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Acondicionamento, Conversão e Transmissão de Sinal

Código:

LACI22020

Sigla:

ACTS

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Instrumentação e Me

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EACI	67	Plano de Estudos 14	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Estudo, implementação e análise de circuitos elementares de condicionamento de sinal para interface de transdutores.
Estudo de métodos de conversão analógico-digital e digital-analógico, e da sua aplicação na área de instrumentação e medida. Caracterização e implementação de técnicas de modulação e transmissão de sinais em redes industriais e em sistemas de instrumentação e medida com telemetria.

Resultados de aprendizagem e competências

Estudo, implementação e análise de circuitos elementares de condicionamento de sinal para interface de transdutores.
Estudo de métodos de conversão analógico-digital e digital-analógico, e da sua aplicação na área de instrumentação e medida. Caracterização e implementação de técnicas de modulação e transmissão de sinais em redes industriais e em sistemas de instrumentação e medida com telemetria.

Modo de trabalho

Presencial

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

A frequência nesta disciplina pressupõe que os alunos tenham conhecimentos básicos de instrumentação, electrotecnia e de electrónica.

Programa

1- Amplificadores Operacionais (6H)
1.1-Princípio e zonas de funcionamento do AmpOp, 1.2-Tensão de modo comum e tensão de modo diferencial, 1.3-Modelo do AmpOp ideal, 1.4-Desvios em relação ao caso ideal, 1.5-Esquema equivalente, 1.6-Correntes de polarização, 1.7-Tensões e correntes de desvio, 1.8-Técnicas de compensação da tensão de desvio, 1.9-Resposta em frequência, estabilidade e compensação, 1.10-Produto ganho largura de banda, 1.11-’Slew-rate’, 1.12-Factor de rejeição de modo comum, 1.13-Valores típicos dos parâmetros de um AmpOp, 1.14-Estudo do ruído (e.g., ruído térmico) e de fenómenos de interferência em circuitos com AmpOp

2 - Circuitos fundamentais, lineares e não lineares, com AmpOp (4H)
2.1-Conversores I/V, I/I, V/V, V/I, 2.2-Amplificadores inversores e não inversores, 2.3-Somador inversor e diferenciador, 2.4-Integrador e derivador, 2.5-Comparadores, 2.6-Comparadores com histerese: ‘Schmitt Trigger’, 2.7-Circuito desfasador

3 - Circuitos não lineares com AmpOp (2H)
3.1-Superdiodo, 3.2-Amplificador exponencial, 3.3-Amplificador logarítmico e circuito misturador

4 - Amplificadores de instrumentação e de isolamento (2H)
4.1- Amplificador diferencial, 4.2- Amplificador de isolamento, 4.3- Amplificador de instrumentação em ponte: com três e com dois AmpOp

5 - Estudo de filtros activos (4H)
5.1-Características genéricas dos filtros passa-baixo, passa-alto, passa-banda e rejeita-banda, 5.2-Especificação de filtros com base no ganho da função de transferência, 5.3-Filtros activos de 1ª ordem: passa-baixo, passa-alto, 5.4-Filtros de Sallen & Key de 2ª ordem: passa-baixo, passa-alto, passa-banda e rejeita-banda

6 - Conversores digital/analógico e analógico/digital (6H)
6.1-Conversores D/A: função de transferência, 6.2-Esquema de princípio, 6.3-Rede R-2R, 6.4-Conversor D/A não ideal, 6.5-Conversores A/D, 6.6-Métodos de conversão, 6.7-Conversor paralelo ou ‘flash’, 6.8-Conversor de aproximações sucessivas, 6.9-Conversor de dupla rampa, 6.10-Conversão tensão/frequência, 6.11- Conversor A/D não ideal

7 – Modulação de Sinais e Suportes de Transmissão (6H)
7.1.1-Princípios de transmissão, 7.1.2-Modulação de amplitude, 7.1.3-Modulação de frequência, 7.2.1-Suportes de transmissão: parâmetros primários e secundários; modelo de quadripólo, 7.2.2-Par entrançado, 7.2.3-Cabo coaxial, 7.2.4-Fibras ópticas, fontes e detectores ópticos

Bibliografia Obrigatória

R.V.Dionísio; Conceitos Fundamentais Sobre Teoria de Circuitos, 2006 (Disponível na plataforma Moodle)
A. Bruce Carlson; Communication Systems, An Introduction to Signals and Noise in Electrical Communication, McGraw-Hill, 1986. ISBN: ISBN: 0-07-100560-9 ((Capítulos 6, 7 e 12))
D. Pereira; Manual de Problemas de Circuitos Eléctricos, Escolar Editora, 1998. ISBN: ISBN: 972-592-103-8
D. Pereira; Apontamentos das aulas teóricas, 2007 (Disponível na plataforma Moodle)
R.V.Dionísio; Modelos Teóricos de Transmissão Para Linhas Bifilares, 2008 (Disponível na plataforma Moodle)
D. Pereira; Fichas de problemas, 2007 (Disponível na plataforma Moodle)
D.Pereira e V.Viegas; Guia de trabalhos de laboratório, 2007 (Disponível na plataforma Moodle)

Bibliografia Complementar

Donald E. Scott; An Introduction to Circuit Analysis - A System Approach
Frederick F. Driscoll; Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

As aulas teóricas servirão para exposição teórica dos conteúdos programáticos da disciplina. As aulas práticas terão uma componente baseada na exemplificação, em termos de aplicações, do conteúdo leccionado nas aulas teóricas e de resolução de problemas e fichas de trabalho.
Nas aulas de laboratório está prevista a realização do seguinte conjunto de trabalhos:
Lab. 1 Amplificador Operacional
Lab. 2 Amplificador de instrumentação e Schmitt-Trigger
Lab. 3 Filtros de frequência
Lab. 4 Conversor DA e AD
Lab. 5 Conversor Tensão/Frequência e Frequência/Tensão
Lab. 6 Transmissor AM

Modo de Ensino Presencial:
1) Atividades de aprendizagem como exercícios resolvidos ou por resolver, com soluções; exercícios ou questões por resolver, sem soluções; fórum e/ou chat no Moodle; questionário.
2) Monitorização da aprendizagem através do seguimento de objetivos; na resolução de dúvidas.
3) Atividades de avaliação como trabalhos; relatórios; simulações.

Software

https://www.ti.com/tool/TINA-TI

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	20,00
Trabalho laboratorial	30,00
Trabalho escrito	50,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

Avaliação distribuída com exame final ou avaliação distribuída com avaliação escrita contínua.
A avaliação escrita tem um peso de 50% na nota final e é realizada por exame numa das duas épocas aprovadas ou por avaliação escrita contínua. A avaliação de laboratório tem um peso de 30% na nota final, sendo obrigatória a entrega dos relatórios no prazo de 1 semana relativamente à data da sua execução. A avaliação prática tem um peso de 20% da nota final, em que 5% ficam condicionados à entrega de um pré-relatório do trabalho prático até à 10 semana de aulas.
A nota mínima em qualquer das componentes da avaliação é de 9,5 valores.
A classificação da componente laboratorial é individual sendo função da preparação do trabalho, do desempenho manifestado pelo aluno na sua execução e da classificação do relatório apresentado no prazo estipulado para o efeito.
As classificações finais superiores a 17 valores serão defendidas em provas orais, sempre que o RUC considere necessário.

Normas para a realização de provas:
• Quando solicitado, é obrigatória a apresentação de um documento de identificação durante as provas.
• Só se aceitam provas escritas em cadernos de teste/exame da EST Setúbal.
• O abandono da sala só pode efetuar-se 30 minutos depois do início do teste/exame e implica a entrega definitiva da prova, não podendo o atraso na entrada, em circunstância alguma, exceder 15 minutos.
• Durante as provas só poderão ser utilizadas máquinas de calcular com capacidades gráficas ou alfanuméricas se o docente o autorizar.
• Durante as provas não é permitido o manuseamento ou exibição de telemóveis (os quais deverão estar desligados) e de outros equipamentos electrónicos, constituindo a utilização de qualquer um deste tipo de equipamentos motivo de anulação da prova.

NOTA: em caso de suspeita de ilegalidade numa prova, o RUC pode solicitar a realização de uma oral.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota Final= Avaliação Escrita x 0,5 + Avaliação Laboratórios x 0,3 + Avaliação Projecto x 0,2

Observações

Fundamentação do nº de ECTS
O semestre é constituído por 20 semanas, 15 lectivas e 5 de preparação e avaliação de conhecimentos. As horas presenciais semanais compreendem 3 horas teórico-práticas (3TP) e 2 horas de laboratório o que ao fim de 15 semanas lectivas perfaz um total de 75 horas. Por cada aula teórico-prática o estudante dedica 1,5 horas para compreender o conteúdo das matérias leccionadas, para consultar bibliografia, resolver problemas suplementares com base num trabalho autónomo e eventualmente para colocar dúvidas; para preparar a prática laboratorial semanal, o estudante dedica 1 hora por semana ao estudo do guia de laboratório e aos temas teóricos associados, incluindo os princípios e métodos de medida, modos de funcionamento e especificações dos equipamentos utilizados, dedicando ainda 1 hora à elaboração de relatórios. Contabilizando as horas presenciais e as horas de estudo, por semana, obtém-se um total de 10 horas de trabalho semanais, resultando um total de 150 horas de trabalho ao fim de 15 semanas lectivas. Para preparação e realização da avaliação, da disciplina, o estudante dedica uma média de 2 dias de estudo (16h) à preparação da prova escrita cuja duração é de 2 horas. A carga total de trabalho prevista é de 168 horas obtendo-se um total de 6 ECTS.

Mecanismos de mitigação da fraude e suas consequências:
de acordo com o nº9 do Despacho nº40/Presidente/2021, de 25 de fevereiro, informa-se os alunos de que, caso haja evidência de fraude aquando da realização do teste, poderá ser solicitada uma prova oral de forma a comprovar os conhecimentos do aluno na área.

Questões omissas respeitam a legislação legal em vigor e os regulamentos internos dos órgãos de gestão da ESTSetúbal/IPS.