micro-testes e avaliação contínua: 5%

A avaliação contínua é feita nas aulas de laboratório, baseada no desempenho dos estudantes durante o trabalho no grupo e individual (20%) e no relatório (80%).

6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):

Lectures:presentation of fundamental concepts,accompanied by typical examples and the resolution of some typical problems.Self-guided study will be pursued through some small homework assignments, called "micro-tests",which will be graded.

Laboratory sessions:small experiments,requiring the handover of two-pages reports for each experiment. Evaluation:

Attendance requirements: conditions to have access to the course grading:

-obtain minima of 4 (out of 20) in each of the two tests in the semester and 7,5 (out of 20) on the average of the two;

-perform a minimum of seven of the ten proposed Lab experiments.The final grade is the average of the best eight grades and has a minimum of 10 (out of 20).

Formula:

0,45*(average(test 1 and test 2))+0,50 * (laboratory grade) + 0,05 (micro-tests and continuous evaluation). Continuous evaluation is accomplished during Lab Classes and is based on the student's performance in Lab work and participation in group work(20%) and reports (80%).

6.2.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.

As metodologias de ensino desta UC seguem as boas práticas utilizadas na instituição bem como em outras instituições académicas de topo. Assim, as apresentações formais teóricas, com amplas ilustrações e resolução de problemas típicos, permitem ao estudante ter os conhecimentos teóricos para compreender e executar os trabalhos experimentais propostos.

Estes trabalhos, apesar de serem pequenas experiências, são em número adequado, focando vários aspetos do programa. Pretendeu-se assim que os estudantes “aprendam fazendo”. Além disso, estes trabalhos foram projetados para consolidar e ilustrar conceitos e princípios básicos dos sistemas de comunicação, usados na transmissão de informação. São, por isso, abordados vários tópicos do conteúdo programático, desde filtragem de sinais, modulação, conversão analógico-digital, passando por compressão de dados e códigos corretores de erros, linhas de transmissão, até protocolos de comunicação.

Todos os trabalhos experimentais, mais os trabalhos de casa, permitem uma correta avaliação dos

estudantes, permitindo verificar se atingiram um nível de conhecimentos adequado nos assuntos abordados, indo assim de encontro aos objetivos definidos para esta unidade curricular.

6.2.1.8. Demonstration of the coherence between the teaching methodologies and the learning outcomes. The teaching methodologies of this course unit follow the ones normally used in this institution as well as those used at leading academic institutions. Thus, the theoretical presentations, accompanied by typical examples and the resolution of typical problems, and the homework assignments give the students the required theoretical knowledge to understand and execute the proposed lab experiments. It is intended that students learn by doing lab work.

Although these lab experiments are simple ones, they are aimed at strongly highlighting the syllabus of the course. Moreover, they were designed to consolidate and illustrate concepts and basic principles of communication systems, used in the transmission of information. Several key topics of the syllabus of the course are covered, ranging from signal filtering, modulation schemes, analog-to-digital conversion, data compression and error-correcting coding, transmission lines up to communication protocols.

All the lab experiments and the homework assignments contribute to the final grade and enable us check that the students have reached a suitable knowledge of the scientific subjects covered, therefore meeting the

relevant requirements defined for this course unit. 6.2.1.9. Bibliografia principal:

Apontamentos disponibilizados pelos docentes / Course notes Guiões dos trabalhos laboratoriais / Laboratory experiments scripts. Simon Haykin; Communication systems. ISBN: 0-471-17869-1

Fawwaz T. Ulaby ; trad. José Lucimar do Nascimento; Eletromagnetismo para engenheiros. ISBN: 978-85-600-3119-1

Jeff Hecht; Understanding fiber optics 5th ed., Prentice Hall, 2005. ISBN: 0131174290 Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall; Computer networks. ISBN: 978-0-13-255317-9 Apontamentos de Teoria de Sinal

Paul Horowitz, Winfield Hill; The art of electronics. ISBN: 0-521-37095-7 William Stallings; Data and computer communications. ISBN: 0-13-571274-2

Mapa IX - Sistemas e Automação / Systems and Automation 6.2.1.1. Unidade curricular:

Sistemas e Automação / Systems and Automation

6.2.1.2. Docente responsável e respectivas horas de contacto na unidade curricular (preencher o nome completo): Armando Jorge Miranda de Sousa (T-56h 2 turmas/classes, PL-28h 1 turma/class)

6.2.1.3. Outros docentes e respectivas horas de contacto na unidade curricular: Paulo José Cerqueira Gomes da Costa (PL-56h 2 turmas)

António Paulo Gomes Mendes Moreira (PL-84h 3 turmas) Mário Jorge Rodrigues de Sousa (PL-56h 2 turmas) Luis Miguel Pinho de Almeida (PL-56h 2 turmas)

6.2.1.3. Other academic staff and lecturing load in the curricular unit: Paulo José Cerqueira Gomes da Costa (PL-56h 2 classes) António Paulo Gomes Mendes Moreira (PL-84h 3 classes) Mário Jorge Rodrigues de Sousa (PL-56h 2 classes) Luis Miguel Pinho de Almeida (PL-56h 2 classes)

6.2.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): OBJETIVOS

- Conhecer os principais domínios de aplicação dos sistemas de automação - Compreender os sistemas de automação a eventos discretos

- Conhecer os métodos de apoio à conceção destes sistemas - Conhecer as tecnologias da automação

- Saber desenvolver sistemas de automação de complexidade média RESULTADOS

O estudante, no final da Unidade Curricular, deve ser capaz de:

- Interpretar e construir modelos baseados em Máquinas de Estado, Grafcet e Redes de Petri para modelar sistemas de automação.

- Ser capaz de implementar Máquinas de Estados e Grafcets em Microcontroladores e Autómatos Programáveis

- Utilizar Grafcet/ST para controlo de sistemas automáticos de complexidade média

- Compreender um caderno de encargos e projetar um sistema de controlo automático, orientado a eventos, para problemas de complexidade média

6.2.1.4. Learning outcomes of the curricular unit: OBJECTIVES:

- Get to know application domains of Automation Systems - Understand Discrete Event Automation Systems

- Know methodologies for design of such systems - Know underlying Automation Technologies

- Be able to design and implement Automation Systems of low to medium complexity OUTCOMES

At the end of the Curricular Unit, the student should:

- Build and Interpret models - Finite State Machines, Grafceta and Petri Nets

- Implement State Machines in Micro-Controllers and Programmable Logic Controllers - Use Grafcet/ST to control Automatic Systems of low to medium complexity

- Design and implement an Event Driven Automatic Control System, for problems of medium complexity 6.2.1.5. Conteúdos programáticos:

* Introdução aos sistemas de automação: - Domínios de aplicação e casos

- Sistemas orientados a eventos discretos

* Análise e conceção de sistemas a eventos discretos

- Máquina de estados: Noção de máquina de estados.Modelo de Moore e de Mealy.Modelos mistos e extensões. Exemplos de aplicação

- Grafcet: Noções fundamentais (etapa, transição, recetividade, ação, regras de evolução). Estudo de

problemas tipo (concorrência, sincronização, partilha de recursos, sistemas hierárquicos). Noções avançadas (macro-ações e macro-etapas). Métodos de implementação (assíncrono e síncrono).

- Redes de Petri.Noções fundamentais. Diferenças para outros sistemas e poder de modelação. Introdução a extensões de interesse.

* Tecnologias dos sistemas de automação

- Detetores: princípios de funcionamento e aplicações

- Atuadores: princípios de funcionamento e aplicações dos atuadores eletromecânicos, hidráulicos e pneumáticos

- Autómatos programáveis: arquitetura, programação e interfaces 6.2.1.5. Syllabus:

* Introduction to Automation Systems: - Main Application Domains

- Case Studies

- Systems types: discrete event vs. continuous time

* Methods for analysis and design of Discrete event systems in the scope of Automation Systems - State Machines: Notion. Moore and Mealy. Extensions and application examples

- Grafcet: Fundamental issues (Stage, Transition, Condition, Action, Evolution). Study of classic problems: concurrency, synchronization, resource sharing and hierarchy). Advanced Notions (actions and macro-Steps). Implementation - synchronous and asynchronous

- Petri Nets: Notion. Differences and modelling power. Introduction to extensions. * Technologies:

Principles of operation and applications spectrum of: - Detectors:

- Actuators - electromechanical, pneumatic and hydraulic - Controllers: Architecture, programming and interfaces

6.2.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular. Tendo em conta o posicionamento da UC, pretende-se sensibilizar os estudantes para o projeto em engenharia e a separação entre análise, síntese, modelo e implementação.

Assim, e no âmbito da UC, são dadas as ferramentas de modelização relevantes na área (Máquinas de Estado, Grafcet e Redes Petri) e, em separado, são dadas as técnicas e tecnologias para a implementação destes modelos (MicroControladores, PC, Soft PLCs e PLCs).

Nas aulas Laboratoriais, os estudantes são chamados a analisar, projetar e implementar de diversas formas problemas no âmbito da UC.

6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.

Given the context within the course, it is intended that the students become aware of the amount of

engineering around them and the separation of Analysis and Synthesis, leading to the healthy separation of models for solution and their implementation.

In that spirit, the course begins with analysis and synthesis using a sequence of classical tools (Finite State machines, Grafcet and Petri Nets); separately, approaches for implementation are taught (Microcontrollers, PC, SoftPLCs and PLCs).

In lab, students first analyze several problems within the scope of the course, then synthesize and implement solutions.

6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):

Tipo de Avaliação: Avaliação distribuída sem exame final Condições de Frequência: Presença

Fórmula de avaliação:

- Nota Final (20 valores) = componente presencial laboratorial (6 valores) + componente escrita (14 valores) - Componente escrita: duas provas (6 + 8 valores)

- Nos casos em que exista uma diferença superior a 4 valores (em 20) entre duas componentes, a maior das classificações será ajustada por forma a que essa diferença passe a ser de 4 valores

- Apenas em benefício do estudante, os trabalhos propostos na aula Teórica podem fazer subir a nota em 1 valor

6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):

Type of evaluation: Distributed evaluation without final exam Attendance requirements: Attendance Rules

Formula Evaluation: Out of 20 points:

- Laboratory component: 6 - Written: two midterms (6+8)

- Min. of 30% in each component (lab and each midterm)

- Where difference of grading components is larger than 4 out of 20, the highest shall be adjusted so that the maximum difference is 4

- Solely for improving the grade, works of the Theoretical classes can add up to: 1

6.2.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.

Na aula teórica são ensinados os formalismos para análise e síntese de sistemas de controlo de sistemas a eventos discretos e, em separado, sua implementação.

Nas aulas laboratoriais os estudantes são chamados a exercitar esses conceitos através de uma sequência de trabalhos laboratoriais com guiões que apenas ensinam a trabalhar com o equipamento e incentivam o estudante a progredir da análise para a síntese. Os estudantes devem ler o guião antes da aula.

6.2.1.8. Demonstration of the coherence between the teaching methodologies and the learning outcomes.

In Theoretical Classes, classic analytical tools for control of discrete-event systems are taught and exercised. Separately, implementation alternatives are also presented.

In lab classes, students put such ideas into practice through a coordinated sequence of works. The student should read the script of the work before class, but the script only helps to to work with equipment. The sequence of works promote the progress from analysis to synthesis.

6.2.1.9. Bibliografia principal:

Livro HTML de/EBook from Hugh Jack, U. Claymore:

http://engineeronadisk.com/V2/book_PLC/engineeronadisk.html Grafcet:

The industrial information technology handbook 2005 - "The GRAFCET Specification Language" - cap.64 (ver PDFs no moodle)

https://moodle.fe.up.pt/1112/file.php/2557/Biblio/Grafcet-9854_C064-Industrial_information_technology_handbook-PPortugal_ACarvalho.pdf Grafcet & Petri Nets:

Petri Nets and GRAFCET: Tools for Modelling Discrete Event Systems - New York : Rene David ; Hassane Alla ; PRENTICE HALL Editions, 1992

“Du Grafcet aux réseaux de Petri” - Rene David ; Hassane Alla - Hermes Sciences Publications; - Cota Biblioteca FEUP: 681.5/DAVr/DUG 2 (PISO2)

Resenha histórica de PLCs/History of PLCs: http://www.plcs.net/chapters/history2.htm http://www.plcdev.com/plc_timeline

Normas internacionais/International Stardard : http://www.iec.org/

http://www.plcopen.org/

Norma de programação de autómatos: IEC 61131 Norma de Grafcet: IEC 60848

Mapa IX - Eletrónica 2 / Electronic 2 6.2.1.1. Unidade curricular:

Eletrónica 2 / Electronic 2

6.2.1.2. Docente responsável e respectivas horas de contacto na unidade curricular (preencher o nome completo): Pedro Henrique Henriques Guedes de Oliveira (T-42h 1 turma/class, PL-28h 1 turma/class)

6.2.1.3. Outros docentes e respectivas horas de contacto na unidade curricular: Vitor Manuel Grade Tavares (PL-56h 2 turmas)

6.2.1.3. Other academic staff and lecturing load in the curricular unit: Vitor Manuel Grade Tavares (PL-56h 2 classes)

6.2.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): Um primeiro objetivo da unidade curricular é a análise e projeto,de modo aprofundado,de amplificadores integrados multi-andar de banda larga, quer com tecnologia bipolar quer com tecnologia MOSFET. São tratadas em detalhe as questões do funcionamento na frequência. A realimentação, suas topologias básicas,características e problemas, análise das questões de estabilidade e compensação são também aprofundadas.O domínio dos circuitos lineares é ainda completado com o estudo de osciladores sinusoidais, princípio de funcionamento, configurações,estabilidade, etc.

Na sequência deste estudo e fazendo uma introdução à eletrónica dos circuitos digitais,os estudantes estudam os multivibradores(estáveis,monoestáveis e biestáveis—neste caso, com particular ênfase em comparadores e na configuração de “Schmitt-trigger”). Esta formação ampla é adequada para o

prosseguimento de estudos quer no âmbito dos circuitos lineares e VLSI analógico e digital, quer com vista às aplicações em telecomunicações.

6.2.1.4. Learning outcomes of the curricular unit:

A primary objective of the course, the continuation of Electronics 1 -- in which a wide range of subjects was covered in a relatively shallow depth -- is the analysis and design of IC multistage broadband amplifiers, both with MOSFET or BJT technology. The frequency response of the amplifiers is addressed in detail. Feedback, its basic topologies, characteristics and stability and compensation issues are also analysed. The field of linear circuits is further enhanced by the study of sinusoidal oscillators, operating principle, configuration, stability, etc.

Finally, multivibrators and wave-shaping circuits are also studied and special circuits like comparators and the Schmitt-trigger are also explained.

This broad view is adequate to prepare the student for further studies in linear circuits and analog and digital VLSI design.

6.2.1.5. Conteúdos programáticos:

1.Blocos Básicos de Amplificadores Integrados A Célula básica

Cascode

Espelhos de corrente simples e com prestação melhorada Pares de transístores com funções especiais

2.Amplificadores Diferenciais e Multi-Andar O par diferencial MOS e com BJT

Amplificadores multi-andar 3.Andares de Saída

Andares de saída em classe A,B e AB 4.Resposta em Frequência

Resposta de amplificadores em EC e FC às BF Capacidades internas e modelo de MOS e BJT às AF Resposta às AF de amplificadores multi-andar. 5.Realimentação

Estrutura e propriedades de realimentação As 4 topologias básicas

Amp de tensão,de transcondutância,de Transresistência e de corrente Estabilidade

Análise da estabilidade e compensação em frequência 6.Amplificadores Operacionais

AmpOps MOS O AmpOp 741

Desenho moderno de AmpOp com BJT 7.Circuitos Geradores de Sinal

Osciladores sinusoidais com RC,LC e Cristal Multivibradores biestáveis,monoestáveis e astáveis Circuitos integrados de temporização.

6.2.1.5. Syllabus:

1.Building Blocks of Integrated-Circuit Amplifiers IC Biasing

Some Useful Transistor Pairings 2.Differential and Multistage Amplifiers MOS and BJT Differential Pair

3.Output Stages and Power Amplifiers ClassA,B and AB Output Stage 4.Frequency Response

Low-Frequency Response

Internal Capacitive Effects and the High-Frequency Model of MOS and BJT High-Frequency Response basic and Multistage Amplifiers

5.Feedback General Structure

Properties of Negative Feedback The Four Basic Feedback Topologies

Voltage,Transconductance,Transresistance-Amplifier and Curren Amplifiers Feedback Analysis Methods and Loop Gain

Stability Problem

6.Operational Amplifier Circuits CMOS Op Amp

The 741 Op-Amp Circuit DC Analysis of the 741

Modern Techniques for the Design of BJT Op Amps 7.Signal Generators and Waveform-Shaping Circuits Op-Amp RC Oscillator Circuits,LC and Crystal Oscillators Bistable,monostable and astable Multivibrators

Integrated-Circuit Timers

6.2.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular. Esta unidade curricular destina-se a complementar a formação dos estudantes do ramo TEC em eletrónica de sinal e em particular em circuitos lineares, numa perspetiva da microeletrónica. Partindo dos conhecimentos básicos sobre circuitos e sobre dispositivos electrónicos, estudam-se as configurações elementares capazes de servir de blocos base aos amplificadores multiandar, bem como a sua implementação com BJT e MOS, que são analisadas e testadas em simulação e em bancada laboratorial. São também introduzidos dois tópicos fundamentais: o comportamento dos amplificadores na frequência e os amplificadores realimentados.A teoria de realimentação requer em si mesma uma abordagem detalhada, sendo estudadas as suas várias topologias e sua implementação eletrónica, bem como os problemas de estabilidade que lhe estão associados.O estudo dos osciladores harmónicos decorre naturalmente e completa a formação base capacitando os estudantes para a análise e projeto de sistemas eletrónicos lineares.

6.2.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.

The goals of this course are to complement the capabilities of the students engaged in the track of electronics, communications and computers, in microelectronic circuits for linear signal conditioning. Built on the basic knowledge of circuits and devices, the basic blocks that are used in multistage circuits are analysed, as well as their implementation both with MOS and BJT transistors. They are also tested both on the bench and in

simulation. Two other topics are also studied: the frequency behaviour of the circuits and feedback amplifiers. Feedback theory requires, per se, a detailed study both concerning the various topologies, their

implementation and behaviour, namely stability. Finally, the study of harmonic oscillators derives naturally from the feedback analysis, giving the students a fairly complete view of linear microelectronic circuits as well as the required skills for their design and analysis.

6.2.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída):

Aulas Teóricas de exposição com exemplos, intercaladas com aulas de demonstração de técnicas de análise e síntese de circuitos e resolução de problemas.

Aulas de Prática Laboratorial (2h com docente e duas horas de trabalho autónomo) para trabalhos na área dos amplificadores lineares.

Tipo de Avaliação: Avaliação distribuída com exame final

Condições de Frequência: A nota final da unidade curicular é feita pela média pesada associada a: i) Componente laboratorial (30%) - L (que se mantém para os anos subsequentes)

• Em cada exame final, L é limitado à nota desse exame mais 4 valores. ii) Dois minitestes com o peso de 10% cada um. - M

iii) Exame final com o peso entre 50% e 70%. - E • Para os estudantes ordinários 50%;

• Para os estudantes que já tenham frequência anterior será de 70%. Observações:

• A frequência da parte laboratorial é obrigatória e exige um mínimo de 8 valores. Fórmula de avaliação: Sendo L1=min (L, E-4)

0,5*E+0,3*L1+0,2*M

6.2.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):

and synthesis of circuits and problem solving.

Lab. classes:(2h with the teacher and 2h of autonomous work) to work in the field of linear amplifiers. Type:Distributed evaluation with final exam

Attendance requirements:The final grade is the weighted average of: i) Lab component (30%)-L

•Mandatory for all the students.

•Grade remains if the student attends this course in other years(no limit). •This evaluation will be limited to the grade of the examination plus 4(in 20). ii) 2 tests to be taken during the class period(10%) - M

iii) Final exam with a weight that can vary between 50% and 70%.- E •For regular students -50%;

•For students that have previously enrolled successfully in this course 70% •The lab classes are compulsory and require a minimum grade of 8/20. Formula Evaluation: consider L1=min(L,E-4)

0,5*E+0,3*L1+0,2*M

6.2.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.

O principal objetivo de aprendizagem da unidade curricular é dotar os estudantes de conhecimentos de análise e projeto de circuitos microeletrónicos de tratamento linear de sinal. Estes conhecimentos são expostos nas aulas presenciais teóricas, mas sempre acompanhados de exemplos práticos ilustrativos e de resolução de problemas. Neste processo são descritos os vários circuitos básicos e são utilizadas técnicas de análise e síntese que permitem uma melhor consolidação do conhecimento. Paralelamente, é levado a cabo, em aulas laboratoriais, a execução de trabalhos práticos, em grupos de dois estudantes, que lhes permitem exercitar e desenvolver as necessárias competências associadas ao método experimental e, nesta fase da sua aprendizagem, à simulação eletrónica dos circuitos. A organização destas aulas numa componente

desenvolvida pelos estudantes, de modo autónomo e noutra acompanhada pelo docente, apela ao sentido crítico dos estudantes, o qual é fundamental em engenharia. É durante as aulas autónomas que esta componente é mais praticada pois o estudante deverá, com base no conhecimento adquirido, interpretar os

No documento ACEF/1213/11227 Guião para a autoavaliação (páginas 141-150)