de evidencias Lista de cotejo de portafolio de evidencias Lista de cotejo de prácticas Lista de cotejo de reporte de prácticas Lista de cotejo de proyectos Lista de cotejo de reporte de proyecto Heteroevaluación de conocimientos
Porcentaje de aprobación a lograr: 85% Fecha de validación: 3 Agosto 2016.
Fecha de Vo. Bo de Servicios Docentes. 2 Agosto 2016.
C
OP
IA IM
PR
ES
A N
O C
ON
TRO
LAD
A
14
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
15
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
16
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
17
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o
interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando,
tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un
contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o
instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de
funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del
circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento
se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las
letras KM seguidas de un número de orden.
Si bien constructivamente son similares a los relés, no son lo mismo. Su diferencia radica
en la misión que cumple cada uno: ambos permiten controlar en forma manual o
automática, ya sea localmente o a distancia toda clase de circuitos, pero mientras que los
relés controlan corrientes de bajo valor como las de circuitos de alarmas visuales o sonoras,
alimentación de contactores, etc; los contactores se utilizan como interruptores
electromagnéticos en la conexión y desconexión de circuitos de iluminación y fuerza motriz
de elevada tensión y potencia.
SENSORES
Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables
de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia,
aceleración, inclinación, presión,desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento,
pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una
capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un
termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la
variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que
aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda
interpretar otro dispositivo. Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la
propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura.
Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía
en otra.
Características de un sensor
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de medida máximo esperado.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
18
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. (down)
Linealidad o correlación lineal. Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la
magnitud de entrada. Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a
medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o
controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un
termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través
de un convertidor analógico a digital, un computador y un visualizador) de modo que los
valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a
veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento,
como por ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que
adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.
Tipos de sensores
En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
Magnitud Transductor Característica
Posición lineal y angular
Potenciómetro Analógica
Encoder Digital
Sensor Hall Digital
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
19
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Desplazamiento y deformación
Transformador diferencial de variación
lineal
Analógica
Galga extensiométrica Analógica
Magnetoestrictivos A/D
Magnetorresistivos Analógica
LVDT Analógica
Velocidad lineal y angular
Dinamo tacométrica Analógica
Encoder Digital
Detector inductivo Digital
Servo-inclinómetros A/D
RVDT Analógica
Giróscopo
Aceleración Acelerómetro Analógico
Servo-accelerómetros
Fuerza y par (deformación) Galga extensiométrica Analógico
Triaxiales A/D
Presión
Membranas Analógica
Piezoeléctricos Analógica
Manómetros Digitales Digital
Caudal Turbina Analógica
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
20
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Magnético Analógica
Temperatura
Termopar Analógica
RTD Analógica
Termistor NTC Analógica
Termistor PTC Analógica
Bimetal - Termostato I/0
Sensores de presencia
Inductivos I/0
Capacitivos I/0
Ópticos I/0 y Analógica
Sensores táctiles Matriz de contactos I/0
Piel artificial Analógica
Visión artificial
Cámaras de video Procesamiento
digital
Cámaras CCD o CMOS Procesamiento
digital
Sensor de proximidad
Sensor final de carrera
Sensor capacitivo Analógica
Sensor inductivo Analógica
Sensor fotoeléctrico Analógica
Sensor acústico (presión
sonora) micrófono Analógica
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
21
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Sensores de acidez ISFET
Sensor de luz
fotodiodo Analógica
Fotorresistencia Analógica
Fototransistor Analógica
Célula fotoeléctrica Analógica
Sensores captura de
movimiento Sensores inerciales
Algunas magnitudes pueden calcularse mediante la medición y cálculo de otras, por
ejemplo, la velocidad de un móvil puede calcularse a partir de la integración numérica de su
aceleración. La masa de un objeto puede conocerse mediante la fuerza gravitatoria que se
ejerce sobre él en comparación con la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto de masa
conocida (patrón).
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
22
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
SISTEMAS HIDRAULICOS
Hidráulica, aplicación de la mecánica fluidos en ingeniería para construir dispositivos que
funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas
como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse,
bomba y turbinas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece que la presión
aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del
mismo.
El filósofo y científico Blaise Pascal formuló en 1647 el principio que lleva su nombre,
con aplicaciones muy importantes en hidráulica.
Hulton Deutsc Aunque cada ciencia de la Tierra tiene su enfoque particular, todas suelen
superponerse con la geología. De esta forma, el estudio del agua de la Tierra en relación
con los procesos geológicos requiere conocimientos de hidrología y de oceanografía,
mientras que la medición de la superficie terrestre utiliza la cartografía (mapas) y la
geodesia (topografía). Mecánica, rama de la Física que se ocupa del movimiento de los
objetos y de su respuesta a las fuerzas.
Vectores y fuerza neta Con frecuencia, sobre un cuerpo actúan simultáneamente varias
fuerzas. Puede resultar muy complejo calcular por separado el efecto de cada una; sin
embargo, las fuerzas son vectores y se pueden sumar para formar una única fuerza neta o
resultante (R) que permite determinar el comportamiento del cuerpo.
La primera ley de Newton afirma que la aceleración de un objeto es proporcional a la
fuerza neta a que está sometido. Si la fuerza neta es nula, la ley de Newton indica que no
puede haber aceleración. Un libro situado sobre una mesa experimenta una fuerza hacia
abajo debida a la gravedad, y una fuerza hacia arriba ejercida por la mesa (denominada
fuerza normal). Ambas fuerzas se compensan exactamente, por lo que el libro permanece
en reposo.
Un sistema de fuerzas que actúa sobre un cuerpo puede ser reemplazado por una fuerza
resultante y por un momento resultante que produzcan sobre el cuerpo el mismo efecto que
todas las fuerzas y todos los momentos actuando conjuntamente.
Los principales componentes de un sistema hidráulico son:
1.-Bomba
2.-Actuadores
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
23
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
3.-Válvula de seguridad
4.-Filtros
5.-Motor
6.-Depósito
Ventajas de la hidráulica.
A) Velocidad variable.- A través del cilindro de un sistema hidráulico se puede
conseguir velocidades muy precisas, regulares y suaves, que no se logran con
motores eléctricos.
B) Reversibilidad.-Los actuadotes hidráulicos pueden invertir su movimiento sin
problemas y, además, pueden arrancar bajo su máxima carga.
La carga.- Es la energía referida a la unidad de peso. Fig. 1.
Fig. 1
C) Protección contra las sobrecargas.-Las válvulas protegen al sistema hidráulico
contra las sobre cargas de presión.
La válvula de seguridad limita la presión a niveles aceptables. Fig. 2
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
24
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig. 2
Bombas.- La bomba aspira el fluido con dirección al cilindro. Cuando el cilindro se
sobrecarga la presión empieza a aumentar. Esto es debido a que el fluido no puede
circular libremente Fig. 3.
Fig. 3
La presión.- La presión también se va creando por las cañerías o0 tuberías
(mangueras), y esto puede provocar una avería. Por lo tanto ello, necesitamos
colocar en el sistema una válvula de seguridad. Fig. 4.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
25
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig.4
La válvula actúa rebajando la presión del sistema al devolver el fluido al depósito
Fig.5.
Fig. 5
D) Tamaño pequeño.-El tamaño de los componentes hidráulicos es pequeño
comparándolo con la potencia y energía que puedan transmitir. Fig.5.
Los pequeños componentes del sistema hidráulica de esta maquina le dan la potencia
necesaria para accionar su circuito de elevación Fig.6.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
26
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig. 6
2,3. Empuje (E).- Cuando introducimos un cuerpo en un recipiente en un fluido, el nivel de
éste se eleva. Este aumento de nivel es debido al volumen del cuerpo. Este no lleva a
anunciar el siguiente principio Fig. 7.
Fig. 7
El aumento del nivel del fluido es debido al volumen del cuerpo introducido en su seno.
Principio de Arquímedes.-Todo cuerpo sumergido en un líquido, experimenta una fuerza
vertical y hacia arriba, igual al peso del volumen de fluido desalojado. Esta fuerza es
empuje.
E = V.p Donde:
V = Volumen
P = Presión
La presión de bloque en el fluido se establezca cuando el empuje es igual a su peso.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
27
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
2.4.- Presión (p).-Cuando los líquidos son incompresibles, su presión aumenta cuando
encuentra un obstáculo a su circulación. En un sistema hidráulico, la presión empieza a
aumentar cuando el líquido llega a cilindro y se encuentra con el émbolo. La presión
podemos medirla de diferentes maneras:
A) presión hidrostática.- Una columna de cualquier líquido, debido a su peso,
ejerce una presión sobre la superficie en que se apoya. Esta es la presión
hidrostática y se define como: Fig. 8.
p = p .g. h
Fig. 8
B) Presión por fuerzas externas.- Cuando aplicamos una fuerza sobre el sistema
en un recipiente cerrado esto nos lleva a enunciar la siguiente Ley:
Ley de Pascal,- Cualquier líquido dentro de un recipiente ejerce una presión sobre éste, que
se transmite por igual en todas sus direcciones. Fig. 9.
P = F/ A CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
28
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig. 9
Émbolos a la misma altura.-Se aplica una fuerza F1 a un pequeño émbolo de área S1. El
resultado es una fuerza F2 mucho más grande en el émbolo de área S2. Debido a que la
presión es la misma a la misma altura por ambos lados, se verifica que: Fig. 9.a.
Fig. 9.a
Para mantener a la misma altura los dos émbolos, tenemos que poner un número de pesas
sobre cada émbolo de modo que se cumpla la relación dada en el apartado anterior.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
29
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Émbolos a distinta altura.-Un ejercicio interesante, es el de determinar la altura de ambas
columnas de fluido cuando se ponen n1 pesas en el émbolo de la izquierda y n2 pesas en el
émbolo de la derecha. Fig. 9.b.
Sean A y B dos puntos del fluido que están a la misma altura. El punto A una profundidad
h1 por debajo del émbolo de área S1 y el B situado h2 por debajo del émbolo de área S2.
Fig.9.b
La presión en cada uno de dichos puntos es la suma de tres términos:
La presión atmosférica
La presión debida a la columna de fluido
La presión debida a las pesas situadas sobre el émbolo
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
30
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Caudal (Q).- Es la cantidad de fluido que atraviesa una superficie plana en un
tiempo determinado. Puede expresarse además de dos modos:
1.- Como volumen que atraviesa una sección por unidad de tiempo. Fig.10.
Q = V / t
Fig. 10
2.- Como el producto de una sección y la velocidad del fluido al atravesarla. Fig. 11
Q = A. v
Fig. 11
Teorema torricelli.- La velocidad de salida de un liquido por un orificio pequeño, hecho
en la pared del recipiente que lo contiene, es igual a la velocidad que alcanzaría un cuerpo
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
31
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
al caer libremente desde una altura igual a la distancia que hay entre la superficie del
líquido y el orificio de salida Fig.12.
v = (2 g . h)1/2
Fig. 12
Potencia hidráulica (P).-Se define como el trabajo por unidad de tiempo.
Obteniendo mayor potencia a que sistema hidráulico que desarrollando el mismo
trabajo haya invertido menos tiempo.
P = p. Q
Teorema de Bernoulli.-En un sistema hidráulico el fluido que circula tiene tipos de
energía: Fig. 13.
Fig.13
1.- Energía cinética.- Debido a la velocidad y masa del fluido.
2.- Energía potencial.-que depende de la posición del fluido.
3.- Energía de presión.-Debido a su compresibilidad. Fig. 14.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
32
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig. 14
Perdidas por cargas.-Es un tipo de energía que se distingue dentro del sistema,
debido a todos los componentes de este. Podemos mencionar tres tipos de perdidas
de carga:
1.- Perdidas debidas a las tuberías
2.- Pérdidas debidas a las bombas
3.- Pérdidas debidas a las turbinas. Fig. 15
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
33
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig. 15
Régimen de flujo.-Las pérdidas de carga en un sistema hidráulico están ligadas al
modo en que circula el fluido por sus conductos.
El fluido puede circular por un conducto de dos formas: Fig. 16.
1.-En régimen laminar
2.-En régimen turbulento
Fig.16
La energía hidráulica es la suma de las energías que contiene el fluido: Fig.17.
1.-Energía de presión
2.-Energía cinética CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
34
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig.17
Elementos principales de una central hidráulica Fig.18.
Fig.1
Válvula de seguridad.-Es importante para que el sistema no sea dañado por un
exceso de presión el actuador se detenga Fig.19.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
35
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Fig.19
Tipos de bombas.-Se tienen dos tipos de bombas como son:
1.- Bombas de desplazamiento positivo.- Son las bombas de: Fig.20
a. Rotor
b. Engranaje
c. Diafragma
Fig. 20
2.-Bombas de desplazamiento no positivo.-Se tiene las bombas siguientes:
Fig.21.
a. Turbinas
b. Paletas
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
36
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
c. Émbolos radiales
Fig.21
2,12. Circuitos de la bomba o aspiración de la bomba. Fig.22.
Fig.22.
Diagnóstico de averías:
Algunas averías que se pueden presentarse son:
1,-No hay presión.-Es debido que hay poco aceite en el depósito; también puede ser por
fugas en los conductos.
2.-Funcionamiento lento.-Es por desgaste de la bomba o fugas parciales de aceite en algún
lugar o circuitos de distribución.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
37
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
3.-No hay caudal.- Es por mal montaje de la bomba o mal cebado de la bomba y aire en el
circuito de aspiración y distribución.
4.-Ruido.-Esto es debido por daños serios en la bomba. La presencia de aire en el sistema
origina ruidos, esto puede ser:
a. Un nivel de aceite demasiado bajo
b. conexiones sueltas en las cañerías de aspiración
c. Arranca la bomba sin aceite en el tanque o depósito.
2.13. Objetivos del fluido: Fig.23.
1.-Trasmitir potencia
2.-Lubricar las piezas móviles
3.-Estanqueidad (mínima fugas)
4.-Enfriar o disipara el calor generado en el sistema
Fig.23
Principales propiedades de los fluidos.
Las principales propiedades de los fluidos son:
Fluidez
Viscosidad
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
38
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
Compresibilidad
Régimen de fluido
Fluidos sintéticos.- Se trata fluidos sintéticos inflamables obtenidos en laboratorio, alguno
de estos son:
Ester fosfatos
Hidrocarburos clarados
Mezcla de esterfosfatos, e hidrocarburos colrados.
Aplicaciones: Fig.23.
1. Sistema hidráulico de maquinaria pesada
2. Sistema hidráulico de transmisión de caja de velocidades de maquinarias.
3. Sistema de suspensión de maquinarias
4. Sistema de dirección de maquinarias en general
5. Maquinas perforadoras hidráulicas
6. Sistema de frenos de maquinarias
7. Prensas hidráulicas
8. Gatos hidráulicos
9. Otros aplicaciones
El control automático de procesos es parte del progreso industrial desarrollado durante lo que ahora se conoce como la segunda revolución industrial . El uso intensivo de la ciencia de control automático es producto de una evolución que es consecuencia del uso difundido de las técnicas de medición y control .Su estudio intensivo ha contribuido al reconocimiento universal de sus ventajas .
El control automático de procesos se usa fundamentalmente porque reduce el costo de los procesos industriales , lo que compensa con creces la inversión en equipo de control . Además hay muchas ganancias intangibles , como por ejemplo la eliminación de mano de obra pasiva , la cual provoca una demanda equivalente de trabajo especializado . La eliminación de errores es otra contribución positiva del uso del control automático .
El principio del control automático o sea el empleo de una realimentación o medición para accionar un mecanismo de control , es muy simple . El mismo principio del control automático se usa en diversos campos , como control de procesos químicos y del petróleo , control de hornos en la fabricación del acero , control de máquinas herramientas , y en el control y trayectoria de un proyectil .
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
39
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
El uso de las computadoras analógicas y digitales ha posibilitado la aplicación de ideas de control automático a sistemas físicos que hace apenas pocos años eran imposibles de analizar o controlar .
Es necesaria la comprensión del principio del control automático en la ingeniería moderna , por ser su uso tan común como el uso de los principios de electricidad o termodinámica , siendo por lo tanto , una parte de primordial importancia dentro de la esfera del conocimiento de ingeniería . También son tema de estudio los aparatos para control automático , los cuales emplean el principio de realimentación para mejorar su funcionamiento .
Qué es el control automático ?
El control automático es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o condición , midiendo el valor existente , comparándolo con el valor deseado , y utilizando la diferencia para proceder a reducirla . En consecuencia , el control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana .
El elemento mas importante de cualquier sistema de control automático es lazo de control realimentado básico . El concepto de la realimentación no es nuevo , el primer lazo de realimentación fue usado en 1774 por James Watt para el control de la velocidad de cualquier máquina de vapor . A pesar de conocerse el concepto del funcionamiento , los lazos se desarrollaron lentamente hasta que los primeros sistemas de transmisión neumática comenzaron a volverse comunes en los años 1940s , los años pasados han visto un extenso estudio y desarrollo en la teoría y aplicación de los lazos realimentados de control . En la actualidad los lazos de control son un elemento esencial para la manufactura económica y prospera de virtualmente cualquier producto , desde el acero hasta los productos alimenticios. A pesar de todo , este lazo de control que es tan importante para la industria está basado en algunos principios fácilmente entendibles y fáciles . Este artículo trata éste lazo de control , sus elementos básicos , y los principios básicos de su aplicación .
FUNCION DEL CONTROL AUTOMATICO .
La idea básica de lazo realimentado de control es mas fácilmente entendida imaginando qué es lo que un operador tendría que hacer si el control automático no existiera .
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
40
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
La figura 1 muestra una aplicación común del control automático encontrada en muchas plantas industriales , un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fría . En operación manual , la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende de la presión de aire hacia la válvula que regula el paso de vapor . Para controlar la temperatura manualmente , el operador observaría la temperatura indicada , y al compararla con el valor de temperatura deseado , abriría o cerraría la válvula para admitir mas o menos vapor . Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado , el operador simplemente mantendría esa regulación en la válvula para mantener la temperatura constante . Bajo el control automático , el controlador de temperatura lleva a cabo la misma función . La señal de medición hacia el controlador desde el transmisor de temperatura (o sea el sensor que mide la temperatura ) es continuamente comparada con el valor de consigna (set-point en Inglés ) ingresado al controlador . Basándose en una comparación de señales , el controlador automático puede decir si la señal de medición está por arriba o por debajo del valor de consigna y mueve la válvula de acuerdo a ésta diferencia hasta que la medición (temperatura ) alcance su valor final .
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL .
Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado . La distinción la determina la acción de control , que es la que activa al sistema para producir la salida . Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida . Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto modo dependiente de la salida . Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes : a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinada por su calibración . Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
41
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada . b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad , que presentan los de lazo cerrado .
Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación ( o retroacción ) .
Ejemplo 1 Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto , que está controlado por un regulador de tiempo . El tiempo requerido para hacer tostadas , debe ser anticipado por el usuario , quien no forma parte del sistema . El control sobre la calidad de la tostada (salida) es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo , el que constituye tanto la entrada como la acción de control .
Ejemplo 2 Un mecanismo de piloto automático y el avión que controla , forman un sistema de control de lazo cerrado ( por realimentación ) . Su objetivo es mantener una dirección específica del avión , a pesar de los cambios atmosféricos . El sistema ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea del avión y ajustando automáticamente las superficies de dirección del mismo ( timón , aletas , etc. ) de modo que la dirección instantánea coincida con la especificada . El piloto u operador , quien fija con anterioridad el piloto automático , no forma parte del sistema de control .
EL LAZO REALIMENTADO
El lazo de control realimentado simple sirve para ilustrar los cuatro elementos principales de cualquier lazo de control , (figura 2 ) .
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
42
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
La medición debe ser hecha para indicar el valor actual de la variable controlada por el lazo . Mediciones corrientes usadas en la industria incluyen caudal , presión , temperatura , mediciones analíticas tales como pH , ORP , conductividad y muchas otras particulares específicas de cada industria .
Realimentación : Es la propiedad de una sistema de lazo cerrado que permite que la salida ( o cualquier otra variable controlada del sistema ) sea comparada con la entrada al sistema ( o con una entrada a cualquier componente interno del mismo con un subsistema ) de manera tal que se pueda establecer una acción de control apropiada como función de la diferencia entre la entrada y la salida . Más generalmente se dice que existe realimentación en un sistema cuando existe una secuencia cerrada de relaciones de causa y efecto ente las variables del sistema . El concepto de realimentación está claramente ilustrado en el mecanismo del piloto automático del ejemplo dado . La entrada es la dirección especificada , que se fija en el tablero de control del avión y la salida es la dirección instantánea determinada por los instrumentos de navegación automática . Un dispositivo de comparación explora continuamente la entrada y la salida . Cuando los dos coinciden , no se requiere acción de control . Cuando existe una diferencia entre ambas , el dispositivo de comparación suministra una señal de acción de control al controlador , o sea al mecanismo de piloto automático . El controlador suministra las señales apropiadas a las superficies de control del avión , con el fin de reducir la diferencia entre la entrada y la salida . La realimentación se puede efectuar por medio de una conexión eléctrica o mecánica que vaya desde los instrumentos de navegación que miden la dirección hasta el dispositivo de comparación .
Características de la realimentación . Los rasgos mas importante que la presencia de realimentación imparte a un sistema son: a) Aumento de la exactitud . Por ejemplo , la habilidad para reproducir la entrada fielmente . b) Reducción de la sensibilidad de la salida , correspondiente a una determinada entrada , ante variaciones en las características del sistema . c) Efectos reducidos de la no linealidad y de la distorsión . d) Aumento del intervalo de frecuencias ( de la entrada ) en el cual el sistema responde satisfactoriamente ( aumento del ancho de bada ) e) Tendencia a la oscilación o a la inestabilidad .
El actuador final .
Por cada proceso debe haber un actuador final , que regule el suministro de energía o material al proceso y cambie la señal de medición . Mas a menudo éste es algún tipo de válvula , pero puede ser además una correa o regulador de valocidad de motor , posicionador , etc .
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
43
SISTEMA DE
GESTIÓN DE
LA CALIDAD
ISO 9001:2008
PLANEACION DIDACTICA DOCENTES FEPD-004
V 05 ELABORACIÓN DE PLANEACION DIDÁCTICA PP/PPA/ESF-06
PQ-ESMP-05
Querétaro
El proceso
Los tipos de procesos encontrados en las plantas industriales son tan variados como los materiales que producen . Estos se extienden desde lo simple y común , tales como los lazos que controlan caudal , hasta los grandes y complejos como los que controlan columnas de destilación en la industria petroquímica .
El controlador automático .
El último elemento del lazo es el controlador automático , su trabajo es controlar la medición . “Controlar” significa mantener la medición dentro de límites aceptables . En éste artículo , los mecanismos dentro del controlador automático no serán considerados . Por lo tanto , los principios a ser tratados pueden ser aplicados igualmente tanto para los controladores neumáticos como para los electrónicos y a controladores de todos los fabricantes . Todos los controladores automáticos usan las mismas respuestas generales , a pesar de que los mecanismos internos y las definiciones dadas para estas respuesta pueden ser ligeramente diferentes de un fabricante al otro .
Un concepto básico es que para que el control realimentado automático exista , es que el lazo de realimentación esté cerrado . Esto significa que la información debe ser continuamente transmitida dentro del lazo . El controlador debe poder mover a la válvula , la válvula debe poder afectar a la medición , y la señal de medición debe ser reportada al controlador . Si la conexión se rompe en cualquier punto , se dice que el lazo está abierto . Tan pronto como el lazo se abre , como ejemplo , cuando el controlador automático es colocado en modo manual , la unidad automática del controlador queda imposibilitada de mover la válvula . Así las señales desde el controlador en respuesta a las condiciones cambiantes de la medición no afectan a la válvula y el control automático no existe.
CO
PIA
IMP
RE
SA
NO
CO
NTR
OLA
DA
