cortocircuito nº 18 utpl

2. En CORTOCIRCUITO N18 > NDICE Del Editor al Lector< Pgina 3 Del Editor al Lector Edicin N 18 Julio 2009 DIRECCINIng. Jorge Luis Jaramillo [email protected] En esta nueva edicin de En CORTOCIRCUITO se recopil los trabajos desarrollados en el semestre, EDITORIAL con el nimo de difundir nuestro trabajo como Es-Andrea Castillo [email protected] cuela y el avance de la misma, adems se ha buscado una mayor circulacin de la revista, por ello se ha creado un blog para poder descargarla, visuali-REVISIN TCNICA zarla en lnea o chequear las novedades de cada edi- Ing. Patricio Puchaicela [email protected] cin, les invito a revisarlo, la direccin es blogs.utpl.edu.ec/cortocircuito.Esperamos sea de su agrado y ayude a descubrir eEn CORTOCIRCUITO es una publicacin incentivar la creatividad de todos quienes disfruta- de la Escuela de Electrnica mos de los artculos de la revista.y Telecomunicaciones de la Siempre con el nimo de innovar y mejorar cada daUniversidad Tcnica Particular de Loja esperamos sus comentarios, sugerencias y aportes para brindar un trabajo de calidad y renombre.Andrea Castillo Carrin Editora de En [email protected] Loja - Ecuador En-Cortocircuito N 18 by Escuela de Electrnica y Tele- comunicaciones is licensed under a Creative Commons Dadme un punto de apoyoy mover la Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas 3.0 tierra y el cielo Ecuador License. ARQUMEDES Permissions beyond the scope of this license may be avai-lable at http://www.utpl.edu.ec/blog/eetblog/. 4. RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS

ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS

ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS

ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Pgina 11Fig8. Esquema del filtro Utilizando los parmetros de la matriz de dispersin para evaluar el comportamiento del las salidas con respecto a la entrada [PORT 1] se obtuvo los resultados mostrados en la figura 9.Fig11. Divisor de potencia a 2.4GHz en Fibra de vidrio Filtro pasa banda: Fig12. Filtro pasa banda a 2.4GHz en Fibra de vidrioFig9. Resultados del filtro VI. CONCLUSIONESV.IMPLEMENTACIN En el hbrido el puerto 4 se encuentra aislado por tenerA continuacin se muestra cada una de las placas de los un desfase de 180 grados. dispositivos implementadas: Para implementaciones se requiere de sustratos que so- Hbrido de cuadratura: porten altas frecuencias. Si se sita en cada puerta de este hbrido dos secciones deadaptacin de longitud /4 en cascada, la respuesta delhbrido resultante presenta un mnimo de reflexin y unmximo de aislamiento. Se debe poner un especial nfasis en las dimensiones delos dispositivos ya que pueden llegarse a obtener resul- Fig10. Hibrido de cuadratura a 2.4GHz en Fibra de vidrio tados muy buenos para cada uno de los elementos pero,las dimensiones de los mismos pueden ser fsicamentedifciles de implementar. Divisor de potencia: 12. RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Pgina 12CLCULOS A. Hbrido de cuadraturaComo el sustrato a utilizarse es la fibra de vidrio entonces se tiene que el valor de r =4,4 y d=1.5mm, se procede a calcular la relacin W/d para determinar el ancho de la microcinta se utiliza la ecuacin [1] para determinar la constante B y posteriormente se utiliza la ecuacin [2]:Fig3. Lnea de transmisin microcinta. Tomado de: http:// 377www.rfcafe.com B [1] 2Z 0 r Los conectores que se utilizan para este tipo de trabajos W 2 1 0.61 son los BNC o SMA de montaje para placa. B 1 ln(..2B 1) r ln(..B 1) 0.39 [2] d 2 r r Un hibrido branch-line est compuesto de 8 microcintas, 6 de las cuales tienen la misma impedancia (Zo) y las dos Hay que recalcar que es necesario calcular dos constantes restantes poseen una diferente (Zo/(2)1/2) lo cual las hace B; la primera con la impedancia Zo=50 y la segunda con diferir en ancho mientras que la longitud de las 4 microcin- tascentrales estdeterminadapor impedancia Zo=Zo/1.414./4 (Figura 1) y las de salida de acuerdo a los clculos deLuego de obtener el ancho se calcula la longitud de las e (ecuacin).cintas, para lo cual se utiliza ecuacin [3]: Un divisor de potencia esta compuesto de 7 segmentos de90 0 ( 180 0 ) microcinta, las cuales tienen diferente impedancia, lo cuall las hace diferir en ancho y largo de la microcinta. Para reali- e k0 [3] zar un clculo menos tedioso de las dimensiones de las mi- Pero para el clculo se requiere de dos valores k o y e, crocintas, se ha optado por utilizar la calculadora de MWO. para encontrar estas variables se hace uso de las ecuaciones [4] y [5]:El filtro desarrollado est compuesto por once tramos de r 1 r 11 lneas microcinta, las cuales tienen diferente impedancia, loe *[4] cual las hace diferir en ancho y largo de la microcinta. Igual- 2 2 1 12 d W mente se ha optado por utilizar la calculadora de MWO para determinar cada una de las dimensiones de las microcintas.2f k0 [5]El clculo ptimo del ancho y largo de la microcinta evi- c tara el desbalance entre las salidas tanto en la amplitud como en fase.Una vez realizados los clculos se obtienen los siguientes datos: Tabla 1. Constantes dielctricas de algunos materiales Tabla2. Valores de elementos para el diseo del hbridoMaterial rde cuadratura Aluminio(99.5% 9.5-10Valores2.4GHzBerilio 6.4W1(mm)2.8697 W2(mm)4.8177Ceramica5.60 L1(mm)17.11Vidrio(Pirex) 4.82 L2(mm)14.65 Fibra de vidrio4.4 B. Divisor de potencia Parafina 2.24Polietileno 2.25 Si se quiere que la potencia que incide en la puerta 1, P1, se divida de modo que P3 = K2P2, siendo P3 y P2 las po-Silicon 11.9 tencias que salen por las puertas 3 y 2, respectivamente seTefln2.08 ha de cumplir que: 13. RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS

ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS

ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Pgina 15Fig6. Esquema del divisor de potenciaFig7. Resultados del divisor de potenciaEl circuito general del divisor de potencia es el de laFigura 8. 16. RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Pgina 16REFERENCIAS[1] Pozar David, Microwaves Engineering 2 edi-ton, Editorial Wiley, pp. 160-164, 363-364 y 379-382. [2] www.taconic-add.com/pdf/rf35.pdf [3] www.rfcafe.com [4] www.fnrf.science.cmu.ac.th/theory/rf/Scattering%20parameters.html [5] www.pue.udlap.mx/~tesis/lem/loranca_r_ya/capitulo2.pdf 17. RADIOCOMUNICACIONES > DISEO DE ANTENAS

DISEO DE ANTENAS

DISEO DE ANTENAS< Pgina 19Puma-EM utiliza g + + y g77 compiladores. No funciona [root @ localhost: ~] $ python setup.py buildcon los compiladores Intel. [root @ localhost: ~] $ su c python setup.py in-stall B. g + +- 4.1.2 H. mpi4py-1.0.0Puede ser instalado a travs del gestor de paquetes. MPI para Python (mpi4py) proporciona enlaces de la C. g77 -4.1.2 Message Passing Interface (MPI) para el lenguaje de programacin Python, permitiendo que cualquier programa deSobre OpenSUSE y Fedora / RedHat, busque "compat-Python pueda aprovechar mltiples procesadores [7].g77" e instalar los archivos relacionados.Comandos para la ejecucin: D. Blitz++ -0.9 [root @ localhost: ~] $ python setup.py build C + + rpido gama biblioteca, proporcionando cerca de [root @ localhost: ~] $ su c python setup.py in-las actuaciones de fortran. Usted tiene que compilar la bi- stallblioteca. En primer lugar, vaya descargar la fuente, dispo-nible en http://www.oonumerics.org/blitz/ luego, ejecute losI. Open-mpi-1.2.5-5comandos: MPI es una API normalizada usan tpicamente para paralelo y / o computacin distribuida. [yo @ machine0: ~] $. / configure [yo @ machine0: ~] $ make libsMPI significa la Message Passing Interface. Escrito por [yo @ machine0: ~] $ su - c make install.el MPI Forum (un gran comit de una seccin transversal entre los representantes de la industria y la investigacin).El comando de instalacin debe hacerse como root. Para la instalacin ejecute el siguiente comando: E. Python-2.4.3-24 [root @ localhost: ~] $. / configureEl intrprete de Python (disponible en http:// [root @ localhost: ~] $ su c make installwww.python.org/, instalado por defecto en muchas distri-buciones de Linux V. FEKO FEKO es un software que pueden solucionar una amplia F. NumPy-1.2.0-1.2 y SciPy-0.6.0-2.1gama de problemas electromagnticos, se encuentra basado en el Mtodo de Momentos (MoM) para obtener los Son bibliotecas cientficas para python, que permite el parmetros de entrada y radiacin de las antenas.uso eficiente de matrices en python ambos disponibles enhttp://www.scipy.org/.Permite simular un sin nmero de estructuras de antenas y de igual forma evaluar la distribucin de campo y Scipy tiene que ser compilado sobre Numpy para la ins-corriente. Estas estructuras se pueden disear tanto en in-talacin ejecute los comandos: terfaz grfica como por medio de cdigo. Permite procesamiento en paralelo; es un programa muy completo para [root @ localhost: ~] $ python setup.py build estos fines. [root @ localhost: ~] $ su c python setup.py installEn la interfaz de usuario encontramos el cadfeko y postfeko. G. Matplotlib-0-91.2-1 A. CadfekoMatplotlib es una biblioteca para la generacin de grfi-cos a partir de datos contenidos en listas o arrays en el len- Crear geometra CAD cannica utilizando estructu-guaje de programacin Python y su extensin matemtica ras y realizar operaciones sobre los booleanos.NumPy. Proporciona una API, pylab, diseada para recor-dar a la de MATLAB [6]. Importar y modificar los modelos CAD de malla y geometras.Comando de instalacin: 20. RADIOCOMUNICACIONES > DISEO DE ANTENAS

DISEO DE ANTENAS< Pgina 21Separacin con Elemento Longitud(m) el elementoReflector 0.275-Dipolo0.261 8.81 1 Director 0.253 5.50 2 Director 0.238 5.50 3 Director 0.230 8.26 4 Director 0.22011.01 Impedancia: 75 Ohmios. Frecuencia: 545 MHzFig7. Diagramas de radiacin a) 520MHz b) 545 MHz Intervalo a evaluar: 520-580Mhz c) 580MHzFig8. Diagramas de campo en las frecuencias de:a) 520MHz b) 555MHz c) 570MHz c) 580 MHzTambin podemos sacar los grficos de corriente, impedancia, ganancia, potencia, etc. Fig6. Grfico de distribucin de corriente.VII.DISEO DE LA ANTENA EN EL CADFEKO Luego de haber diseado la antena, se enva a ejecutarlos datos, y luego en el postfeko se pueda mostrar:Como se le dio un intervalo de frecuencia, se puede verla radiacin par cada frecuencia, y as comparar con tresfrecuencias puntuales: Diagramas de mxima ganancia en una frecuencia de: 520 MHz 545MHz 580MHzFig9. Grficos de corriente, impedancia, ganancia ypotencia respectivamente 22. RADIOCOMUNICACIONES > DISEO DE ANTENAS< Pgina 22 VIII. CONCLUSIONES [9] www.geuz.org/gmsh/doc/texinfo/gmsh.html El software Puma-Em en comparacin con Feko es me-(Informacin)jor para el anlisis de campos electromagnticos.[10] www.geuz.org/gmsh/screencasts/tutorialdemanejo Las comparaciones entre los dos software se puede[11] A.C. Azner, L.J Roca, J.M. Ros, J.R.Robert, S.Blanh,hacer en base a las herramientas y no entre los elemen- M.F. Batallar. Antenas. 2da edicin. Alfaomega, Mxi-tos de anlisis de la antena. co, 2004. Para la visualizacin del diseo de la antena en el Puma- [12] W.L. Weeks. Antenna Engineering. McGraw- Hill,Em es necesario abrir un software aparte que es el Nueva York, 1968.GMSH.[13] M.L. Borrows, Elf. Comunications Antennas, Peter El diseo de la antena en Feko y Puma-em no es la mis- Peregrinus, Londres, 1978.ma, en el primero se construye por lneas, cilindros,elipses u otras, mientras que el segundo slo admite [14] KRAUS John D, Fleisch Daniel A. Electromagnetis-puntos y lneas. mo con aplicaciones Quinta edicin. Parmetros bsi- cos de una antena. El Puma-Em. sirve para el diseo y anlisis electro-[15] MILEAF Harry, Limusa Noriega editores, Mxicomagntico de antenas y no para antenas de superficies octubre de 1993. Electrnica impedancia de antena,planas como las de microcinta. longitud de antena.IX. RECOMENDACIONES[16] MARSHALL Stanley V, DUBROFF Richard E, SKI- Cuando se realiza el diseo de la antena se debe tener TEK Gabriel G. Concepto de ganancia y apertura demuy encuentra las dimensiones de cada elemento que lohaz dipolo elemental.compone puesto que de estos depende mucho el tipo deantena. [17] Revista En Cortocircuito. Edicin N1. 11-07-2009. Escuela de Electrnica Y Telecomunicaciones. UTPL. Para instalar Puma-Em se recomienda utilizar los scripsde su distribucin de linux ya que es ms fcil la instala-cin del mismo. Para instalar el Puma-Em se debe seguir un orden ins-talando primero las libreras que falten, y luego de estolas dependencias. REFERENCIAS[1] wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%CAtico [2] www.wikipedia.org/wiki/Archivo:Esquema_anten a_yagi.GIF [3] www.geuz.org/gmsh/gallery/bike.png. [4] www.geuz.org/gmsh/gallery/linkrods3Db.png [5] www.geuz.org/gmsh/gallery/pump.png [6] www.wikipedia.org/wiki/Matplotlib [7] www.scipy.org/ [8] www.mesa3d.org. (Manual de instalacin) 23. RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< PGamma-Match *Gianella P. Saetama; Ing. Marco V. [email protected] [email protected] presente informe es el resumen del trabajo(b)realizado sobre el acoplador de impedancias para antenasGamma-Match, mostrando la forma de construccin parauna frecuencia de 150.15MHz, y un anlisis hecho en basea los experimentos realizados con el acoplador.ndice de Trminos Acoplador, Dipolo, Gamma- Fig2. (a) EsquemaMatch, ROE.Dipolo simple con adaptador Gamma Match, (b) Represen- tacin del Adaptador como capacitor variable [5]I. INTRODUCCIN El Gamma-Match es un sistema de adaptacin de impedancias asimtrico entre el cable y el elementoexcitado, formado por una seccin de lnea y una capaci-La variacin de impedancia produce al variar la distancia entre el dipolo y el tubo de adaptacin; y la relacin entre los dimetros de los tubos y del sistema de adaptacin.dad en serie [1].II. ESTRUCTURA Y FORMA DE CONSTRUCCINLa estructura del Gamma-Match se muestra en la Fig-3, la longitud del acoplador es de 0.1 .Fig1. Adaptador Gamma Match [2]Este acoplador de impedancia es el ms utilizadopor su eficiencia y facilidad de construccin como se puedeapreciar en la Fig1, el mismo se lo construye con los mis-mos materiales que se construye la antena. Fig3. Dimensiones del dipolo simple y del Gamma-Match.Su concepto nace del fabricar un condensador variable(Fig2(b)) aprovechando los tubos de aluminio que confor-Se lo construye con el mismo tubo del cual est hecha laman la antena y las propiedades de capacitancia que pre- antena (dipolo simple), es decir con un tubo de aluminiosentan los tubos huecos. de 3/8"; dentro de este tubo que tiene una longitud de se introducir un pedazo de coaxial RG8 de la misma longi-Al insertarse un tubo dentro del otro, se logran capaci-dades prcticas para poder acoplar antenas que presentan tud como se observa en la Fig-4.reactancias inductivas, es decir, se utilizan para cancelar lareactancia que exhibe toda antena y con ello, lograr sinton-a)a a la frecuencia de trabajo y un bajo valor del ROE [2].b) (a)c) Fig4. (a) Cable coaxial sin forro y malla(b) tubo de aluminio para el Gamma Match(c) tubo de aluminio con el cable coaxial insertado 24. RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS

ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Pgina 250 1.998m (14)B. ROE con Shunt de 4 cm 1.998m Tabla 2: Medicin del ROE con Shunt de 4cm 2.29ROE (15) 1.31m Distancia 1ra 2da 3ra cm. MedicinMedicinMedicin VI.CLCULOS DEL DIRECTOR 16,1 7,37,724,9 7,27,2 I D 0.45 (16)`34,7 6,15,3 I D 0.45(190cm)44,5 4,64,2 I D 85.5cm (17)54,34 3,564,2 3,42,9VII. GRFICAS Y TABLAS DE LAS MEDICIONES73,3 2,62,3 A. ROE con Shunt de 3 cm (Tabla1)82,8 1,92,2Tabla 1: Medicin del ROE con Shunt de 3cm92,5 1,72,1ROE10 22,32,2 Distancia 1ra2da3ra ( cm) MedicinMedicinMedicin112,3 2,52,5 19,1 8,8 8,7123,3 2,52,7 28,4 8,2 8,2134,1 2,6 3 35,7 7,8 7,8144,3 2,83,2 45,6 6,9 4,4 154,3 2,83,2 55,564,1 65,4 5,2 3,5 73,943,5 83,5 3,7 2,9 92,8 2,4 2,6102,7 2,3 2,5112,1 2,3 2,2122,6 1,8 2,2132,8 2,5 2,7143,7 3,8 3,7154,7 4,6 4,8164,7 4,9 4,8174,8 4,8 4,8184,9 4,9 4,919 54,85 Fig8. Grfica de la Tabla 2 C. ROE con Shunt de 5cm Fig7.Grfica de la Tabla 1 26. RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Pgina 26Tabla 3: Medicin del ROE con Shunt de 5cmTabla 4: Medicin del ROE con Shunt de 6cm ROEROE Distancia 1ra 2da3ra Distancia1ra2da 3ra Me-cm. MedicinMedicin Medicin cm. Medi-Medi- dicin 1 5,5 5,76,9 cin cin 2 5,4 5,76,7 1 4,96,1 5,3 35,15,56,6 2 4,95,7 5,23 4,75,2 4,7 44,85,55,24 4,34,3 4,3 54,75,24,35 4,3 43,5 64,55,23,9 6 3,92,7 3,2 74,54,83,7 7 3,32,6 2,4 84,44,83,5 8 2,12,6 2,4 94,44,83,3 9 1,61,9 2,1104,34,53,3 102,31,8 1,5112,62,5 2,5114,24,23,2123,52,5 2,9124,23,93,2134,12,63133,73,72,7 144,32,7 3,1143,63,72,1 154,32,8 3,2151,42,21,8 164,43,1 3,5163,91,73,9 174,73,4 3,8174,13,44,5 185,73,94184,34,84,7 195,94,1 4,7194,34,85,3Fig10. Grfica de la Tabla 4 Fig9. Grfica de la Tabla 3E. Dipolo con directorD. ROE con Shunt de 6 cm 27. RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS

ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Pgina 28 Si el shunt es de 6cm la mejor posicin para colocar el shunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a 7.89%. Los valores del ROE ms bajos medidos con cada uno de los diferentes tamaos del shunt se muestra en la siguiente tabla (Tabla 8), estos valores han sido tomados de las tablas 1 hasta la 4: VALORES MAS BAJOS DEL ROE 3cm shunt 1,8 4cm shunt1,7Fig11. Grfica de la Tabla 7 5cm shunt1,4 6cm shunt1,5IX. ANLISIS DE LOS DATOS OBTENIDOS En base a los datos de las tablas expuestas anteriormente Tabla 8: Valores ms bajos de ROE tomados a las dife-se pudo realizar el siguiente anlisis partiendo de que: rentes distancias del shunt Entonces, tomando como punto de referencia u origen elpunto de alimentacin de la antena: SHUNT 3cm (Tabla 1)Si el shunt es de 3cm la mejor posicin para colocar elshunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a6.31%.Fig12. Grfica de la Tabla 8SHUNT 4cm (Tabla 2) Todos los datos fueron medidos con el analizador de onda estacionarias en la Fig13 se puede ver la antena conectada al analizador de ondas estacionarias, mientras que en la Fig14 se puede ver una imagen tomada del valor msSi el shunt es de 4cm la mejor posicin para colocar elbajo del ROE obtenido antes de colocar el director, asshunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a como la frecuencia a la cual est trabajando la antena.4.73%. SHUNT 5cm (Tabla 3)Si el shunt es de 5cm la mejor posicin para colocar elshunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a7.89%. SHUNT 6cm (Tabla 4) Fig13. Antena conectada al analizador de ondas estacionarias 29. RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS

LABORATORIOS REMOTOS< Pgina 30Laboratorios Remotos a travs de la Web*Edwin Fabin Maza, Ruth Hidalgo, Pedro Arboleda, Pablo Torres; Ing. Patricio Puchaicela+ ResumenEl proyecto de ``Laboratorios Remotos'' se hadar mayor nfasis a aspectos dbiles de su aprendizaje. pensado con el objetivo de manipular hardware en tiempoII. CONCEPTOS real desde cualquier lugar donde se encuentre el usuario a travs de internet. La arquitectura integra un servidor web Laboratorio remoto donde se alojan un conjunto de servlets[8], un conjunto de Definicin 1: Se accede a travs de Internet a un sistema scripts[8] desarrollados en python los mismos que controlan fsico real para su manipulacin directa. El software utilizado los movimientos de un robot electrnico, y una base de da-para el control remoto puede ser un navegador Web o una tos para el control y administracin del sitio y de los usua- aplicacin que necesita ser descargada del servidor del labo- rios que van a desarrollar las prcticas. ratorio. En algunas ocasiones puede que sea posible su visualizacin e incluso audicin en tiempo real [5]En el desarrollo de esta plataforma tecnolgica se ha utilizado herramientas ``Open Source'' (cdigo abierto), con el Laboratorio virtual monoltico objeto de optimizar recursos de hardware como software y estos a su vez permitirn contribuir a la comunidad cientfi-Definicin 2: Utilizando un navegador se descarga un ca con licencias GPL. applet, un ActiveX o una aplicacin que opera localmente con un recurso simulado. Es decir, la interfaz y el ncleo dendice de TrminosInternet, laboratorio remoto, hard- simulacin constituyen un nico objeto. No se necesita la ware, software, cdigo abierto, Open Source, servlet, apache instalacin de ningn entorno de simulacin, salvo los co- -tomcat, python, sitio, script. rrespondientes plug-ins o run-time de Java, Labview, EJS o Sysquake. Tambin se incluyen las aplicaciones ejecutablesI. INTRODUCCINindependientes [5]E n la bsqueda de estrategias de enseanza en el campo de la electrnica se ha propuesto un proyecto que permita al estudiante manipular hardware de manera remota, laLaboratorio virtual distribuido Definicin 3: El cliente utiliza una pgina HTML, un ap- finalidad es que el estudiante y docentes aprovechen los plet, un ActiveX o una aplicacin para conectarse con un recursos tecnolgicos para el desarrollo de una asignatura servidor en el que se encuentra todo el software de simula- especfica. Las caractersticas de la implementacin de soft- cin. El cliente ejecuta exclusivamente la interfaz en su orde- ware tiene como caractersticas: multiplataforma, open nador, establecindose un dilogo a travs de la red entre la source, multi-servicios, componentes de WEB2.0, entre interfaz y el servidor de simulaciones [5] otros. El prototipo incluye un servidor para la aplicacin del laboratorio de electrnica y una interfaz web desde dondeLaboratorio virtual hbrido los estudiantes tengan el control del componente de hardware.Definicin 4: Es anlogo al monoltico pero necesita obli- gatoriamente que el cliente tenga instalado en su ordenadorLas ventajas de usar esta plataforma estn en la posibili- el entorno de modelado y simulacin, como, por ejemplo, dad de integrar las herramientas de ltima generacin sobre podra ser MATLAB o SIMULINK [5] internet ms los componentes de control sobre hardware especfico.En la actualidad, estos paradigmas se estn instaurando como complemento a la docencia tradicional, aportando in-Criterio #: Limitada disponibilidad de los equipos en el numerables ventajas, entre las cuales se pueden citar: el acce- laboratorio [6] so directo a materiales e informacin de los cursos, la no necesidad de desplazarse al centro y la flexibilidad de hora-Criterio #: Los estudiantes slo tienen acceso a estos en rios, la posibilidad de disponer de sistemas de autoevalua- horarios poco flexibles y con limitado tiempo de uso. A esto cin, el acceso a material de laboratorio limitado con opera- se puede agregar que no todos los estudiantes tienen la mis- cin remota (en asignaturas tecnolgicas), la atraccin de ma capacidad de asimilar, por lo que algunos requieren de alumnos a distancia, etc ms tiempo para afianzar los conocimientos con la experi-III. OBJETIVOS mentacin; por lo tanto, el estudiante no puede practicarEl proyecto del servidor de aplicaciones de Laboratorios libremente y analizar los aspectos que considere necesarios Remotos" tiene como objetivos: 31. COMPUTACIN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Pgina 31 Desarrollo de una plataforma modular, escalable y uni-3. Administracin de reserva de equipos versal para las aplicaciones de laboratorios remotos. 4. Podcast Integracin de herramientas Open Sorce para el soporte de la plataforma tecnolgica de laboratorios remotos. El criterio fundamental seguido a la hora de disear laarquitectura ha sido procurar desarrollar una arquitectura lo Desarrollo de software para la integracin del portal web mas escalable posible e incluso utilizando herramientas de de laboratorios remotos con el software de control del proto- cdigo abierto ``Open Source'': poder acceder desde cual- tipo de hardware.quier ordenador de la Universidad y fuera de la misma, desdeun ordenador familiar o porttil, desde un cibercaf, redu- Implementacin de un sistema de administracin del uso ciendo al mnimo los requisitos de la plataforma empleada de los laboratorios remotos. (sistema operativo, aplicacin de lado del cliente).Nota #: Estos objetivos tienen como fin innovar e integrar las tecnologas independientes del rea de estudio. IV. REQUISITOS MNIMOS 1. Procesador 2.1 GHz2. Memoria 1GB3. Mainboard Intel4. Disco duro 8GB5. 2 Puertos USB6. Lector de DVD-CDV. HERRAMIENTAS UTILIZADAS Fig1: Arquitectura General Para el desarrollo de este proyecto se consideraron algunas herramientas tales como:Ello significa que:1. Sistema Operativo Linux ``Distribucin Centos 5.2'' La aplicacin cliente ha de desarrollarse sobre una tecnologa multiplataforma que tenga soporte sobre el equipo 2. Lenguaje de Programacin JAVA``servidor''.3. Entorno de desarrollo NetBeans 6.5.1 No debe requerirse ningn tipo de instalacin del lado del cliente. 4. Base de datos MySql 5.0 Todos los datos y cambios solo se ejecutarn en el servi- 5. Apache-tomcat 6.0dor del laboratorio. De ese modo es posible, incluso, que un alumno interrumpa la realizacin de una prctica y la retome 6. Servidor Web Apache ``httpd 2.2.11'' en el punto donde la dej en una mquina distinta. 7. php 5.2.9 El alumno podr calendarizar sus prcticas por lo que en 8. Jdk de javacualquier momento puede acceder a la aplicacin. Nota #: La configuracin de cada una de estas herramien- Como requisitos adicionales tenemos que: tas se detallan en un adjunto a este artculo Las actualizaciones del cliente deben ser automticas y VI. ENFOQUE GENERAL DE LA PLATAFORMAno deben requerir ninguna accin especial por parte de los La arquitectura que proponemos permite realizar algunas alumnos. Su distribucin debe alcanzar simultneamente a experiencias en el campo de la programacin y diseo. Se todos los alumnos sin que ello suponga un esfuerzo especial desarrollar en particular mdulos especficamente para:para los administradores del laboratorio. 1. Registro y administracin de usuarios Si se pretende que este tipo de prcticas puedan usarse 2. Ejecucin de scripts desarrollados en PYTHON para evaluar, es necesario que el alumno se identifique y que esta identificacin se autentifique de algn modo. 32. COMPUTACIN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS

LABORATORIOS REMOTOS

CMARA WEB CON PHYTON

CMARA WEB CON PHYTON< Pgina 36Tambin puede utilizarse para crear otros programas mul-que pueden existir versiones superiores a la de nuestra timedia o interfaces grficas de usuario.cmara y pueden ser compatible con la cmara que usa-mos.Funciona como interfaz de las bibliotecas SDL [4] REFERENCIAS[1] Wikipedia, OpenCv Disponible en:Para instalar todas estas libreras, luego de descargarlas, www.wikipedia.org/wiki/OpenCV desde una consola ubicados en el directorio donde se descar- go y digitar el comando tar.vfxz (nombre del archivo), [2] Pythonware.com, Python Imaging Library (PIL) luego ingresar en el directorio que se crea a partir del co- Disponible en: www.pythonware.com/products/pil/ mando anterior usando el comando cd (nombre del directorio) (cd opencv-1.0.0 en el caso de la primera librera), fi-[3] Wikipedia, Pygame Disponible en: nalmente seguir los pasos para instalar que se dan en el fi- chero Install de cada directorio creado. [4] www.wikipedia.org/wiki/PygameUna vez instalado todo lo antes expuesto ya estaremos en capacidad de correr el script que permite ejecutar la cmara. III. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTOIV. CONCLUSIONES La utilizacin de sistemas operativos alternativos resultams conveniente porque evita el tener que pagar licen-cias. La instalacin de programas y libreras en Linux puederesultar engorroso, pero las utilidades que prestan sonms eficientes. El buscar aplicaciones en Linux puede ser muy difcil,dado que la mayora de aplicaciones de hardware estnfabricadas para el sistema operativo Windows.V. RECOMENDACIONES Siempre que se desee instalar una librera o un progra-ma desde la consola debemos realizarlo como sper-usuario (root) para tener todos los permisos del sistema. Se puede dar el caso de que la cmara web que usamos no se encuentra dentro de la lista de cmaras compati- bles del driver, es recomendable aun as instalarlo ya 37. COMPUTACIN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBTICO

BRAZO ROBTICO< Pgina 38 C. Hombro Aqu tambin se utilizara un servomotor, la parte poste-Para el hombro utilizaremos prula, el dmetro de esta rior estar sujeta al rectngulo del codo por medio del ejedebe de ser del ancho de la rueda del servo motor 2.5cmde rotacin, y la frontal estar sujeta a la rueda del servoaproximadamente, se procede a cortar dos rectngulos de(B) (Fig7.).13.5cm de largo (Fig.3). A)B) Fig7. Soportes de la pinzaFig3. Soportes laterales (hombro)Quedando la mueca de la siguiente manera (Fig8) El extremo que va unido al servomotor de la base, debe-mos cortarlo de tal manera que cuando el servo gire noexista rozamiento entre la prula y la rueda de giro (Fig.4) Fig8. Soporte de la pinzaF. Pinza Fig4. Unin de los Soportes con los servos en la base La rueda del servomotor que ir ubicado en la pinza, estar sujeta a un engranaje, el cual, al momento de girar D. Codo hacia un lado mover a otro engranaje hacia el lado con- En la elaboracin del codo se utilizar dos servomoto-trario, de esta manera se abrir y cerrara la pinza (Fig9)res, por lo tanto, cortaremos dos rectngulos de la mismamedida del ancho del servomotor dentro de un rectngulomayor que medir 13.5cm de largo, el ancho es el de laprula (Fig.5).Fig5 Soportes del codoFig9. Pinza En los servomotores se utilizara un eje de rotacin, paraIII. ELABORACIN DE UN PROGRAMA EN CCS PARAmantener la estabilidad (Fig6) CONTROLAR LOS MOVIMIENTOS DEL BRAZO POR MEDIO DE UNA CONEXIN USB. Desde el PC se enva un dato al host, el cual es almacenado en la variable buffer dentro del pic 18F2550 [3] luego por medio de comparaciones y utilizando un case mueve cada uno de los servomotores independientemente.El programa ejecuta acciones especificadas en su estructura.Fig6. Eje de rotacinE. Mueca A. Esquema de funcionamiento del sistema 39. COMPUTACIN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBTICO< Pgina 39 Bucle infinito {usb_taskSi hay datos en el bferSi una tecla ha sido presionada {c toma el valor de lo almacenado en el buffer Si C es igual a 2 o a 3{Si b es mayor o igual a5o menor a176B. Algoritmo para la conexin USB en CCS [4]b=a+9 GIROIncluir 18F2550.h a=bDeclaraciones HSPLL, NOWDT, NOPROTECT,switch ( c ) { NOLVP, NODEBUG, USBDIV, PLL3, CPUDIV1, Case '1': En este case se encuentra una pequea VREGENrutinaReloj igual a48000000{int mot[] = {M1,M2,M3,M3 } Incluir usb_cdc.h Librera para la conexin USBint pos[] = {180,135,150,190} Inicio { int n;int16 mul=10 delay_ms(300) Un retardo de espera int i;for (i=0;i SERVIDOR PODCAST< Pgina 46File: el URL del archivo de video que queremos re-producir. Width y height: la dimensin que tendr el reproductor en la web, en este caso 300x300 pixeles. Flashvars: dimensiones de los controles del reproductor.Este cdigo llama al video a reproducir conjuntamentecon el reproductor de video FLV (JWplayer), este cdigorealiza lo siguiente: Object type: etiqueta HTML que llama a la aplica-cin a utilizarse as como el plugin que necesita elnavegador web. Data: la ubicacin donde se encuentra nuestro repro-ductor de video (JWplayer). File: la ubicacin del archivo de video que queremosreproducir. Width y height: la dimensin que tendr el reproduc-tor en la web, en este caso 300x300 pixeles. Fig7. Video a reproducirsePara mayor informacin podemos ingresar a la siguientedireccin: www.publiblanes.net/video_flv/flvplayer_flv/player.html Para comprobar que el cdigo es correcto solo debemosde ingresar a nuestro sitio y verificar si el video se reprodu-ce correctamente.Ahora si queremos compartir nuestro video lo que sedebe realizar un embebido7 de nuestro video, para ello seutiliza el cdigo de la Fig8: El cdigo realiza las siguientes operaciones: embed: etiqueta HTML que permite el embebido devideos.src: el URL donde se encuentra nuestro reproductorde video (Jwplayer). 7 : En programacin o desarrollo de pginas web, embebersignifica insertar (incrustar) cdigo de un lenguaje dentro Fig8. Cdigo implementadode otro lenguaje. 47. COMPUTACIN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Pgina 47IV. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Conocer el lenguaje HTML, ya que se ocupa bastante La administracin de Loudblog es sencilla y bien orga- en este tipo de servicios.nizada, no se necesita ser un experto para utilizarla. Conocer lo que son los feed RSS, ya que es una de las Los formatos de audio que permite el servidor podcastcaractersticas principales de un podcast.son variados mp3, avi, entre otros Verificar que los permisos de las carpetas donde subi- EL gestor de contenidos Loudblog permite subir co- mos nuestros archivos, que tengan los permisos dementarios de audio, previamente grabados.777. El servidor podcast brinda la posibilidad de administra- REFERENCIAScin de varios usuarios. [1]Podcastwww.radiobronka.info/IMG/pdf/ EL_LIBRO_DEL_PODCAST.pdf Un problema puede ser el tamao de los archivos, sewww.podcastellano.esdebe realizar varias configuraciones en Loudblog parawww.podcast-es.orgpermitir mayor tamao en la subida de archivos. [2] Feed RSS Dificultad al momento de subir videos de diferenteswww.podcastellano.es/book/print/53formatos con Loudblog, solo es recomendado FLV y www.wikipedia.org/wiki/RSSMOV. [3] Loudblog www.loudblog.deV. CONCLUSIONEShttp://informediario.com/2005/04/loudblog-gestor- No es necesario tener conocimientos muy avanzados web-de-podcast.html ni especializados para poder implementar un podcast. [4] Fig.1. www.adictosaltrabajo.com/tutoriales/tutoriales.php? Comprobar lo tiles que nos pueden resultar los pod- pagina=xampp cast al implementarlos en algn proyecto. [5] Fig. 2. www.cafetero100.info/boletin-6.html El servidor Xampp es de gran utilidad al momento de trabajar con bases de datos ya que nos facilita el uso[6] Fig3. Fig4. y Fig5. de las mismas, mediante phpMyAdmin. www.amarcuruguay.org/AMARC/Tutoriales Tu- torial%20Loudblog.pdf La variedad de formatos de audio/video que nos ofre-www.diarioaborbo.com/?dl_id=1 ce Loudblog. [7] Gestionando videos www.publiblanes.net/video_flv/flvplayer_flv/ La base de datos, MySql, nos ofrece un mejor servicio player.html al momento de trabajar con gestores de contenidos http://www.longtailvideo.com/players/jw-flv-player/ (CMS).http://www.publiblanes.net/video_flv/ como_poner_video s_flv_en_tus_paginas.htmRECOMENDACIONES Tener conocimientos previos o pedir informacin so- [8] Domine PHP y MySQL, Jos Lpez Quijado, 2007. bre el servidor FTP. [9] Diseo y Desarrollo Multimedia, Manuel Castro, An- Antes de instalar Loudblog crear y comprobar quetonio Colmenar, Pablo losada, Juan Peire, 2006. esta funcionando correctamente la base de datos. Realizar pruebas del reproductor de video en diversos servidores, para comprobar el uso del mismo. Verificar siempre los formatos de audio y video que vamos a subir. 48. PEZQUIZA DE HADWARE > CONTROL DE DISPLAY GRFICO CON AVR

CONTROL DE DISPLAY GRFICO CON AVR

. [2] TS-12864A-2 Dot Matrix LCD Module (Graphic Type)Data Sheet. Documento disponible [en lnea]. [3] Edaboard, Esquema GLCD GDM12864Q conDS89C450 microcontrolador, Foro en lnea, LCD grafi-co para monitorear la PC. Disponible [en lnea].Fig6. Pantalla de inicializacin del programa.. Luego de la inicializacin, se carga el programa principal[4] Richard Barnett, Embedded C Programming and Atmel que consta de algunas animaciones y la visualizacin de laAVR, Editorial Thomson, 2nd Edition temperatura y la hora (ver Fig7). Fig7. Programa principalVII. CONCLUSIONES Existen algunos proyectos excelentes utilizando estaspantallas, pero en la mayora de los casos la informa-cin que brindan sus autores es escasa, aunque esto nosayuda a generar buenas ideas para empezar a desarro-llar nuestros propios diseos. La informacin existe en la actualidad sobre el controly manejo de los GLCDs es poca y en algunos casos estincompleta. As como tambin tienen poca referencia 51. PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIN DE IMGENES ESTROBOSCPICAS CON LEDS< Pgina 51Desarrollo y verificacin de un modelomatemtico para la proyeccin de imgenes estroboscpicas basadas en tecnologa led *Stalin David Jimnez Miranda; Ing. Manuel Fernando Quionez Cuenca+ ResumenLos modelos matemticos constituyen una III. DESCRIPCIN DEL PROYECTO representacin simblica del entendimiento que se tiene so- Existen diversas formas de conseguir un mismo resultado, bre los fenmenos que ocurren en la naturaleza, sin embargo por ejemplo si deseamos indicarle una imagen a alguien; esos mismos modelos permiten en conjunto con la creativi- podemos tomar una fotografa, imprimirla y mostrrsela, dad humana, entender y predecir el comportamiento deenvirsela va electrnica para que la mire en su ordenador, mquinas que an no existen, fenmenos que an no han transmitirla por televisin, etc.; sin embargo el concepto de sido vistos. A lo largo de este artculo se ofrece una explica- bidimensionalidad Proyeccin de imgenes est presente en cin matemtica al fenmeno conocido como estroboscopa,todos los medios fsicos empleados para que la imagen pue- pero este mismo concepto se extrapola; con el fin de disearda ser visualizada, dgase una pantalla o una hoja de papel. un sistema que proyecte imgenes estroboscpicas basadasEl proyecto desarrollado da un paso adelante en lo que res- en tecnologa led, para lo cual en primera instancia es nece- pecta al aparato matemtico y hardware necesario para la sario desarrollar un modelo matemtico que permita predecir implementacin de un novedoso soporte fsico para visuali- el comportamiento del hipottico proyector, y en una si-zacin de imgenes, basando su funcionamiento en concep- guiente etapa verificar dicho modelo; previa construccin detos de estroboscopa [capacidad de la visin para congelar un proyector experimental, es necesario sealar que a efectoimgenes de objetos en rpido movimiento peridico gra- de fabricar el prototipo se disean los elementos hardwarecias al uso de luces intermitentes], persistencia retiniana [de tipo mecnico, electrnico] y software que una vez aco- [capacidad de la retina para conservar una imagen por cierto plados proyectan imgenes estroboscpicas cuya apariencia perodo de tiempo] y un sistema giratorio que en su conjun- visual permite que dichas imgenes puedan ser consideradasto; permiten al proyector estroboscpico presentar imgenes como simulaciones hologrficas. con caractersticas propias de tridimensionalidad, lo cual aporta una mayor realismo y atractivo visual a aquello queI.OBJETIVO GENERAL se est presentando. Desarrollar y verificar un modelo matemtico para la proyeccin de imgenes estroboscpicas [mensajes escritos] A pesar que el modelo matemtico desarrollado es la esen- mediante el uso de tecnologa led monocromtica, sistemas cia misma del proyecto, debe anotarse que el dispositivo microprocesados y conceptos de estroboscopia. diseado para la verificacin de dicho modelo, constituye el resultado tangible e interesante de este trabajo, por ello seII.OBJETIVOS ESPECFICOS harn alusiones con mayor nfasis sobre este ltimo aspec-Analizar matemticamente el efecto de estroboscopia, ento. Haciendo referencia al proyector en s, debe sealarse conjunto con las caractersticas de velocidad de rotacin del que est mentalizado como un brazo giratorio que describe sistema, y geometra tanto del proyector como de los carac- un movimiento circular uniforme, en cuyo borde ir una teres a desplegarse.barra de diodos led, mediante la cual se presentarn imgenes estroboscpicas, el citado brazo mecnico estar acopla-Disear un proyector experimental para la verificacin del do a un motor que proporcionar el giro. Por el hecho de modelo matemtico y el consecuente despliegue de mensa- emplear conceptos de estroboscopia; los leds van a encen- jes escritos, mediante el uso de tecnologa LED mono- derse intermitentemente de tal manera que el tiempo que cromtica.transcurra entre el encendido de una secuencia determinada y su repeticin ser igual al perodo de revolucin del mo- Disear un editor de mensajes personalizados que se eje-tor, con este comportamiento del sistema conseguimos con- cute sobre una plataforma Windows.gelar una secuencia de encendido, sin embargo debido a la persistencia retiniana; varias secuencias de encendido pre- Emplear el software y hardware necesario que permita unasentndose muy rpidamente son interpretadas por la vista comunicacin entre un ordenador ejecutando el SO Win- como si fuese una sola imagen. El sistema ha sido modelado dows y una pastilla de memoria que contendr los datos ay diseado especficamente para presentar mensajes escritos proyectar.con letras pertenecientes al alfabeto latino. 52. PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIN DE IMGENES ESTROBOSCPICAS CON LEDS

PROYECCIN DE IMGENES ESTROBOSCPICAS CON LEDS< Pgina 53 Una vez realizada la tarea de modelamiento el siguiente El procesamiento del sistema se lleva a cabo en un micro- paso es poner el modelo a prueba; a fin de verificar su vali- controlador de 8 bits, el modelo seleccionado pertenece a la dez, para ello es necesario construir un proyector experi-casa comercial Microchip y es elPIC 16F628A, mental que, cuyo diseo se expone a continuacin. este chip lee el mensaje a desplegar; de una unidad de almacenamiento, procesa dicha informacin y finalmente colocaB. Diseo hardware las secuencias adecuadas en unidades led que estn maneja- das por uno de los puertos del microcontrolador, el mencio-El proyector en desarrollo est concebido como un siste- nado chip previo a todas las que cumplir es programado ma en el que un motor acoplado a un brazo mecnico; giracon un software y hardware especficos. de tal manera que un array de leds colocado en el borde del brazo se enciende y apaga en secuencias determinadas; que El almacenamiento de la informacin se la hace en una permiten visualizar imgenes estroboscpicas de tipo tex- memoria tipo eeprom de modelo 24C16A que permite ser tual. Es posible intuir que el prototipo a montar debe constarborrada y escrita elctricamente mediante un protocolo I2C, de elementos hardware en primera instancia de naturalezapara tal efecto es necesario disponer de un circuito progra- mecnica [como lo es el motor y el brazo de soporte], sin mador en conjunto con un software programador que se embargo para manejar el conjunto de leds debe hacerse uso ejecute desde un ordenador capaz de manejar tal protocolo. de una plataforma que permita implementar las ecuacionesPara efectuar la programacin de la memoria se emplea el obtenidas, en vista de ello es necesario utilizar hardware de software de distribucin gratuita llamado Pony prog en con- tipo electrnico que sea flexible en cuanto a sus funciones junto con el elemento hardware adecuado. de clculo, para este trabajo se adaptan perfectamente los microcontroladores. Tomando en cuenta que el elemento C. Diseo software principal de la etapa electrnica ser un microcontrolador, surge la imperiosa necesidad de contar con un software dise-El diseo software se enmarca dentro de dos reas espec- ado a medida; en cuyas rutinas deben incluirse los resulta-ficas, por un lado es necesario desarrollar un programa para dos numricos del modelo matemtico desarrollado. la edicin de mensajes y su posterior grabacin en una unidad de memoria, pero por otro lado se requiere de la escri-En lo referente a la parte mecnica se utilizar un motortura de rutinas para el despliegue de los mensajes deseados de corriente alterna con un valor de alimentacin de 110v a en calidad de imgenes estroboscpicas. 60Hz, lo cual segn el fabricante permite desarrollar una frecuencia de revolucin cercana a las 1500 rpm; que en El algoritmo que se ha diseado he implementado en el trminos temporales equivale a una vuelta cada 40ms. El microcontrolador para conseguir que el proyector funcione brazo que servir de soporte a la circuitera electrnica seres el siguiente. de plstico con la intencin de que sea lo ms liviano posible para no afectar el torque del motor.La electrnica del proyector de imgenes est estructura- da de tres etapas; que en su conjunto permiten el adecuado funcionamiento de esta parte del sistema. Fig5. Algoritmo implementado en el microcontrolador. Fig4. Estructura del hardware electrnico.En cuanto al software de edicin de mensajes, su trabajoLa etapa de alimentacin est conformada por un regula- consiste en recibir el mensaje que se desea desplegar; luego dor de voltaje positivo a 5 volts y 1 amperio; especficamente se aplican ciertos filtros para evitar inconsistencias entre lo el modelo L7805CV, a su salida posee un capacitor a fin de que se desea presentar y lo que es posible presentar, final- contrarrestar posibles oscilaciones que se pudiesen producir,mente guarda un archivo con la extensin que puede ser leda los 5 volts estabilizados que se obtienen del regulador permi- por parte del software programador de la unidad de memoria. ten alimentar las etapas de procesamiento y almacenamiento El lenguaje de programacin seleccionado para la confeccin que requieren un potencial de esta caracterstica. de este software es visual basic en su versin 6.0. 54. PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIN DE IMGENES ESTROBOSCPICAS CON LEDS< Pgina 54 V. RESULTADOS software y hardware desarrollados, es as que en el ordena- Una vez listo el diseo hardware y software del proyector dor se ejecuta un programa que sirve para la edicin de se han construido 2 modelos experimentales, el primero de mensajes, su interfaz es sencilla pues consta de un rea don- ellos con el motivo de evaluar las complicaciones mecnicas de escribimos el mensaje que se desea presentar, luego clic- del sistema, dicho dispositivo puede ser observado en lakeamos en el botn convertir para aplicar algunos filtros al siguiente figura. mensaje y finalmente lo guardamos al mensaje con un for- mato que pueda ser ledo por el programa que graba la memoria eeprom.Fig7. Editor de mensajes personalizados.Una vez que el archivo est listo se lo procede a grabar en Fig6. Primer prototipo. la unidad de memoria porttil mediante el software pony prog, acto seguido se enciende el sistema; y el resultadoEl prototipo nmero dej en claro que un equilibrio- final de toda la investigacin se resume en la imagen si- estable del sistema es lo ms complicado de lograr, en fun- guiente donde claramente se puede visualizar la palabra cin de esto se cambi el concepto de brazo como soporte; UTPL. por el de una barra de plstico acoplada por su centro al eje del motor, con este reemplazo los problemas de equilibrio y estabilidad del sistema prcticamente desaparecieron. Tales modificaciones fueron hechas en un segundo prototipo cuya apariencia puede ser visualizada en la imagen expuesta a continuacin.Fig8. Proyector estroboscpico en funcionamientoLa figura 8 es elocuente, el modelo matemtico es correc- to pues los resultados numricos que ofrecen sus ecuaciones implementados en el microcontrolador, ofrece a la vista las Figura 6. Prototipo definitivo. imgenes esperadas, y de apariencia nica. Para las pruebas definitivas se hace uso de los elementosVI. COSTOS DE IMPLEMENTACIN 55. PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIN DE IMGENES ESTROBOSCPICAS CON LEDS

OSCILOSCOPIO DIGITAL

OSCILOSCOPIO DIGITAL< Pgina 58Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los dos casos, en teora. En un osciloscopio existen, bsicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la seal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se pueden ver la forma de la seal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma tcnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la seal que quiera medir.Fig6. Armado del osciloscopio digital en Proteus para suEl primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia correspondiente simulacin fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegun- dos, etc., segn la resolucin del aparato). El segundo regula Adems de simular el circuito, Proteus tambin permite el eje Y (vertical) controlando la tensin de entrada (en Vol- hacer el diseo de la PCB, para realizar este diseo Proteus tios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la reso- se enlaza con un software denominado ARES (Figura 7.). lucin del aparato). Con este programa se simplifica enormemente el armado delas pistas del circuito que vamos a disear, basta con colo-Estas regulaciones determinan el valor de la escala cua-car en el rea de trabajo los componentes del circuito y ru- dricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuntotear las pistas. representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la seal a medir, tanto en tensin como en frecuencia. Esto es bsicamente lo que debe realizar un osciloscopio para que sea funcional, pues bien el osciloscopio que ya he armado y probado solo me genera la visualizacin de la seal entrante, y es por ello que actualmente ya me encuentro trabajando en lo que es la implementacin y perfeccionamiento del prototipo, los resultados de este trabajo se los conocer al final del trabajo de gestin productiva. Fig7. Diseo del osciloscopio digital en Ares para la cons-Como ya explique anteriormente el osciloscopio que hetruccin de la PCB implementado solo me genera la visualizacin de la seal entrante, y para ello he programado y quemado el microcon- Aparte de la facilidad que ofrece Ares al momento de trolador Amega32 de la familia de los AVR con el cdigodisear la PCB, tambin nos brinda la posibilidad de repre- generado por el AVRStudio, el cdigo en s consta de lo quesentar la baquelita en 3D (Figura 8), de esta forma podemos es la conversin de una seal analgica a digital, lectura deestar ms seguros del resultado del producto final, y a su los pulsadores y potencimetros, como tambin el manejovez corregir cualquier tipo de errores futuros al momento de de la LCD grfica. implementar el circuito fsico. Luego proced con simular los componentes en Proteus para verificar el cdigo de programacin y conexiones (Figura 6.). Proteus es un software muy til al momento de simular diseos de circuitos, debido a que cuenta tambin con una amplia gama de microcontroladores y componentes electrnicos muy utilizados en la actualidad. Fig8. Representacin en 3D del acabado final del osciloscopio digital 59. PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Pgina 59 Antes de empezar a armar el circuito en la baquelita, se procedi a probarlo en el protoboard para poder verificar su funcionamiento (Figura 9.), esta prueba nos da la oportuni- dad de verificar componentes y conexiones, como a su vez nos da una perspectiva ms amplia de la ubicacin de los componentes para poder reducir dimensiones de tamao al momento de armar la baquelitaEstando ya seguro de que todo el circuito funciona correctamente, se procedi con la implementacin del osciloscopio Fig11. Diseo final de la baquelita en la baquelita.Una vez ya quemada la baquelita, y con las pistas de co-bre ya sealadas en los dos lados de las caras, proced conabrir los agujeros por donde deben soldarse los componen-tes del circuito, para esto us un taladro elctrico con unabroca de 1mm. Ya al finalizar con la preparacin de la ba-quelita, empec a montar y a soldar los componentes(Fig12.).Fig9. Osciloscopio digital montado en Protoboard Luego de revisar todas las conexiones del circuito y estan- do seguro de su funcionamiento se procedi con la impresin de las pistas en papel fotogrfico (Figura 10.). Hay que tener mucho cuidado al momento de elegir el papel fotogrfico correcto, ya si elegimos un incorrecto jams se podr transferir las pistas a la baquelita. Fig12. Diseo final de la baquelita con la GLCEl mtodo que utilic para la transferencia de las pistas a la baquelita de cobre fue el mtodo trmico, o sea por trans-Para finalizar, el dispositivo que he armado hasta el mo- ferencia de calor, para lograr esto solo necesit la plancha mento (figura 13 y figura 14) bsicamente presenta la forma de mi casa y un poco de paciencia debido a que necesitde onda de la seal entrante, y es por eso que es necesario el realizar varios ensayos para lograr el acabado que requeraperfeccionamiento del circuito tanto en software como en tener la baquelita.hardware para que el osciloscopio pueda ser ms funcionaly prctico.Fig10. Impresin de las pistas del osciloscopio digital enpapel fotogrficoDebido a que el esquema de las pistas se dise en dos caras, se tuvo que conseguir una baquelita de dos caras de cobre para poder quemar el diseo. El proceso de quemado no tuvo muchos inconvenientes (Fig11.), todo resulto con- Fig13. Diseo final del osciloscopio digital forme lo esperado. 60. PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL

OSCILOSCOPIO DIGITAL< Pgina 61 ambas seales. En este caso se dice que ambas seales estnwww.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/ desfasadas, pudindose medir el desfase con una simple doc2503.pdf> regla de tres: Siendo t el tiempo de retraso entre una seal y otra. [4][4] y [5] EL OSCILOSCOPIO. Funcionamiento y carac-tersticas del osciloscopio. Osciloscopios digitales. Ti-V. CONCLUSIONES pos de ondas. Documento disponible [en lnea]. http:// Para el trabajo referente a gestin productiva II y parawww.alipso.com/monografias/2559_osciloscopiopresentar el primer avance de este proyecto no sola-mente he implementado el osciloscopio, sino que tam-bin he adquirido nuevos conocimientos en lo que tieneque ver con instrumentacin, programacin, simula-cin, manejo de LCDs grficas, diseo de PCBs, ymuchos otros conocimientos ms que se me hacen in-dispensable saber para culminar con xito este trabajo. La primera parte del trabajo tena como objetivo imple-mentar el osciloscopio digital, el cual fue realizadocabalmente. En cuanto a los objetivos especficos quese han logrado est el estudio de todas las herramientasutilizadas para la programacin del microcontrolador,adems del diseo del prototipo, simulacin y diseode pcb, debido a que el objetivo final es el mejoramien-to y perfeccionamiento del prototipo actualmente meencuentro ya trabajando en lo que tiene que ver con laoptimizacin del software. El circuito implementado es de bajo costo y factible deimplementar debido a que se puede programar el mi-crocontrolador sin mover ni cambiar ningn compo-nente del circuito. El bajo costo y la factibilidad sedebe en cuanto a los costos y la disponibilidad de losmateriales que fcilmente se los puede conseguir ennuestro medio. En cuanto a los alcances futuros de este proyecto se lepuede incluir una multitud de funcionalidades, para locual es recomendado conocer todas las caractersticasbsicas generales de los osciloscopios. Y es en esteaspecto del proyecto en el cual me encuentro trabajan-do actualmente.REFERENCIAS [1]Low speed AVR oscilloscope. Documento disponible [en lnea]. http://www.serasidis.gr/circuits/AVR_oscilloscope/ avr_oscilloscope.htm[2]TS-12864A-2 Dot Matrix LCD Module (Graphic Type) Data Sheet. Documento disponible [en lnea]. http://mohpooria.110mb.com/Ebook/TS12864A- 2_en.pdf[3]ATMEGA 32. Microcontroller with 32K Bytes. Data Sheet. Documento disponible [en lnea]. http:// 62. PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Pgina 62 Diseo de un Sistema para Reconocimiento de Patrones de Audio utilizando Redes Neuronales a travs del entorno Matlab 7.7*Lorena del Cisne Len Quionez; Ing. Manuel Fernando Quiones Cuenca+ [email protected] [email protected] ResumenEl desarrollo de sistemas para reconocimiento Por otro lado, el reconocimiento de patrones de voz en de patrones es cada vez ms comn en aplicaciones de segu- informtica, es la capacidad que tiene un ordenador o com- ridad o automatizacin de procesos, el avance de tcnicas de putadora para comprender el lenguaje verbal con el fin de computacin como son la redes neuronales y adems de lapoder recibir comandos y datos de la persona que habla. Se utilizacin de nuevas herramientas informticas dan como ha desarrollado algunos sistemas que pueden reconocer resultado que se puedan combinar stas para realizar estavocabularios limitados de voz de determinadas personas, clase de sistemas a un costo que pueda ser accesible para el pero se ha comprobado que es verdaderamente difcil hacer usuario comn. En el presente trabajo se ha desarrollado unque un equipo pueda enfrentarse a una gran variedad de sistema de reconocimiento de patrones de voz basados enmodos de pronunciacin y de acentos, as como a las dife- redes neuronales por medio de la utilizacin del softwarerentes formas en las que se pueden peticiones o afirmacio- cientfico Matlab. Los resultados fueron realmente satisfac- nes [2]. torios, de una vez que este sistema se puede ampliar incluso a otras reas como es el de reconocimiento de imgenes o Cinco son los factores que determinan la complejidad del aplicaciones en telecomunicaciones.reconocimiento del habla: el locutor, la pronunciacin, elvocabulario, la gramtica, entorno fsico.ndice de Trminosredes neuronales, reconocimiento de sistemas, audio, backpropagation, momentum.Las redes neuronales usualmente se usan para el reconoci-miento de patrones estticos, es decir, estticamente ubican I. INTRODUCCINentradas complejas para producir salidas simples. Como unaE l presente trabajo, desarrolla un sistema para reconocimiento de patrones de voz, basados en el uso de redes neuronales.clasificacin n-aria de patrones de entrada. En ese sentido,la forma ms comn de entrenar una red neuronal a travsde ese procedimiento es conocido como backpropagation.En el que los pesos de la red son modificados en proporcinLa teora y diseo de las redes neuronales artificiales han a su contribucin al error observado en las salidas del siste- avanzado significativamente durante los ltimos 20 aos [1]. ma (relativas a los resultados deseados). Segn varios auto- Las redes neurales artificiales durante este periodo han des-res, este mtodo es uno de los mejores para aplicaciones de arrollado una gran importancia sobre todo en el reconoci-reconocimiento de patrones de voz, especficamente porque miento de patrones, razn por la que se utilizar en el desa-las seales de voz son no lineales, y el algoritmo backpro- rrollo del presente trabajo. pagation se especializa en trabajar con esa clase de datos[3].Una Red Neuronal Artificial (RNA) es un modelo de pro- II. ALGORITMO DEL DISEO cesamiento de informacin inspirado en el funcionamiento El algoritmo de backpropagation fue creado por la genera- del sistema nervioso biolgico, y de cmo el cerebro procesa lizacin de la regla de aprendizajes Widrow-Hoff para redes la informacin. Se compone de un gran nmero de elemen-de mltiples capas y funciones de transferencia no lineales tos interconectados llamados neuronas que trabajan en con- diferenciables. Los vectores de entrada y su correspondiente junto para resolver problemas especficos. vector objetivo (target) son usados para entrenar la red antesque se pueda aproximar a una funcin, clasificando los vec- La naturaleza no lineal de las redes neuronales, la habili-tores de entrada en una manera aproximada definida por el dad de aprender tanto en ambientes supervisados como nousuario. supervisados, as como la propiedad de aproximacin uni- versal, hacen de esta una de las herramientas ms poderosasEl algoritmo estndar backpropagation es del tipo gradien- para el procesamiento y reconocimiento de patrones y siste-te descendiente, como en la regla de aprendizaje Widrow- mas [1]. Hoff, en la cual los pesos de la red se mueven a lo largo delgradiente negativo de la funcin de ejecucin. El trmino 63. PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Pgina 63 backpropagation se refiere a la manera en la cual se computa Como en las capas ocultas no existe una salida deseada el gradiente para redes multicapa no lineales [4].que comparar con la salida de cada unidad se debe traer una parte del error de la capa de salida hacia las capas ocultas,A. Ecuaciones del Algoritmo [5]ahora los trminos del error en la capa de salida son:Para el entrenamiento de la RNA de tres capas se utiliza (6) el algoritmo de entrenamiento backpropagation con momentum. El conjunto de pares de patrones de entrada y salida deseadas (targets) son respectivamente {x1, x2,, xn} y {t1,Los trminos de error para cada unidad en las capas ocul- t2, , tn}. Segn esta frmula, q es el nmero de patrones de tas son: salida, y n es el nmero de patrones de entrada. La salida de cada unidad en la primera capa e intermedias est dada por la ecuacin: (7)(1) Despus se procede a actualizar los pesos de la red, primero para la capa de salida, por medio de:Donde:(8)wzji es el peso que interconecta la unidad i de la entrada con la unidad j de la siguiente capa. Donde la variable se define como la velocidad de apren- m es el nmero de unidades de la capa z.dizaje, y su valor vara entre 0 y 1. Ahora para las capas z es el nmero de la capa actual. ocultas la actualizacin ser: z es la funcin de transferencia de la capa actual.yz-1z es la salida de la unidad i de la capa anterior, en caso (9) de ser la primera capa este sera el patrn de entrada. Es recomendable ir despacio con la velocidad del gradien- La salida de la red en la capa de salida es:te, pues si va muy rpido se corre el riesgo de oscilar indefi- nidamente sin llegar al mnimo de error buscado, y si va (2) muy lento se puede caer en todos los mnimos locales con el riesgo de no poder salir de alguno de ellos. Ahora esta velocidad de controla con la variable . Ahora se verifica la salida de la ltima capa con la salida deseada para verificar el error en cada unidad: Por lo general se escogen valores altos de para aumentar(3)la velocidad de convergencia de la red, pero se tiende a caer en una oscilacin infinita por no existir una amortiguacin a El error en el i-esimo patrn se define como la sumatoria una velocidad excesiva, el problema de esta oscilacin es la de los errores en cada unidad de salida:inestabilidad del sistema. Un mtodo de evitar esa oscilacin es introducir una variable llamada momentum , la(4)cual modifica el peso precedente al peso del nuevo clculo (10) Estos pasos se repiten para cada patrn del conjunto propuesto. Al final se toma el error cuadrtico de entrenamiento,La ecuacin (10), es el corazn del sistema, la cual ser normalizado que es: ejecutada finalmente por la aplicacin que se detallar en las secciones ms adelante.(5) Podemos ver el comportamiento del momentum en la ecuacin (10) (ver Fig. 1). El valor del momentum est entre 0 y 1, y entre menor sea el valor del momentum la osci-Este error generado por la red neuronal se observa comolacin tiende a disminuir. un espacio n-dimensional, donde n es el nmero de pesos de la red. Ahora lo que se quiere es llegar lo ms rpido posible hacia el mnimo absoluto de este espacio, la manera de lo- grarlo es seguir la direccin contrara del gradiente de la funcin de error. 64. PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Pgina 64III. DISEO DEL SISTEMA La red va a ser diseada y entrenada para reconocer los dgitos del uno al nueve, ingresados estos por medio de la voz. Para este diseo se ha planteado que el tiempo de duracin de grabacin de cada una de las muestras debe ser 0.67 s. Se sugiere esta cantidad de tiempo, debido a que es un tiempo razonable para grabar cada uno de los nme- ros; adems, al ser corta la seal se reduce el nmero de elementos de entrada de la red neuronal, con su correspondiente ventaja.Fig1: Espacio de generalizacin. (A)Para una velocidadde aprendizaje baja. (B) Para una velocidad de aprendizajealta, se pueden observar las oscilaciones. (C) Para una velocidad de aprendizaje alta con momentum. B. Esquema del algoritmo backpropagation Para tener una mejor apreciacin del algoritmo, es nece- Fig3: Diagrama general del diseo.sario mostrar el flujo de trabajo de este a travs de diagra- A. Pre procesamiento de la seal de audiomas de bloque (ver Fig. 2). En este diagrama se aprecia lasEs una de las partes ms importantes del diseo, se laentradas a la red, estas entradas deben ser datos formatea-puede separar en tres partes: obtencin de la seal de voz,dos de manera correcta; en otras palabras elegidos correcta- la obtencin de la seal til, y finalmente la extraccin demente y en un nmero finito razonables, debido a que del valores caractersticos de la voz.nmero de entradas tambin depender la complejidad dela red neuronal.La primera seccin de obtencin de la seal de voz, se la puede realizar por medio de dos procedimientos, ya sea obtener la seal de voz a travs del micrfono y herramientas de Windows, o por medio de la grabacin directa en Matlab. La grabacin en Matlab tiene la ventaja que se puede establecer el tiempo de grabacin, que ya indicamos anteriormente ser de 0.67 segundos.Aunque la misma persona grabe exactamente en el mismo tiempo una misma palabra, esta no ser exactamente igual, tendr similitudes pero las diferencias sern noto-Fig2: Diagrama general del algoritmo backpropagation.rias, existen varias maneras de representar estas seales, ya sea a travs de su trazo en el plano temporal, o por medio Los datos de salidas de la red, son el resultado de la mis- de su trazo a travs del dominio de frecuencia. Uno de losma; la cual se compara con los targets (objetivos). Los tar- mtodos ms utilizados para realizar trazos es por mediogets son las seales deseadas (es decir como quisiramos del espectrograma, el cual tiene tres variables, tiempo fre-que salgan nuestros datos de la red neuronal), de estos de-cuencia e intensidad de sonido [6].pender el nmero de elementos de salida de la red neuro-nal. Se puede apreciar adems un parmetro que dice pesosLa segunda parte del pre procesamiento es obtencin deajustables, debido a que el algoritmo backpropagationla seal til. Se puede escoger entre dos mtodos para ob-efectivamente ajusta sus pesos para que en cada iteracintener la seal til. El primer mtodo, de umbral, es porse reduzca la sumatoria del error cuadrtico medio, el mis-medio de definir un nivel bajo que ser comparado conmo que proviene de la resta de los targets y la salida; mien-cada muestra de la seal y si supera este umbral se deter-tras menor sea el error, quiere decir que la salida de la redmina el inicio de la palabra; de igual forma para determi-se parece ms a los targets propuestos; es decir, que connar el final, se define un nivel que al ser superado indica elcada poca de entrenamiento la red se comporta segn final de la palabra. Este valor se determina de formanuestros requerimiento.prctica. 65. PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO

0.002end inicio = i;Begin = Begin + Overlap; break;i = 1;endY = fft(TramaPatron,1024);endY(1)=[];for i = 1:1:lo-100kk=abs(Y);if abs(s(lo-i+1))>0.005power = abs(Y(1:floor(lengthfinal=lo-i-100;(Y)/2))).^2;break;nyquist = 11025/2; endfreq = (1:length(Y)/2)/(length(Y)/2)end*nyquist;Result=[];for xi = 1 : length(freq)j=1; if freq(xi) < 100 | freq(xi) >for i=inicio:1:final5000Result(j)=s(i); power(xi) = 0;j=j+1; endendend[Amp, Pos] = max(power); La tercera parte del pre-procesamiento es la obtencin devecF(k) = freq(Pos)/nyquist;valores caractersticos. El objetivo de extraer de la seal dek = k + 1;voz, un nmero determinado de parmetros es que en rea- endlidad se realiza una codificacin de voz que es la conver-caracteristicas = vecF';sin de la seal de voz a una representacin digital. Debidoplot(caracteristicas)a que la seal es analgica, la codificacin de voz conllevaun proceso bsico de muestreo y cuantificacin para conse-guir una representacin digital. Existen dos mtodos el deComo se mencion anteriormente; se puede por ejem-LPC (Linear Prediction Code) y el de FFT (Fasta Fourier plo, grabar dos seales con la misma palabra, por el mis-Transform) [7]. mo locutor y con el mismo tiempo de duracin, e estas nosern exactamente las mismas, aunque compartirn rasgosEn el diseo de este sistema se eligi el sistema FFT,similares en la codificacin, pero ser difcil para una per-sobre todo por el conocimiento bsico del algoritmo,sona reconocer las diferencias, entonces es el trabajo de laadems de por su robustez. A continuacin se muestra la red neuronal reconocer estos valores caractersticos delparte ms pertinente del cdigo.fonema y clasificarlos. A continuacin se muestra lagrfica de los valores caractersticos de la palabra uno,grabada por un mismo usuario.Y1 = wavread('alfa.wav');%*****TamTrama= 500; % Tamao de Trama 66. PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO

RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO

RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Pgina 68es decir ingresar la muestra, en la cual el sistema busca unaREFERENCIASmuestra guardada que se quiera reconocer, el siguiente pa- [1] Yu Hen Hu (University of Wisconsin), Jen-Nengso es procesar esta seal, y finalmente el sistema pasa aHwang (University of Washignton), Handbook ofreconocer el sistema.NEURAL NETWORK SIGNAL PROCESSING.V. CONCLUSIONES [2] BERMUDEZ, J. Bernal. Reconocimiento de Voz y Se ha desarrollado un sistema robusto y confiable, el Fontica Acstica. Alfaomega. 2000. mismo que se bas en la utilizacin del algoritmo J. Tebelskis, Speech Recognition using Neural Net- backpropagation con momentum, esto para suavizarworks, en Carnigie Mellon University, 1995. las oscilaciones en el aprendizaje del sistema, y no hacer que el mismo caiga en inestabilidades. Como se[3] D.E Rumelhart, G.E. Hinton, and R.J. Williams, puede apreciar en los resultados de entrenamiento, la "Learning internal representations by error propaga- velocidad de aprendizaje es relativamente rpida, in- tion," D.E. Rumelhart and J. McClelland, editors, Par- cluso el objetivo se cumple siempre sin llegar al lmiteallel Data Processing, Vol.1, Chapter 8, The M.I.T. impuesto a las pocas de entrenamiento. Press, Cambridge, MA, 1986, pp. 318-362.[4] J. Briceo, tesis Implementacin Hardware en una Tambin pudimos ver la utilizacin de la funcin de FPGA de una Red Neuronal Artificial para el Recono- transferencia logartmica sinodal, la misma que escimiento de Patrones de Voz Especficos, Universi- ideal para trabajar con tipos de datos no lineales, co- dad Tcnica Particular de Loja, Loja 2008. mo la seal de voz es una seal de la naturaleza, esta por sus caractersticas va a ser del tipo no lineal, como [5] J. Price, Design of an Automatic Speech Recognition se menciono anteriormente, aunque la misma personaSystem Using Matlab, University of Maryland Eastern grabe la misma palabra, en el mismo lapso de tiempo,Shore, 2005. esta no va a tener una grafica en el tiempo exactamente igual, por lo que es necesario acudir al pre-[6] C. Solano, Codificacin de voz y audio, octubre 2002. procesamiento de la seal de voz y extraer los valoreshttp://dihana.cps.unizar.es/investigacion/voz/ caractersticos, los mismos que sern las entradas a la coderframe.html red neuronal. [7] C. Brindpke, G. A. Fink, F. Kummert y G. Sagerer, El entrenamiento de la red sin ruido es realmente im- A HMM-based recognition system for perceptive portante, ya que las variaciones entre seales, aunquerelevant pitch movements of spontaneous German tengan caractersticas semejantes, no son exactamente speech, en Proc. of the 5th International Conference iguales, e ah que estas variaciones, el sistema las to-on Spoken Language Processing, Prosody and Emo- ma como ruido, y por ello se ha entrenado para mini-tion 6. 1998. mizar el ruido, de tal manera que es posible llegar a una fiabilidad del 100% cuando se trata de las mues-[8] Universidad Tecnolgica de Pereira, tutorial de redes tras de la propia base de datos, y a una fiabilidad bas-neuronales, http://ohm.utp.edu.co/neuronales.htm tante alta cuando se trata de seales que no corresponde a la base de datos.[9] J. E. Cahn, A Computational Memory and Processing Model for Prosody, en Proc. of the 5th International Se puede ampliar el sistema para otras seales que no Conference on Spoken Language Processing, Prosody sean esencialmente numero, esto conllevara sin em-and Emotion 2. 1998. bargo el incremento en la velocidad de entrenamiento y complejidad de la red neuronal, aumentando el nmero de capas ocultas, sin embargo, creemos que es totalmente factible realizar esta clase de sistema.VI. AGRADECIMIENTOS Quisiera hacer un agradecimiento especial, a las perso-nas que han aportado en el desarrollo de este paper. Perso-nas en la red que han colgado sus trabajos y publicaciones,as como a mi tutor Ing. Nelson Piedra, por su apoyo en larealizacin de este trabajo. 69. PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXPODO

ROBOT HEXPODO< Pgina 70en que momento el robot camina hacia delante o cuandoempieza a girar a la derecha.Fig3 Servo Motor HS -311 III.DESCRIPCIN DEL PROYECTOPara la realizacin de este proyecto utilizamos servomotores ya que estos son los que nos permiten realizar elmovimiento del robot hexpodo, hemos utilizado dos ser-vo motores que estarn conectados a cada lado del robothexpodo, es decir un servo por cada par de patas.Se construir su respectivo cuerpo mecnico, para poderinterconectar la patas del hexpodo entre si y estas a su vezconectarlas al microcontrolador, en nuestro caso el Atme-ga32. Tambin realizaremos un algoritmo en el softwareCode Visin AVR que permitir la manipulacin de losservos motores (movimiento horario, anti horario, y dete-nerlos).De igual manera se realizara la simulacin en el softwa-re Proteus, con este verificaremos si el programa quehemos realizado en Code Visin cumple con requisitosdados por el usuario. IV. MATERIALES 3 Servo motores. 1 Microcontrolador Atmega32. 1 Base metlica Fig4. Diagrama de Flujo 1 Circuito Electrnico (Baquelita) VII. ESQUEMA Aluminio Metlico (para la construccin de las En la figura de abajo (Fig5) se muestra el esquema del patas) circuito desarrollado en Proteus 7.2., esto nos permite si- Bateras mular los resultados programados anteriormente y cargar Tornillosel archivo *.hex para hacernos una idea bastante aproxi- Soportes mada de cmo funciona nuestro robot. V. CDIGO DEL PROGRAMAEl cdigo del programa fue desarrollado en Code visinAVR, ya que dicho software basado en lenguaje C, y quepresenta facilidades para generar el archivo .hex que luegoser descargado en la memoria del microcontrolador. VI.DIAGRAMA DE FLUJOEl siguiente diagrama de flujo (Fig.4), da una breve expli-cacin acerca del movimiento del robot hexpodo, es decir 71. PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXPODO

ROBOT HEXPODO< Pgina 72 REFERENCIAS[1] Servo Motor Hitec HS 311 Estndar, [en lnea],www.robotmexico.com/index.phppage=shop.product_details&flypage=shop.flypage&product_id=42&category_id=10&manufacturer_id=0&option=com_virtuemart&Itemid=54&vmcchk=1&Itemid=54 [2] Robot Hexapodo, [en lnea],www.foroselectronica.es/foroselectronica.php [3] Servomotor HS311, [en lnea],www.foroselectronica.es/foroselectronica.phphttp://sketchup.google.es/3dwarehouse/details?mid=6bab44cbd8a82b7e80c73b110d74d94f [4] Robot Hexpodo: Mecnica, [en lnea],www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=Robot_hex%C3%A1podo [5] HEXAPODO CON PIEZAS DE MECCANO, [enlnea], www.jvmbots.com/viewtopic.php?t=266 73. SISTEMAS DE CONTROL > DISEO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Pgina 73 Diseo y Funcionamiento de un Ascensor a Escala*Luis Alberto Riofro Pea; Aldo Vicente Ruiz Vinces; Jos Franklin Soto Cabrera [email protected] [email protected] [email protected] Marcelo Dvila+ [email protected] presente proyecto consiste en l diseo yconstruccin de un ascensor a escala. Para el diseo deEn estos temporizadores hemos utilizado capacitores denuestro circuito electrnico utilizamos compuertas lgicas,470uF, este valor lo hemos tomado ya que mientras mssensores magnticos y un puente H para controlar un servoalto es el valor del capacitor tendremos un pulso constantemotor de corriente directa.de mayor tiempo, el cual sobrepasa el tiempo de subida mxima y bajada mxima del ascensor. Las resistencias ndice de Trminoscompuertas lgicas, sensores son aquellas que nos limitan las corrientes y son esencialesmagnticos, puente H.para la configuracin del temporizador.I. INTRODUCCINB. Etapa 2 E l ascensor est compuesto de dos partes, una parteelectrnica y una mecnica. En lo que corresponde a laseccin electrnica, hemos diseado un circuito con com- Dentro de la memoria, decidimos incorporar cuatro flip- flops, uno para cada piso; puesto que dentro de su memoria su salida se mantiene tal como su ltimo estado hasta quepuertas lgicas que responden al siguiente funcionamiento: el pulso de la cabina del ascensor lo haga cambiar de esta-la parte central del circuito es un comparador de magnitudes do. Su funcionamiento se basa de la siguiente manera, estael cual compara una seal que viene del pulsador y la otra etapa de almacenamiento se obtiene de la seal de salidaque viene de los sensores magnticos, a su vez este compa- que nos da la etapa 3, es decir los sensores magnticos nosrador conecta la parte electrnica y la parte mecnica me- dan un pulso en alto que son almacenados en las compuer-diante sus salidas que se enlazan con el puente H, dando as tas NAND que son las que arman el flip flop, para queel giro del servo motor. Con respecto a la parte mecnica se luego esta seal sea comparada en el 74LS85 con las sali-ha diseado una maqueta de aluminio con paredes de vidriodas del temporizador.y con una base de madera, logrando as una gran estabilidaden el ascensor.C. Etapa 3 Sensores magnticos son los elementos de deteccin sen-II. ESPECIFICACIONES Y FUNCIONAMIENTO DE CADA ETAPA sibles que hemos escogido para nuestro proyecto. Su fun- Las especificaciones de cada dispositivo para el correcto cionamiento es que cuando exista la presencia de un cam-funcionamiento del ascensor se encuentra detallado a conti-po magntico entre las placas, ocasionaran que por medionuacin, para ello hemos visto conveniente dividir en cincode induccin magntica en una sola placa haya acumula-etapas todo el sistema electrnico:cin de cargas y el sensor me d un pulso de aviso. Estos sensores lo que hacen es que, cuando este pulso se d, in- A. Etapa 1mediatamente entra al inversor, seguido por el flip flop el Los pulsadores bsicamente se lo utilizan para generar un cual su salida va al comparador de magnitud 74LS85 parapulso el cual activa el temporizador para que este nos d un poder darle las ordenes y sentido de giro al motor.alto constante durante cierto tiempo. Los pulsadores senci-llamente sirven para llamar al piso al cual queremos que A los sensores les hemos conectado capacitores a tierra yvaya la cabina del ascensor, una vez realizado este pulso, resistencias a voltaje, las cuales estn en serie al sensorcon respecto al temporizador, vamos a utilizar el integradomagntico de la cabina. Sus valores son de 3.3k y capa-NE555 que incorpora dentro de l dos comparadores de citancia de 3.3uF. Estos nos ayudan a mantener fijo el pul-voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, divi- so deseado por los sensores ya que estos tienen comporta-sor de voltaje resistor y un transistor de descarga. miento similar a un pulsador. Cuando el sensor nos da un pulso en alto tendremos un voltaje de 5V ya que el sensor Dadas las condiciones del NE555 hemos visto conve-cierra el circuito y permite el paso del voltaje de alimenta-niente el uso de este circuito integrado ya que es un tempo- cin.rizador, lo que me va ayudar a mantener un alto desde elorden de llamada hacia la cabina, para que luego ste seadesactivado con el pulso del sensor que se encuentra en el D. Etapa 4piso al que sea llamado. 74. SISTEMAS DE CONTROL > DISEO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Pgina 74El comparador que utilizaremos es el 74LS85 cuyas En- tradas: A, B y Salidas: A>B, AB (si el nmero A es mayor que el nmero B), A=B (si son iguales) y AB, A=B y AB el circuito del motor est dispuesto de tal manera que el motor gire a unB. Materiales parte electrnica sentido y, la ubicacin de los diodos me permite cambiar el sentido de giro con la salida del 74LS85 cuando A DISEO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Pgina 75V. CLCULOS MATEMTICOSClculos de resistencias y capacitores en el temporizador o circuito integrado NE555:(1) (2) Como necesitamos un pulso en bajo de larga duracin, casi constante para que entre al 74LS85, alrededor de unos 4 o 5 minutos, que me aseguren este pulso hasta una prxima llamada; tenemos los siguientes clculos: (3)tL + tH =T (aproximadamente 5min) Si C=470uF tenemos Fig2. Simulacin del ascensor VII. PISTAS DEL CIRCUITO (PCBs) A. Circuito del ascensorEste mismo clculo es para los cuatro temporizadores de los pulsadores de cada piso.VI. SIMULACIN DEL ASCENSOR Fig3. Pista del circuito en PCBs B. Circuitos para los displays 76. SISTEMAS DE CONTROL > DISEO DE UN ASCENSOR A ESCALA

CONTROL DE UN INVERNADERO< Pgina 77Control de Variables en un Invernadero*J. A. Guzmn, J. Domnguez, F. R. Obaco; Ing. Marcelo Dvila+ ResumenEl presente proyecto se ha desarrollado en base de los conocimientos adquiridos en la materia de Siste- mas Digitales del Programa de IET de la Universidad Tcni- ca Particular de Loja, el proyecto que nos fue designado es aplicado a la Medicin de Variables (Temperatura y Hume- dad) en un Invernadero.ndice de Trminostemperatura, humedad, invernadero, automatizacin, control.I. INTRODUCCIND ebido a los problemas que existen en un invernadero de no poder controlar dichas variables producidas por la forma que tiene un invernadero. Dichos problemas se han podido solucionar con el avance de la tecnologa, para lo cual se ha utilizado sensores para poder medir y controlar estas variables. Nuestro proyecto se ha enfocado a poder controlar la tem-Fig1 Diagrama de bloques seguidos para poder controlar peratura y la humedad dentro del invernadero, utilizando los las variables en el invernadero diferentes conocimientos en tecnificacin de Sistemas Digi-III. DESARROLLO tales. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o fro. Por lo general, un objeto ms "caliente" tendr una temperatura mayor. Fsicamente es una magnitud escalar relacionada con la energa interna de un sistema termodinmico. Ms especficamente, est relacionada directamente con la parte de la energa interna cono- cida como "energa sensible", que es la energa asociada a los movimientos de las partculas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones.[1]Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad. [2]II. DIAGRAMA DE BLOQUESFig2 Baquelita terminada del sensor de temperatura y humedad con los materiales antes descritos.IV. TEMPERATURALM 35LM358ResistenciasPotencimetroRelayICL 7107 78. SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO

CONTROL DE UN INVERNADERO< Pgina 79 nos muestra como est configurado.Fig9. Salida hacia el ventilador (en este caso un diodo ledFig7. ICL 7107, Conversor analgico digital (A-D) debido a le falta de un ventilador en el simulador PROTEUSQ.2) Salida del ICL7107 hacia los displays.Este IC acta con una entrada en alto de 200mV, o sea como el LM 35 mide de 00 a 1000, da un voltaje de 0V a 1V,V. CLCULOS pero como este IC necesita 200 mV, en la etapa de compara- Bsicamente, esta parte no presenta mayor dificultad, ya cin nos reduce en 10, por lo tanto ahora nos medir de la que lo que debemos de hacer es seleccionar un nivel para la siguiente manera: de 00 (0V) a 1000 (100mV), en la entrada temperatura, recordando que la salida del sensor LM35 en bajo se la conecta a tierra para que nos muestre solo la(pin 2), es la que va a ser censada, por la entrada inversora medicin de la temperatura del sensor, porque lo que mues- del comparador que utilizamos, es decir nuestro LM358. tran los displays es la resta de la entra en alto menos la entrada en bajo. Teniendo en cuenta que cuando la temperatura sube elnivel que ajustemos, activamos el ventilador. El circuito del sensor de temperatura del LM 35 es el siguiente: Teniendo en cuenta que utilizamos un comparador denivel; en la entrada positiva, se van registrando todos losvalores proporcionados por el sensor LM35 como variacio-nes de voltaje, y en la entrada negativa, colocamos un po-tencimetro de 1K, el cual me permite ajustar un valorrequerido de voltaje, como mi nivel de referencia equiva-lente. Resalta algo importante, qu pasa si ubico un potencime-tro (resistencia variable) de 5K o 1M. Bsicamente, me permite realizar lo mismo, e inclusivecon resistencias en el orden de las decenas. Lo que debe-mos de tener en cuenta es la corriente que va a transitar portal lnea del circuito, ya que esta corriente depende de lasresistencias o el potencimetro que ubiquemos. Esta idea sepresenta como producto de analizar que si utilizramosgrandes resistencias, tendramos corrientes tan bajas, que Fig8. Circuito de Medicin de temperatura. no nos permitiran una adecuada variacin en el nivel devoltaje, es decir, los intervalos de voltaje equivalentes aFue simulado en el programa PROTEUS 7.2, como en eintervalos en temperatura a los cuales variase nuestro nivel programa no hay ventilador le hemos colocado un diodo led, de voltaje si utilizramos un potencimetro de 1M por el cual nos indica la forma de cmo va actuar el rel y des- ejemplo, produciran intervalos muy pequeos. Analizando pus como se va a presentar en los displays. este mismo ejemplo utilizando resistencias muy bajas,tendramos corrientes tan altas que inclusive superaran lamxima corriente de salida de nuestro sensor de temperatu-ra. 80. SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Pgina 80De este modo elegimos una resistencia variable modera- De esta manera, la frecuencia mnima y mxima sera de da, es decir un potencimetro que a la vez de suministrarme1359Hz y 1600Hz, correspondiente a las capacidades de una corriente regular, me permita variar los niveles de volta- 200pf y 150pf. je en una manera adecuada y equiparada, y con esto lograr tambin ajustar mi nivel de temperatura. C. Conversor de Frecuencia a Voltaje Bsicamente como su nombre lo dice, me permite tenerVI. HUMEDADuna salida de 0 a 3 V, de acuerdo a la configuracin elegi-da. Sensor de Humedad HS1101 Oscilador NE555 Convertidor F/V LM2917 Conversor A/D ICL7107 Amplificadores LM358 Relay A. Sensor de Humedad HS1101 En realidad este sensor se puede simular como un capacitor variable, en el rango de 150pf a 200pf, as que la humedad ser proporcional a estos valores. Fig11. Configuracin del conversorB. Oscilador 555A esta salida le colocamos un seguidor emisor, y a la vezA este oscilador lo hacemos que trabaje como multivibra-luego de este seguidor emisor realizamos un comparador de dor astable. Ya que la salida de este es un tren de pulsos, la voltaje, con e cual podemos ajustar el nivel de comparacin frecuencia del mismo depende de la configuracin bsicaubicando un potencimetro en la entrada no inversora del NE555, en donde la frecuencia de salida depende tanto de R1 y R2.En la parte de salida, cuando vamos a colocar el actua-dor, ubicamos una resistencia, luego un transistor y final-mente el rel el cual nos ayuda en la etapa de potencia.Tambin el diodo que colocamos lo utilizamos para que noselimine el voltaje inducido en el interior del rel cuando sequita la carga. Y tambin necesitamos un capacitor paraeliminar el ruido. Esta etapa del circuito es similar para laparte del sensor de humedad.Nuestro circuito es el siguiente: Fig10. Integrado NE555a) Pines b) Ondas de salida As, podemos ver la onda de salida en la grafica anterior con tales valores expuestos en el mismo grfico. Adems la frecuencia de oscilacin: (1) 81. SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Pgina 81Bsicamente lo que desarrollamos fue seguir la configu-racin de un convertidor de frecuencia a voltaje proporcio-nada por el datasheet del dispositivo, se utilizo la salidadel dispositivo una resistencia de 100k, para regular lasalida del mismo en el rango de 0 a 3 V. Esta resistencia esmuy importante ya que como nos podemos dar cuenta esla corriente de emisor del transistor que se observa. Fig12. Circuito controlador de humedad y activacin debomba de agua en Proteus Fig14. Circuito para salida del conversor de frecuencia VII. CLCULOS Primeramente, ya que el sensor de humedad HS1101 Bsicamente a partir de esta salida, que es voltaje se bi-proporciona una variacin de capacitancia en el intervalo furca dos caminos, el primero al A/C conversor de nodode 150pf a 200pf, tenemos que las frecuencias mxima ycomn y tambin a la comparacin de nivel con respecto amnima respectivamente a la que operar nuestro oscilador la humedad. Bueno, si analizamos la siguiente equivalen-astable sern de 1600Hz y 1350Hz, de esta manera como lacia entre HR y voltaje de salida del sensor, vemos quecapacidad de este sensor es proporcional a la humedad rela- llegando a aproximadamente 3 V, abarcamos alrededor deltiva, tendremos la mayor humedad a 1350 Hz es decir el90% de la Humedad Relativa. As que esta es una raznmayor porcentaje de HR (Humedad relativa), y a 1600Hz,ms para tener la salida del LM2917 de 0 a 3 V.el menor porcentaje de HR.Fig15. Tencin de salida del circuito de la Fig14 A. Clculos para la activacin del Rel en ambas etapasFig13. Circuito para el sensor de humedad 82. SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Pgina 82nueva corriente de base con el transistor sobresaturado(2mA), tendremos 2.15K.Finalmente, la resistencia ms apr

cortocircuito nº 18 utpl

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