Cortocircuito Nº 18 UTPL



En CORTOCIRCUITO N°18 > ÍNDICE< Contenidos Página Del editor al lector ………………………………………………................................. 3 Implementación de elementos pasivos de Microondas sobre PBC ……………………..4 Diseño, simulación e implementación de elementos activos para Microondas ……….10 Análisis y diseño de una antena yagi ………………………………………………...17 Gamma-Match …………………………...……………………………………………23 Laboratorios Remotos a través de la Web …………………………………………….30 Control de una cámara Web usando Python …………………………………………35 Construcción e un Brazo Robótico …….……………………………………………..37 Implementación y configuración de un servidor PODCAST ………………………..42 Método de control para un display gráfico (GLCD) con microcontrolador AVR ….….48 Desarrollo y verificación de un modelo matemático para la proyección de imágenes estroboscópicas basadas en tecnología led …………...………………………………56 Diseño de un Sistema para Reconocimiento de Patrones de Audio utilizando Redes Neuronales a través del entorno Matlab 7.7 ……………………………………….62 Robot Hexápodo ……………………………………………………………………..69 Diseño y Funcionamiento de un Ascensor a Escala …………………………………73 Control de Variables en un Invernadero …………………………………………...77 Medidor de Longitud Óptico ……………………………………………..…………86 Tacómetro …………………………………………………………………………….90 Academia Siemens: Control de Puertas ………….…………………………………...96 Eventos: IEEE – UTPL ……………………………………………………………..110 Eventos: EET – UTPL ……………………………………………………………...110 Eventos: Seminario ………………………………………………………………….112 Eventos: Visitas Técnicas …………………………………………………………...114

EDITORIAL > Del Editor al Lector< Página 3 Del Editor al Lector Edición N° 18 Julio 2009 DIRECCIÓN Ing. Jorge Luis Jaramillo jorgeluis@utpl.edu.ec En esta nueva edición de En CORTOCIRCUITO se recopiló los trabajos desarrollados en el semestre, EDITORIAL con el ánimo de difundir nuestro trabajo como Es- Andrea Castillo Carrión aecastillox@utpl.edu.ec cuela y el avance de la misma, además se ha buscado una mayor circulación de la revista, por ello se ha creado un blog para poder descargarla, visuali- REVISIÓN TÉCNICA zarla en línea o chequear las novedades de cada edi- Ing. Patricio Puchaicela ppuchaicela@utpl.edu.ec ción, les invito a revisarlo, la dirección es blogs.utpl.edu.ec/cortocircuito. Esperamos sea de su agrado y ayude a descubrir e ―En CORTOCIRCUITO es una publicación incentivar la creatividad de todos quienes disfruta- de la Escuela de Electrónica mos de los artículos de la revista. y Telecomunicaciones de la Siempre con el ánimo de innovar y mejorar cada día Universidad Técnica Particular de Loja‖ esperamos sus comentarios, sugerencias y aportes para brindar un trabajo de calidad y renombre. Andrea Castillo Carrión Editora de En CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec Loja - Ecuador En-Cortocircuito Nº 18 by Escuela de Electrónica y Tele- comunicaciones is licensed under a Creative Commons “Dadme un punto de apoyo y moveré la Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas 3.0 tierra y el cielo” Ecuador License. ARQUÍMEDES Permissions beyond the scope of this license may be avai- lable at http://www.utpl.edu.ec/blog/eetblog/.

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 4 IMPLEMENTACIÓN DE ELEMENTOS PASIVOS DE MICROODAS SOBRE PCB *Edwin F. Quichimbo; Ing. Marco V. Morocho Y.+ efquichimbo@utpl.edu.ec mvmorocho@utpl.edu.ec Resumen—El presente artículo muestra consideraciones II. LINEAS DE MICROCINTA generales que implica el diseño, la simulación y la Una línea de microcinta creada sobre una placa para implementación de circuitos pasivos para microondas, circuito impreso consiste en dibujar e implementar las pistas enfocados principalmente sobre tres elementos que son el correspondientes al sistema sobre el cobre que conforma la híbrido de cuadratura, el acoplador de anillo y un filtro pasa placa, en su parte inferior se encuentra un material banda, pero antes de ello se describe brevemente como es el dieléctrico de sustrato que posee sus características de modelo básico que rigen a las líneas de microcinta, y por ser permeabilidad eléctrica, así como magnética, y el plano de un tema bastante amplio de enfocar, nos remitimos tierra de la placa se constituye en un segundo conductor por únicamente a un resumen del trabajo realizado, para su debajo de el sustrato dieléctrico. posterior simulación e implementación. El espesor del sustrato, su permitividad dieléctrica y es Índice de Términos—elemento pasivo, hibrido, microwave ancho que posee las líneas son los parámetros más office, PCB. importantes y que se deben tomar en cuenta a la hora del diseño de los sistemas. I. INTRODUCCIÓN E l incremento de servicios y aplicaciones que operen en el orden de frecuencias de microondas hace necesario la implementación de elementos cuya producción e inserción en El modo de propagación dominante en una línea de microcinta en un solo medio es el modo transversal electromagnético (TEM), en este modo de propagación, las el área de trabajo sea mucho más fácil, con una estructura líneas de campo eléctrico y magnético caen en planos más compacta y ligera; es así que las líneas de transmisión en perpendiculares a la dirección de propagación y la circuito impreso o conocida como tecnología microstrip, es distribución de campos puede obtenerse mediante una una alternativa para la implementación de dichas solución para campos estáticos en el plano transverso [1]. aplicaciones, con el ahorro económico que involucra la elaboración de las mismas. La tecnología microstrip se ha usado desde tiempo atrás y de manera amplia debido a que tiene un ancho de banda extenso y además proporciona circuitos muy compactos y ligeros, son económicos de producir, fácilmente adaptables a las tecnologías de producción de circuitos integrados híbridos y monolíticos a frecuencias de radio frecuencia y microondas. Las líneas de microcinta presentan características propias de impedancia, capacitancia e inductancia, que dentro de una determinada geometría hacen posible el equivalente a un determinado circuito, que posteriormente serán implementadas sobre una PCB, que dentro de las mejores posibilidades se encuentran centradas en la placa de bakelita Fig1. Esquema de línea microcinta. y de fibra de vidrio. Mediante el uso de secciones de líneas microcintas, puede Para reducir los esfuerzos y comprobar los resultados producirse una amplia gama de componentes. Las secciones previo a la implementación, es necesario un sistema de de microcintas pueden ser tratadas como elementos simulación por computadora, que en este caso se hará uso de distribuidos, cuando sus dimensiones son del orden de la microwave office, un potente sistema, el cual posee un longitud de onda, y, como elementos concentrados cuando amplio rango de trabajo sobre líneas de microcinta, y por su sus dimensiones son mucho más pequeñas que la longitud de versatilidad a la hora de mostrar resultados se hace necesario onda. Las secciones de microcintas, principalmente pueden su utilización. ser utilizadas dentro de estos componentes:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 5  Filtros pasa bajas, pasa altas. Las discontinuidades más comunes se presentan en la  Filtros pasa banda y rechaza banda. siguiente figura:  Acopladores direccionales  Divisores de potencia  Circuladores, aisladores.  Atenuadores  Resonadores  Transformadores  Combinadores  Líneas de retardo  Antenas La constante dieléctrica efectiva para una línea de microcinta viene expresada por la ecuación [2]:  r 1  r 1 1 r   2 2 1  12 d W (1) Fig3. Discontinuidades en microcintas. (Líneas de microcinta, Luis Miguel Capacho) A. Características de diseño Para el trazado de las líneas dentro del circuito impreso es necesario tomar en cuenta que los segmentos curvados que se efectúen. Por los requerimientos estos deberán cumplir ciertas normas para no producir efectos que sean Fig2. Parámetros de una línea microcinta (Microstrip negativos o afecten el desempeño de nuestro sistema, es así Filters for RF, JIA-SHENG HONG) que se menciona los siguientes casos [4]. Si conocemos las dimensiones de la línea de microcinta, la impedancia característica está dada por la siguiente Una terminación se puede modelar como un circuito de ecuación una red conformada por elementos capacitivos e inductivos como se muestra en la siguiente figura: 60  8d W  W Z0  ln   Para 1  r  W 4d  b 120 W Z0  Para 1 W W  b  r   1.393  0.667 ln  1.444   b  b  : (2) El uso de circuitos de microcinta permite reducir el tamaño, peso y costo de componentes y sistemas de microondas, reemplazando a la mayoría de componentes de Fig4. Doblés y circuito equivalente (Microwave guías de onda y otros ensambles. Egineering using Microstrip Circuits, E.H. FOOKS) Las discontinuidades se presentan debido a que nunca se Según normas establecidas para el diseño de estas pistas tiene una línea totalmente uniforme, siempre existen no es correcto dejar curvaturas con un ángulo de 90º, ya acopladores, atenuadores, empalmes, entre otros, que que como en el modelo anterior es necesario tomar en ocasionan dicha discontinuidad. Cada discontinuidad se cuenta que se incrementa los efectos tanto inductivo como puede modelar con un circuito equivalente que presenta capacitivo y según sean los requerimientos se procede de la diferentes características de capacitancia e inductancia [3]. siguiente manera para tener un control de los mismos de acuerdo a las configuraciones siguientes:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 6 Fig5. Incremento inductivo y disminución capacitiva y circuito equivalente (Microwave Egineering using Microstrip Circuits, E.H. FOOKS) La gráfica anterior muestra la forma de incrementar el Fig6. a) Matriz de impedancia característica b) Hibrido de efecto inductivo, dentro de la línea sobre una esquina de la cuadratura misma, mientras que la figura derecha nos muestra cómo es que se logra disminuir la capacitancia existente en la misma. En la gráfica anterior también se muestra las características de impedancia necesarias para nuestra aplicación. Basándonos en esta figura, deducimos que si III. SIMULACIONES una señal se aplicada al puerto 1, esta se dividirá en forma Las simulaciones que se efectúen estarán basas en la equilibrada sobre los puertos 2 y 3, mientras que el 4 plataforma de microwave office, software de alto poder quedará aislado. computacional enfocado al diseño de circuitos de microondas con líneas microstrip, además, las variables con Para un análisis más detallado, se hace uso de bases las que se tiene una mayor familiaridad son los parámetro S, matemáticas, como son el análisis par e impar, pero para por ende, este software nos permite hacer uso y obtener resumir y abreviar el diseño hacemos usos de herramientas resultados en base a estos, además, una completa como son la calculadora que incorpora Microwave Office. visualización en los diferentes diagramas facilitan nuestro Además el software Mathematica que nos ayuda en los entendimiento sobre los resultados esperados. cálculos necesarios, y luego de emplear las ecuaciones mencionadas en el inicio obtenemos parámetros como la Otra de las características de este software es el hecho de constate de permitividad del dieléctrico. que podemos ir variando manualmente los parámetros característicos de las microcintas e ir visualizando los Implementado dichas características en la plataforma de resultados, hasta obtener una respuesta óptima, que se simulación, obtenemos los siguientes resultados, sobre los acople a nuestros requerimientos. puertos que caracterizan a este circuito: En el diseño de los elementos pasivos de microondas que nos hemos propuesto llevar a cabo, usamos los siguientes parámetros: Frecuencia de operación: 2.4 GHz Impedancias de entrada y salida: 50 Ohm A. Híbrido de cuadratura Este es un elemento con características de divisor de potencia, y las de un acoplador direccional, conocido también como “rat race”. Este acoplador presenta cuatro puertos con una impedancia característica de 50 ohm con un desfase de 90º entre los puertos de salida y el de entrada. Las características de este elemento se muestran a continuación, en donde también se indica la matriz de Fig7. Resultados hibrido de cuadratura dispersión que identifica a este elemento:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 7 Fig8. Circuito microstrip de Microwave Office Luego de la simulación y de estar conformes con los Para la implementación de dicho complemento, hacemos resultados procedemos a la implementación de esta uso de fibra de vidrio, y nuestro diseño final quedaría de la microcinta, y para obtener resultados precisos realizamos el siguiente manera. diseño con las dimensiones exactas en Autocad y para tener una idea de cómo debería quedar nuestro diseño final, partiendo del diseño propuesto en Autocad, usamos Rhinoceros para obtener un imagen en 3D con características de renderizado precisas. Fig. Hibrido implementado B. Hibrido en anillo El acoplador en anillo, igualmente es un componente usado para obtener dos señales de la misma potencia y un desfase de 180º, tiene características de divisor balanceado, y en función de sus características de diseño procedemos a realizar sus simulación con el siguiente esquemático que se muestra a continuación, previo a su desarrollo en una placa PCB para la comprobación de resultados: Fig9. Resultados hibrido de cuadratura CAD Resultados:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 8 Fig11. Circuito microstrip para anillo de Microwave Office DB(|S[1,3]|) DB(|S[1,2]|) DB(|S[4,1]|) C. Filtro pasa banda hibrido hibrido hibrido Respuesta 0 El diseño de filtros en microondas se remite a la teoría de -10 circuitos, para obtener valores de elementos característicos, como son los inductores y capacitores, obteniendo una -20 respuesta adecuada, para posterior a ello realizar -30 aproximaciones de impedancia para obtener una acercamiento al comportamiento de dichos elementos y con -40 ello conformar un filtro que no brinde las características -50 adecuadas a nuestros requerimientos. -60 Como ya se ha dicho, el objetivo es la elaboración de un 1 2 Frequency (GHz) 3 4 filtro cuya respuesta sea pasa banda, haremos uso de stubs radiales que nos proporciones un gran ancho de banda, Fig12. Resultados acoplador de anillo además de las líneas que nos permitirán obtener una aproximación de los elementos que conforman el filtro. La implementación de este acoplador sobre el PCB, usando como sustrato la fibra de vidrio tiene el siguiente resultado: Fig14. Resultados Filtro pasa Banda Fig13. Implementación acoplador de anillo

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS PASIVOS DE MICROONDAS< Página 9 El esquemático se muestra a continuación: Fig15. Circuito microstrip filtro La placa final, con la implementación debida se muestra a hemos hecho uso de Autocad y Rhinoceros, con continuación: resultados altamente favorables.  Se debe tomar en cuenta todas las normas de diseño para líneas de microcinta, para no tener resultados erróneos en todas las etapas que implica el diseño del elemento pasivo que deseemos. REFERENCIAS [1] RUEDA H. JOSE ABEL, “Algoritmo para el análisis Fig16. Implementación filtro pasa banda de circuitos de microcinta empleando el método de momentos”, Instituto Politécnico Nacional. Oct 1997. IV. CONCLUSIONES. [2] Pozar M. David ―Microwave Engineering”, 3nd. ed.,  En esta informe se ha descrito brevemente los rasgos Wiley, NJ, pp. 143-145, 2007. concernientes al el diseño, simulación e implementación de circuitos pasivos de microondas [3] Microodas. Disponible en: http://www.scrib.com. como la iniciación al diseño de sistemas de alta frecuencia. [4] E.H. FOOKS ―Microwave Engineering using Microstrip Circuits”, 3nd. ed., Prectice Hall, NJ, pp. 143-145,  El diseño asistido por computadora, nos facilita la 2007. obtención de resultados esperados para la simulación y fabricación de elementos que respondan a altas [5] www.edaboard.com frecuencias. [6] Matthew M. Radmanesh ‖RF & Microwave Design Essentials: Engineering Design and Analysis from  En el diseño de filtros para microondas, se realiza DC· primero una aproximación con elementos concentrados, de resistencias, inductores y condensadores, para posteriormente obtener una respuesta en frecuencia deseada, y proceder a una aproximación mediante transformaciones adecuadas de impedancias equivalentes a los elementos antes mencionados, y comparar la respuesta obtenida a la que se debería tener, respuesta óptima.  En la implementación real de los circuitos pasivos de microondas, es necesario tomar en cuenta que las dimensiones obtenidas en etapa de diseño, deben ser lo más cercanas posibles, para de esta manera obtener resultados verídicos que concuerdan con los esperados, para ello se recomienda hacer uso de software dedicados al dibujo técnico, en este caso

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 10 DISEÑO, SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE ELEMENTOS ACTIVOS PARA MICROONDAS *Francisco Hidalgo; Ing. Marco Morocho+ fehidalgo@utpl.edu.ec mvmorocho@utpl.edu.ec Resumen—El presente trabajo describe el diseño, simula- divisor de potencia capaz de dividir la potencia que incide ción e implementación de tres elementos activos para wire- por la puerta de entrada en N fracciones que saldrán por las less: hibrido de cuadratura, divisor de potencia y filtro, cada puertas de salida, proporcionando un aislamiento entre estas uno de los cuales está diseñado en microcinta sobre un sus- puertas. El principal distintivo del divisor Wilkinson es el trato de fibra de vidrio para la frecuencia de 2.4GHz. uso de resistencias conectadas entre las puertas de salida. Índice de Términos—Matriz de dispersión,, sustrato. I. INTRODUCCIÓN U n hibrido de cuadratura o hibrido branch-line es un circuito plano de 4 puertos, cuya característica principal es dividir la señal de entrada(puerto 1) en dos partes iguales con una fase de 90º y 3dB menos de potencia(puerto Fig2. Divisor Wilkinson. Tomado de: http:// 2 y 3) además de mantener aisladas a sus dos entradas como www.rfcafe.com a sus dos salidas respectivamente. Y finalmente un filtro pasa banda es un circuito plano de dos puertos, cuya característica principal es permitir el paso de la señal de entrada (puerto 1), que tenga una frecuencia similar a la de resonancia, al mismo tiempo que rechaza las señales con frecuencias diferentes Luego de haber hecho una breve descripción de los elementos que se va a diseñar vamos a señalar los puntos que se han utilizado para su diseño, los cuales forman parte de las secciones de este paper. Fig1. Híbrido de cuadratura. Tomado de: http:// www.rfcafe.com Cálculos Diseño Los 4 puertos que se pueden observar en la figura1 pose- Simulación en una impedancia igual a Zo (impedancia característica) es Implementación decir 50Ω, mientras que las líneas más robustas poseen una impedancia de Zo/(2)1/2 . II. PARÁMETROS DE DISEÑO Éste hibrido es simétrico por lo que sus puertos de entrada Antes de calcular el ancho y largo de las microcintas pri- (1 ó 4) pueden ser usados como puertos de salida (2 ó 3) sin mero debemos escoger el sustrato con el cual se va a traba- tener cambio alguno en su modo de operación. jar, existen en el mercado una gran variedad de éstos materiales como berilio, teflón polietileno, parafina, fibra de Un divisor de potencia es una red que permite el reparto vidrio, etc.(Ver tabla 1), como se indico en la sección ante- de potencia de la señal incidente en una de sus puertas entre rior nuestro hibrido se ha diseñado en fibra de vidrio, al el resto siguiendo una determinada proporción. definir el tipo de sustrato obtenemos dos parámetros clave para el calculo de las microcintas, éstos son el Ɛr y d Según la teoría de microondas, una red de tres puertas (Permitividad relativa y grosor). pasiva, recíproca y sin pérdidas no puede estar completa- mente adaptada. En un divisor con líneas además las puertas de salida no están aisladas entre si. Wilkinson desarrolló un

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 11 Fig8. Esquema del filtro Utilizando los parámetros de la matriz de dispersión 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 vidrio Fig9. Resultados del filtro VI. CONCLUSIONES V. IMPLEMENTACIÓN  En el híbrido el puerto 4 se encuentra aislado por tener A continuación se muestra cada una de las placas de los un desfase de 180 grados. dispositivos implementadas:  Para implementaciones se requiere de sustratos que so- Híbrido de cuadratura: porten altas frecuencias. Si se sitúa en cada puerta de este híbrido dos secciones de adaptación de longitud λ/4 en cascada, la respuesta del híbrido resultante presenta un mínimo de reflexión y un máximo de aislamiento.  Se debe poner un especial énfasis en las dimensiones de los 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 físicamente difíciles de implementar. Divisor de potencia:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 12 CÁLCULOS A. Híbrido de cuadratura Como el sustrato a utilizarse es la fibra de vidrio entonces se tiene que el valor de Ɛr =4,4 y d=1.5mm, se procede a calcular la relación W/d para determinar el ancho de la microcinta se utiliza la ecuación [1] para determinar la constante B y posteriormente se utiliza la ecuación [2]: Fig3. Línea de transmisión microcinta. Tomado de: http:// 377 www.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 está 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=50Ω y la segunda con diferir en ancho mientras que la longitud de las 4 microcintas centrales está determinada por impedancia Zo=Zo/1.414. λ/4 (Figura 1) y las de salida de acuerdo a los cálculos de Luego de obtener el ancho se calcula la longitud de las Ɛe (ecuación). cintas, para lo cual se utiliza ecuación [3]: Un divisor de potencia esta compuesto de 7 segmentos de 90 0 ( 180 0 ) microcinta, las cuales tienen diferente impedancia, lo cual l las hace diferir en ancho y largo de la microcinta. Para reali-  e k0 [3] zar un cálculo menos tedioso de las dimensiones de las mi- Pero para el cálculo se requiere de dos valores k o y Ɛe, 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 está compuesto por once tramos de  r 1  r 1 1 líneas microcinta, las cuales tienen diferente impedancia, lo e   * [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. 2f k0  [5] El cálculo óptimo 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 cálculos se obtienen los siguientes datos: Tabla 1. Constantes dieléctricas de algunos materiales Tabla2. Valores de elementos para el diseño del híbrido Material r de cuadratura Aluminio(99.5% 9.5-10 Valores 2.4GHz Berilio 6.4 W1(mm) 2.8697 W2(mm) 4.8177 Ceramica 5.60 L1(mm) 17.11 Vidrio(Pirex) 4.82 L2(mm) 14.65 Fibra de vidrio 4.4 B. Divisor de potencia Parafina 2.24 Polietileno 2.25 Si se quiere que la potencia que incide en la puerta 1, P1, se divida de modo que P3 = K2·P2, siendo P3 y P2 las po- Silicon 11.9 tencias que salen por las puertas 3 y 2, respectivamente se Teflón 2.08 ha de cumplir que:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 13 [14] Gk  g k Zo 1 K 2 [6] Z 03  Z O De donde se obtiene: K3 [7] Z 02  KZ 03  Z 0 K (1  K 2 ) Gk Lk  c [15] 1 [8] R  Z O ( K  ) K Mientras que las admitancias se las calcula mediante la Además las resistencias de carga para el puerto de entrada siguiente ecuación: y el puerto de salida deben cumplir la siguiente condición: gk [16] Gk  R1  Z O [9] Zo [10] R2  Z O K De donde se obtiene: [11] R3  Z O / K Del resultado de aplicar estas fórmulas y utilizando la Ck G k  c [17] calculadora de MWO se obtiene los siguientes datos: Después de estas respectivas transformaciones tenemos como resultados los siguientes valores: Tabla3. Valores de elementos para el diseño del divisor Tabla4. Valores de elementos para el diseño del filtro Valores Z 03 Z 02 Z0 Elemento Valor Impedancia 51,49Ω 102,98Ω 50Ω W(mm) 2,8038 0,61657 2,9456 L1 46.32 H 16,897 17,809 C2 0.03906 F L(mm) 16,858 L3 49.32 H C. Filtro C4 0.04207 F L5 51.24 H Para obtener los valores de los elementos para un filtro Butterworth, tenemos la siguiente ecuación: C6 0.04609 F L7 53.65 H  (2k  1)  [12] gk  2sen  C8 0.05312 F  2n  L9 57.36 H C10 0.05634 F De donde k=1, 2,3….n De esta ecuación sale la tabla 4, como forma de resumir y Utilizando el software Microwave Office simulamos los revisar los valores de los elementos más rápidamente se ha tres elementos diseñados utilizando microcintas con los procedido a resumirlos hasta n=10, debido principalmente a parámetros calculados. El circuito general de el hibrido es el que se va a implementar 10 etapas para el filtro. de la Figura 4. Ahora se procede a realizar el cálculo de la constante Ωe, IV. SIMULACIÓN mediante la siguiente ecuación: Utilizando los parámetros de la matriz de dispersión para evaluar el comportamiento del las salidas con respecto a la entrada [PORT1] se obtuvo los resultados mostrados en la  f  [13] c  tan c   1.45 2f  figura 5.  r Esta constante es de gran importancia ya que sirve para realizar el cálculo de las inductancias. Se las calcula mediante las siguientes ecuaciones:

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 14 Fig4. Esquema de híbrido de cuadratura Fig5. Resultados del Hibrido de cuadratura El circuito general del divisor de potencia es el de la to a la entrada [PORT 1] se obtuvo los resultados mostra- Fig6. dos en la figura 7. Utilizando los parámetros de la matriz de dispersión para evaluar el comportamiento del las salidas con respec-

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 15 Fig6. Esquema del divisor de potencia Fig7. Resultados del divisor de potencia El circuito general del divisor de potencia es el de la Figura 8.

RADIOCOMUNICACIONES > ELEMENTOS ACTIVOS DE MICROONDAS< Página 16 REFERENCIAS [1] Pozar David, ―Microwaves Engineering 2ª 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/cap itulo2.pdf

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 17 ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNA ANTENA YAGI *Pablo Bastidas, Jasmine Chuncho, Roddy Correa, Alexandra Erreyes, Vanessa Poma pvbastidas@utpl.edu.ec jachuncho2@utpl.edu.ec racorrea2@utpl.edu.ec ajerreyes1@utpl.edu.ec jvpoma@utpl.edu.ec Ing. Marco V. Morocho Y.+ mvmorocho@utpl.edu.ec Resumen—En el presente documento se proporciona A. Elementos de una antena yagi información acerca del análisis y diseño de una antena Yagi y la comparación entre los software Puma-Em (paralelo uni- ficado multipolo algoritmo para electromagnética) y FEKO. Abstract—Presently document is provided information about the analysis and design of an antenna Yagi and the comparison among the software Puma-Em (parallel unified multipolo algorithm for electromagnetic) and FEKO. Índice de Términos—FEKO, Puma-Em, Linux, Gmsh, matplotlib, Antena Yagi. I. INTRODUCCIÓN E l uso de los programas de simulación permite obtener resultados preliminares de la distribución de campo y corriente sin tener que fabricar prototipos. Esto es muy conveniente en la parte conceptual de los diseños ya que las Fig1. Esquema de una antena Yagi simple [1] estructuras de antenas se pueden diseñar usando una interfaz Elemento conductor: es el elemento que capta o emite grafica o el uso de código. La metodología de simulación las señales. para estos diseños es el método de momentos (mallas de elementos finitos Reflectores: reflejan las ondas en la dirección del elemento conductor, con lo que reduce la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección opuesta. Los desarrollos analíticos permiten entender mejor el comportamiento físico de las antenas, especialmente cuando Directores: son elementos parásitos (elementos inacti- éstas tienen formas complejas que requieren de altos tiem- vos), que hacen que la onda siga el camino correcto hasta pos de cálculo. En este paper se ha desarrollo una completa llegar al elemento conductor. formulación para el análisis de la antena yagi. B. Campos electromagnéticos. II. ANTENA YAGI Cuando se aplica corriente eléctrica directa (cd) a un La antena Yagi es una antena direccional, es decir, a dife- alambre (conductor), el flujo de corriente o el movimiento rencia de las antenas omnidireccional es una antena capaz de de cargas eléctricas, crea un campo electromagnético (que concentrar la mayor parte de la energía radiada1 de manera es un tipo de energía como: luz solar, luz ultravioleta, rayos localizada, aumentando así la potencia emitida hacia el re- x , ondas de radio, entre otros.) alrededor del alambre, pro- ceptor o desde la fuente deseados y evitando interferencias pagando una onda en las tres dimensiones hacia el exterior introducidas por fuentes no deseadas). Las antenas Yagi, de este conductor. proporcionan un mejor rendimiento que la antena de dipolo 2 cuando se desea concentrar gran parte de radiación en una dirección deseada. 1 2 Energía radiada: Suma de las emisiones en todos los ran- Dipolo: es una antena con alimentación central empleada gos de frecuencia para recibir o transmitir ondas de radio frecuencia

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 18 III. SOFTWARE de malla generador con built-in pre-y post-procesamiento de A. Puma-EM las instalaciones. Su objetivo es el diseño para proporcionar El objetivo de Puma-EM es resolver ecuaciones integrales un simple instrumento de mallado con problemas académicos de superficie que se plantean en computación electro- paramétrico de entrada y capacidades de visualización avan- magnética, mediante el uso de métodos de elementos de zada. frontera, como el método de momentos. El método se ve Gmsh se articula en torno a cuatro módulos: la geometr- reforzada por el uso de el método rápido multinivel multipo- ía, la malla, y solucionador post-procesamiento. lares que es un solucionador de ecuación integral rápido lo que agiliza la matriz-vector multiplicación exigida por el Gmsh se utilizará para la generación de los triángulos algoritmo iterativo. que Puma-EM utiliza para los cálculos. Para más información acerca de esta plataforma puede Para instalar Puma-Em se necesita los siguientes requeri- consultar a http://www.mesa3d.org. mientos: Para Instalar los binarios, la forma más fácil es descar- Hardware: memoria, procesador 32 bits, almacenamien- gando el más reciente paquete binario disponible en http:// to www.geuz.org/gmsh/bin/Linux/gmsh-2.3.1-Linux.tgz., luego extraer y copiar el "gmsh" en el ejecutable "/ usr / Software: Linux CentOS (The Community Enterprise bin" o "/ usr / local / bin" directorio de la máquina. Operating System) 5.23 La forma de correr el programa es sencilla una vez insta- Las librerías utilizadas son: lado el programa, pues se lo deberá ejecutar desde la termi- nal con el comando ―Gmsh‖.  python-devel-2.4.3-24  gcc-c++ - 4.1.2-44  libgfortran-4.1.2-44  gcc-gfortran-4.1.2-44  Libstdc++-devel-4.1.2-44 Fig2. Interfaz grafica Gmsh.  compat-gcc-34-g77-3.4.6-4 A continuación algunas capturas de pantalla de lo que es capaz de realizar esta librería.  compat-libstdc++-33-3.2.3-61  mesa-libGLU-6.5.1-7.7 Antes de ejecutar Puma-EM, hay una serie de bibliotecas / programas que necesitan ser instalados. Todas estas bibliotecas / programas son liberados bajo licencias de códi- go abierto. Antes de la compilación de ellos, en primer lugar Fig3 [3] Fig.4 [4] mirar si es que existe como un paquete para su distribución. B. Gmsh-2.3.1 Gmsh 3D es un sistema automático del generador de mallas de elementos finitos con construir-en pre - y después de las instalaciones de procesamiento. Gmsh es automático tridimensional de elementos finitos Fig.5 [5] 3 IV. COMPILADORES CentOS 5.2: Es un clon a nivel binario de Red Hat Enter- prise Linux. esta distribución esta armada directamente des- A. gcc <4.3.0: g + + y g77 de las fuentes liberadas de Red Hat.

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 19 Puma-EM utiliza g + + y g77 compiladores. No funciona  [root @ localhost: ~] $ python setup.py build con los compiladores Intel.  [root @ localhost: ~] $ su –c ‗python setup.py install B. g + +- 4.1.2 H. mpi4py-1.0.0 Puede ser instalado a través 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 pro- gramación Python, permitiendo que cualquier programa de Sobre OpenSUSE y Fedora / RedHat, busque "compat- Python pueda aprovechar múltiples procesadores [7]. g77" e instalar los archivos relacionados. Comandos para la ejecución: D. Blitz++ -0.9  [root @ localhost: ~] $ python setup.py build C + + rápido gama biblioteca, proporcionando cerca de  [root @ localhost: ~] $ su –c ‗python setup.py in- las actuaciones de fortran. Usted tiene que compilar la bi- stall‘ blioteca. En primer lugar, vaya descargar la fuente, disponible en http://www.oonumerics.org/blitz/ luego, ejecute los I. Open-mpi-1.2.5-5 comandos: MPI es una API normalizada usan típicamente para paralelo y / o computación distribuida.  [yo @ machine0: ~] $. / configure  [yo @ machine0: ~] $ make libs MPI significa la Message Passing Interface. Escrito por  [yo @ machine0: ~] $ su - c ‗make install‘. el MPI Forum (un gran comité de una sección transversal entre los representantes de la industria y la investigación). El comando de instalación debe hacerse como root. Para la instalación ejecute el siguiente comando: E. Python-2.4.3-24  [root @ localhost: ~] $. / configure El intérprete de Python (disponible en http://  [root @ localhost: ~] $ su –c ‗make install‘ www.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-0.6.0-2.1 gama de problemas electromagnéticos, se encuentra basado en el Método de Momentos (MoM) para obtener los Son bibliotecas científicas para python, que permite el parámetros de entrada y radiación de las antenas. uso eficiente de matrices en python ambos disponibles en http://www.scipy.org/. Permite simular un sin número de estructuras de antenas y de igual forma evaluar la distribución de campo y Scipy tiene que ser compilado sobre Numpy para la ins- corriente. Estas estructuras se pueden diseñar tanto en in- talación ejecute los comandos: terfaz gráfica como por medio de código. 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 install‘ En la interfaz de usuario encontramos el cadfeko y postfeko. G. Matplotlib-0-91.2-1 A. Cadfeko Matplotlib es una biblioteca para la generación de gráfi- cos a partir de datos contenidos en listas o arrays en el len-  Crear geometría CAD canónica utilizando estructu- guaje de programación Python y su extensión matemática ras y realizar operaciones sobre los booleanos. NumPy. Proporciona una API, pylab, diseñada para recordar a la de MATLAB [6].  Importar y modificar los modelos CAD de malla y geometrías. Comando de instalación:

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 20  Crear la malla de superficie y volumen mallas.  Frecuencia de muestreo adaptativo  No red de análisis de emisión.  Establecer parámetros del material por ejemplo,  Optimización. constante dieléctrica, revestimiento, conductividad.  Fuera del núcleo de soluciones.  Procesamiento paralelo.  Establecer excitaciones conjunto y los parámetros de  Opciones de simetría. la solución como: la frecuencia, la carga.  Cable de acoplamiento simple análisis.  Análisis de dominio de tiempo.  Establecer parámetros de cálculo del campo.  Condiciones periódico frontera.  Establecer los parámetros de optimización de fun- VI. DIFERENCIAS Y SEMEJANZAS ENTRE LAS HERRAMIENTAS ciones objetivo y crear por ejemplo, la optimización DE FEKO Y PUMA-EM de enjambre de partículas impedancia de entrada. Las diferencias que existen entre las herramientas de si- B. Postfeko mulación de Feko y Puma-em son las siguientes:  POSTFEKO soporta múltiples puntos de vista con Feko utiliza las siguientes herramientas: múltiples geometrías. » CAD.- Interfaz grafica, ( interactivo de geometría  Presentación de resultados en 2D y 3D y mallado) » EDIT.- Solución de control.  Exportar a formatos populares de la imagen de las » POST FEKO.- Procesamiento de datos. imágenes y animaciones. » Puma-Em utiliza la siguiente herramienta:  Avanzada tasa de absorción específica (SAR) de » GMSH.- es una red de elementos finitos y post- visualización. procesador, se articula en torno a cuatro módulos: 1. Geometría.  UTD de rayos de colores indican su relativa ampli- 2. Malla. tud. 3. Solucionador. 4. post procesamiento.  Superficie eléctrica y las corrientes de densidad de carga eléctrica. A. Ejemplo. C. Métodos que utiliza Para evaluar se hizo un diseño en FEKO tomado de la primera revista en corto circuito de la UTPL, los datos  Se basa en el Método de Momentos (MOM) y fue el son los siguientes: primer código de comercio para utilizar los múltiples niveles multipolo método rápido (MLFMM) para la Modelo.- Diseño de una antena Yagi-Uda para la fre- solución de los grandes problemas de la electricidad. cuencia de la operación del canal uno en la ciudad de Lo- ja.  En FEKO, la principal es la hibridación con las siguientes técnicas de solución:- Método de Elemen- Valores a utilizar en el diseño de la antena luego de tos Finitos (FEM) reemplazar los valores de la frecuencia y longitud de onda: - Óptica Física (PO) - Óptica Geométrica (GO) Cuadro N° 1. - Teoría de la difracción uniforme (UTD) Esta hibridación implica que estas técnicas de solución se pueden aplicar a diferentes partes de un mismo modelo de solución para optimizar el tiempo y los resultados. D. Características computacionales

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 21 Separación con Elemento Longitud(m) el elemento Reflector 0.275 - Dipolo 0.261 8.81 1° Director 0.253 5.50 2° Director 0.238 5.50 3° Director 0.230 8.26 4° Director 0.220 11.01 Impedancia: 75 Ohmios. Frecuencia: 545 MHz Fig7. Diagramas de radiación a) 520MHz b) 545 MHz Intervalo a evaluar: 520-580Mhz c) 580MHz Fig8. Diagramas de campo en las frecuencias de: a) 520MHz b) 555MHz c) 570MHz c) 580 MHz También podemos sacar los gráficos de corriente, impedancia, ganancia, potencia, etc. Fig6. Gráfico de distribución de corriente. VII. DISEÑO DE LA ANTENA EN EL CADFEKO Luego de haber diseñado la antena, se envía a ejecutar los datos, y luego en el postfeko se pueda mostrar: Como se le dio un intervalo de frecuencia, se puede ver la radiación par cada frecuencia, y así comparar con tres frecuencias puntuales: Diagramas de máxima ganancia en una frecuencia de: » 520 MHz » 545MHz » 580MHz Fig9. Gráficos de corriente, impedancia, ganancia y potencia respectivamente

RADIOCOMUNICACIONES > DISEÑO DE ANTENAS< Página 22 VIII. CONCLUSIONES [9] www.geuz.org/gmsh/doc/texinfo/gmsh.html » El software Puma-Em en comparación con Feko es me- (Información) jor para el análisis de campos electromagnéticos. [10] www.geuz.org/gmsh/screencasts/tutorialdemanejo » Las comparaciones entre los dos software se puede [11] A.C. Azner, L.J Roca, J.M. Ríos, J.R.Robert, S.Blanh, hacer en base a las herramientas y no entre los elemen- M.F. Batallar. Antenas. 2da edición. Alfaomega, Méxi- tos de análisis de la antena. co, 2004. » Para la visualización del diseño 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 diseño de la antena en Feko y Puma-em no es la mis- Peregrinus, Londres, 1978. ma, en el primero se construye por líneas, cilindros, elipses u otras, mientras que el segundo sólo admite [14] KRAUS John D, Fleisch Daniel A. Electromagnetis- puntos y líneas. mo con aplicaciones Quinta edición. Parámetros bási- cos de una antena. » El Puma-Em. sirve para el diseño y análisis electro- [15] MILEAF Harry, Limusa Noriega editores, México magnético de antenas y no para antenas de superficies octubre de 1993. Electrónica 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 diseño de la antena se debe tener TEK Gabriel G. Concepto de ganancia y apertura de muy encuentra las dimensiones de cada elemento que lo haz dipolo elemental. compone puesto que de estos depende mucho el tipo de antena. [17] Revista En Cortocircuito. Edición N°1. 11-07-2009. Escuela de Electrónica Y Telecomunicaciones. UTPL. » Para instalar Puma-Em se recomienda utilizar los scrips de su distribución de linux ya que es más fácil la instala- ción del mismo. » Para instalar el Puma-Em se debe seguir un orden ins- talando primero las librerías que falten, y luego de esto las 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 instalación)

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Pá Gamma-Match *Gianella P. Saetama; Ing. Marco V. Morocho+ gpsaetama@utpl.edu.ec mvmorocho@utpl.edu.ec Resumen—El presente informe es el resumen del trabajo (b) realizado sobre el acoplador de impedancias para antenas Gamma-Match, mostrando la forma de construcción para una frecuencia de 150.15MHz, y un análisis hecho en base a los experimentos realizados con el acoplador. Índice de Términos— Acoplador, Dipolo, Gamma- Fig2. (a) Esquema Match, ROE. Dipolo simple con adaptador Gamma Match, (b) Represen- tación del Adaptador como capacitor variable [5] I. INTRODUCCIÓN E l Gamma-Match es un sistema de adaptación de impedancias asimétrico entre el cable y el elemento excitado, formado por una sección de línea y una capaci- La variación de impedancia produce al variar la distancia entre el dipolo y el tubo de adaptación; y la relación entre los diámetros de los tubos y del sistema de adaptación. dad en serie [1]. II. ESTRUCTURA Y FORMA DE CONSTRUCCIÓN La estructura del Gamma-Match se muestra en la Fig-3, la longitud del acoplador es de 0.1λ . Fig1. Adaptador Gamma Match [2] Este acoplador de impedancia es el más utilizado por su eficiencia y facilidad de construcción como se puede apreciar en la Fig1, el mismo se lo construye con los mismos 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 está hecha la man la antena y las propiedades de capacitancia que pre- antena (dipolo simple), es decir con un tubo de aluminio sentan los tubos huecos. de 3/8"; dentro de este tubo que tiene una longitud de se introducirá un pedazo de coaxial RG8 de la misma longi- Al insertarse un tubo dentro del otro, se logran capacidades prácticas para poder acoplar antenas que presentan tud como se observa en la Fig-4. reactancias inductivas, es decir, se utilizan para cancelar la reactancia que exhibe toda antena y con ello, lograr sinton- a) ía 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

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 24 Como se observa en la Fig-4(a) al cable coaxial se le La longitud de onda (λ) es (1): eliminará el forro y la malla quedando únicamente el forro c que protege al conductor central, el forro produce un aisla-  miento entre el tubo de aluminio y el cable que va soldado f (1) al conector previamente fijado en el boom de la antena. donde: El shunt (Fig-5) es la pieza de aluminio que une el elemento excitado (antena) y el Gamma-Match, para poder realizar el análisis del acoplador se variara el tamaño del shunt con el fin de saber cuál es su mejor tamaño en fun- ción del ROE. En la parte inferior de la siguiente figura 300 (Fig-4) se puede ver los shunts de diferentes tamaños utili-   1.998m 150.15 (2) zados.   2m (3) Pero la longitud del dipolo es la longitud de onda menos el 5% dividida para 2, es decir: (4) (5) Otra forma es utilizar la ecuación (6): (6) Fig5. Shunt de 3-4-5-6 cm y aislante (7) Además en la parte superior de la Fig-4 se puede ver el aislante, que sirve sólo para ayudar a sostener y mantener fijo el Gamma-Match; este debe ser de la misma longitud IV. CÁLCULOS DEL GAMMA-MATCH del shunt. La longitud l del Gamma-Match, es del 10% de la longitud de onda [3], expresada en la ecuación (8): El efecto de capacitor variable que se desea para acoplar la antena, se lo obtiene al variar la posición del shunt hasta l  10 *  (8) encontrar su posición optima, es decir el punto en el cual el l  0.1 *1.90 m (9) valor del ROE es lo más cercano a 1. Todo el sistema del Gamma-Match se lo puede apreciar en la Fig-6. l  19cm V. CÁLCULOS DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN Para la línea de transmisión se utilizo el cable coaxial RG -58 y su factor de velocidad es 0.66, entonces: 1 Vp  (10) r 1 r  0.66 (11) r  2.29 (12) Fig6. Gamma-Match Una vez obtenido el valor de Єr en (12), podemos calcu- III. CÁLCULOS DEL DIPOLO SIMPLE lar la longitud de onda (lambda) en el medio utilizando la Como ya se menciono anteriormente la frecuencia de siguiente ecuación: trabajo establecida es de 150 MHz en base a esta frecuencia  se calcula la longitud del dipolo:   o (13) r

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 25 0  1.998m (14) B. ROE con Shunt de 4 cm 1.998m Tabla 2: Medición del ROE con Shunt de 4cm  2.29 ROE (15)   1.31m Distancia 1ra 2da 3ra cm. Medición Medición Medición VI. CÁLCULOS DEL DIRECTOR 1 6,1 7,3 7,7 2 4,9 7,2 7,2 I D  0.45 (16)` 3 4,7 6,1 5,3 I D  0.45(190cm) 4 4,5 4,6 4,2 I D  85.5cm (17) 5 4,3 4 3,5 6 4,2 3,4 2,9 VII. GRÁFICAS Y TABLAS DE LAS MEDICIONES 7 3,3 2,6 2,3 A. ROE con Shunt de 3 cm (Tabla1) 8 2,8 1,9 2,2 Tabla 1: Medición del ROE con Shunt de 3cm 9 2,5 1,7 2,1 ROE 10 2 2,3 2,2 Distancia 1ra 2da 3ra ( cm) Medición Medición Medición 11 2,3 2,5 2,5 1 9,1 8,8 8,7 12 3,3 2,5 2,7 2 8,4 8,2 8,2 13 4,1 2,6 3 3 5,7 7,8 7,8 14 4,3 2,8 3,2 4 5,6 6,9 4,4 15 4,3 2,8 3,2 5 5,5 6 4,1 6 5,4 5,2 3,5 7 3,9 4 3,5 8 3,5 3,7 2,9 9 2,8 2,4 2,6 10 2,7 2,3 2,5 11 2,1 2,3 2,2 12 2,6 1,8 2,2 13 2,8 2,5 2,7 14 3,7 3,8 3,7 15 4,7 4,6 4,8 16 4,7 4,9 4,8 17 4,8 4,8 4,8 18 4,9 4,9 4,9 19 5 4,8 5 Fig8. Gráfica de la Tabla 2 C. ROE con Shunt de 5cm Fig7.Gráfica de la Tabla 1

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 26 Tabla 3: Medición del ROE con Shunt de 5cm Tabla 4: Medición del ROE con Shunt de 6cm ROE ROE Distancia 1ra 2da 3ra Distancia 1ra 2da 3ra Me- cm. Medición Medición Medición cm. Medi- Medi- dición 1 5,5 5,7 6,9 ción ción 2 5,4 5,7 6,7 1 4,9 6,1 5,3 3 5,1 5,5 6,6 2 4,9 5,7 5,2 3 4,7 5,2 4,7 4 4,8 5,5 5,2 4 4,3 4,3 4,3 5 4,7 5,2 4,3 5 4,3 4 3,5 6 4,5 5,2 3,9 6 3,9 2,7 3,2 7 4,5 4,8 3,7 7 3,3 2,6 2,4 8 4,4 4,8 3,5 8 2,1 2,6 2,4 9 4,4 4,8 3,3 9 1,6 1,9 2,1 10 4,3 4,5 3,3 10 2,3 1,8 1,5 11 2,6 2,5 2,5 11 4,2 4,2 3,2 12 3,5 2,5 2,9 12 4,2 3,9 3,2 13 4,1 2,6 3 13 3,7 3,7 2,7 14 4,3 2,7 3,1 14 3,6 3,7 2,1 15 4,3 2,8 3,2 15 1,4 2,2 1,8 16 4,4 3,1 3,5 16 3,9 1,7 3,9 17 4,7 3,4 3,8 17 4,1 3,4 4,5 18 5,7 3,9 4 18 4,3 4,8 4,7 19 5,9 4,1 4,7 19 4,3 4,8 5,3 Fig10. Gráfica de la Tabla 4 Fig9. Gráfica de la Tabla 3 E. Dipolo con director D. ROE con Shunt de 6 cm

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 27 Tabla 5: Medición del ROE en la antena con directo Tabla 6: Tabla de valores promedio a diferentes distancias del Shunt Separación del Director ROE cm ROE PROMEDIO 1,4 Distancia 3cm 4 cm 5cm 6cm cm 1,5 1 8,86 7,03 6,03 5,43 1,5 2 8,26 6,43 5,93 5,26 1,3 3 7,1 5,36 5,73 4,86 1,6 4 5,63 4,43 5,16 4,3 2,5 5 5,2 3,93 4,73 3,93 2,2 6 4,7 3,5 4,53 3,26 7 3,8 2,73 4,33 2,76 2,5 8 3,36 2,3 4,23 2,36 2,0 9 2,6 2,1 4,16 1,86 2,9 10 2,5 2,16 4,03 1,86 3,5 11 2,2 2,43 3,86 2,53 2,9 12 2,2 2,83 3,76 2,96 2,9 13 2,66 3,23 3,36 3,23 3,5 14 3,73 3,43 3,13 3,36 3,6 15 4,7 3,43 1,8 3,43 3,6 16 4,8 3,56 3,16 3,66 17 4,8 3,96 4 3,96 18 4,9 4,23 4,6 4,53 19 4,93 4,9 4,8 4,9 Fig11. Gráfica de la Tabla 5 VIII. PROMEDIO DE LOS DATOS A. Shunt de 3, 4, 5 y 6cm (Promedio) Fig12. Gráfica de la Tabla 6 B. Valores Promedio del ROE (Roe en función de la longitud del Shunt) Tabla 7: Medición del ROE en la antena con director

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 28 Si el shunt es de 6cm la mejor posición para colocar el shunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a 7.89%λ. Los valores del ROE más bajos medidos con cada uno de los diferentes tamaños 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 shunt 1,7 Fig11. Gráfica de la Tabla 7 5cm shunt 1,4 6cm shunt 1,5 IX. ANÁLISIS DE LOS DATOS OBTENIDOS En base a los datos de las tablas expuestas anteriormente Tabla 8: Valores más bajos de ROE tomados a las dife- se pudo realizar el siguiente análisis partiendo de que: rentes distancias del shunt Entonces, tomando como punto de referencia u origen el punto de alimentación de la antena: SHUNT 3cm (Tabla 1) Si el shunt es de 3cm la mejor posición para colocar el shunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a 6.31%λ. Fig12. Gráfica de la Tabla 8 SHUNT 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 más Si el shunt es de 4cm la mejor posición para colocar el bajo del ROE obtenido antes de colocar el director, así shunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a como la frecuencia a la cual está trabajando la antena. 4.73%λ. SHUNT 5cm (Tabla 3) Si el shunt es de 5cm la mejor posición para colocar el shunt a lo largo del tubo del acoplador Gamma-Match es a 7.89%λ. SHUNT 6cm (Tabla 4) Fig13. Antena conectada al analizador de ondas estacionarias

RADIOCOMUNICACIONES > ACOPLADOR DE IMPEDANCIAS< Página 29 ductiva que presenta la antena, permitiendo así obtener un bajo nivel de ondas estacionarias (próximo a 1). » Para acoplar un dipolo simple (antena) con un gamma match, se debe usar un shunt de 5cm (2.63%λ) de longitud y situarlo a 7.89%λ del punto de alimentación (Tabla 3), estos datos fueron calculados en base a una frecuencia de 150.15MHz. Fig14. Valor más bajo del ROE medido en la antena sin » Para acoplar un dipolo simple con un director utilizan- director do el Gamma-Match se debe usar un shunt de 5cm de Las mediciones en la antena con director (Fig-15) se longitud y situarlo a 7.89%λ del punto de alimentación realizaron a partir del valor más bajo obtenido del ROE en y el director a 0.13λ, estos datos fueron calculados en la antena sin director, el cual lo muestra la Fig-13 y la Ta- base a una frecuencia de 150.15MHz. bla 8, el cual es 1.4, cuando el shunt está situado a 15cm en el tubo como indica la Tabla 3; a partir de este valor, se fue » El colocar elementos parásitos a la antena en este caso variando la distancia de separación desde la antena al direc- un director, da mayor estabilidad y un mejor nivel de tor entre un rango de 0.1λ a 0.25λ, estos datos se muestran ondas estacionarias (ROE) a la antena (Tabla 5 y Fig- en la Tabla 5. 15). » El ROE en función de la longitud del shunt se muestra en la Fig-12, a partir de lo cual podemos concluir que la longitud mas optima para el shunt es de 5cm (2.63% λ); es decir si el dipolo es de λ/2 se debe utilizar un shunt de 5cm y variar su posición en base a la frecuencia de trabajo. REFERENCIAS [1] Parámetros de antenas. Disponible en: www.proteccioncivil.es/es/DGPCE/ Informacion_y_documentacion/catalogo/carpeta02/ carpeta24/vademecum/vdm0251.htm#G Fig15. Antena con director [2] Radio Afición. Disponible en: http://www.qsl.net/ xe3rn/10mts.htm [3] Revista en Corto Circuito (Numeral #1). Disponible en: http://blogs.utpl.edu.ec/cortocircuito [4] ANTENAS DE TELEVISIÓN, Santano D. y León, Tercera Edición. [5] LAS ANTENAS, Brault R. y Piat R., Segunda Edición (1993). Fig16. Valor más bajo del ROE medido en la antena con director El valor más bajo del ROE obtenido en la antena con el director es de 1.3 situando en director a 0.13λ del dipolo (Fig-16). X. CONCLUSIONES » El acoplador de impedancias entre antenas y cable coaxial Gamma-Match, permite anular la reactancia in-

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Página 30 Laboratorios Remotos a través de la Web *Edwin Fabián Maza, Ruth Hidalgo, Pedro Arboleda, Pablo Torres; Ing. Patricio Puchaicela+ Resumen—El proyecto de ``Laboratorios Remotos'' se ha dar mayor énfasis a aspectos débiles de su aprendizaje. pensado con el objetivo de manipular hardware en tiempo II. CONCEPTOS real desde cualquier lugar donde se encuentre el usuario a través de internet. La arquitectura integra un servidor web Laboratorio remoto donde se alojan un conjunto de servlets[8], un conjunto de Definición 1: Se accede a través de Internet a un sistema scripts[8] desarrollados en python los mismos que controlan físico real para su manipulación directa. El software utilizado los movimientos de un robot electrónico, y una base de da- para el control remoto puede ser un navegador Web o una tos para el control y administración del sitio y de los usua- aplicación que necesita ser descargada del servidor del labo- rios que van a desarrollar las prácticas. ratorio. En algunas ocasiones puede que sea posible su visua- lización e incluso audición en tiempo real [5] En el desarrollo de esta plataforma tecnológica se ha utilizado herramientas ``Open Source'' (código abierto), con el Laboratorio virtual monolítico objeto de optimizar recursos de hardware como software y estos a su vez permitirán contribuir a la comunidad científi- Definición 2: Utilizando un navegador se descarga un ca con licencias GPL. applet, un ActiveX o una aplicación que opera localmente con un recurso simulado. Es decir, la interfaz y el núcleo de Índice de Términos—Internet, laboratorio remoto, hard- simulación constituyen un único objeto. No se necesita la ware, software, código abierto, Open Source, servlet, apache instalación de ningún entorno de simulación, salvo los co- -tomcat, python, sitio, script. rrespondientes plug-ins o run-time de Java, Labview, EJS o Sysquake. También se incluyen las aplicaciones ejecutables I. INTRODUCCIÓN independientes [5] E n la búsqueda de estrategias de enseñanza en el campo de la electrónica se ha propuesto un proyecto que permita al estudiante manipular hardware de manera remota, la Laboratorio virtual distribuido Definición 3: El cliente utiliza una página HTML, un ap- finalidad es que el estudiante y docentes aprovechen los plet, un ActiveX o una aplicación para conectarse con un recursos tecnológicos para el desarrollo de una asignatura servidor en el que se encuentra todo el software de simula- específica. Las características de la implementación de soft- ción. El cliente ejecuta exclusivamente la interfaz en su orde- ware tiene como características: multiplataforma, ―open nador, estableciéndose un diálogo a través 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 aplicación del laboratorio de electrónica y una interfaz web desde donde Laboratorio virtual híbrido los estudiantes tengan el control del componente de hardware. Definición 4: Es análogo al monolítico pero necesita obli- gatoriamente que el cliente tenga instalado en su ordenador Las ventajas de usar esta plataforma están en la posibili- el entorno de modelado y simulación, como, por ejemplo, dad de integrar las herramientas de última generación sobre podría ser MATLAB o SIMULINK [5] internet más los componentes de control sobre hardware específico. En la actualidad, estos paradigmas se están 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 información de los cursos, la no necesidad de desplazarse al centro y la flexibilidad de hora- Criterio #: Los estudiantes sólo 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 ción, el acceso a material de laboratorio limitado con opera- se puede agregar que no todos los estudiantes tienen la mis- ción remota (en asignaturas tecnológicas), la atracción de ma capacidad de asimilar, por lo que algunos requieren de alumnos a distancia, etc… más tiempo para afianzar los conocimientos con la experi- III. OBJETIVOS mentación; por lo tanto, el estudiante no puede practicar El proyecto del servidor de aplicaciones de ―Laboratorios libremente y analizar los aspectos que considere necesarios Remotos" tiene como objetivos:

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Página 31 • Desarrollo de una plataforma modular, escalable y uni- 3. Administración de reserva de equipos versal para las aplicaciones de laboratorios remotos. 4. Podcast • Integración de herramientas Open Sorce para el soporte de la plataforma tecnológica de laboratorios remotos. El criterio fundamental seguido a la hora de diseñar la arquitectura ha sido procurar desarrollar una arquitectura lo • Desarrollo de software para la integración del portal web mas escalable posible e incluso utilizando herramientas de de laboratorios remotos con el software de control del proto- código abierto ``Open Source'': poder acceder desde cual- tipo de hardware. quier ordenador de la Universidad y fuera de la misma, desde un ordenador familiar o portátil, desde un cibercafé, redu- • Implementación de un sistema de administración del uso ciendo al mínimo los requisitos de la plataforma empleada de los laboratorios remotos. (sistema operativo, aplicación de lado del cliente). Nota #: Estos objetivos tienen como fin innovar e integrar las tecnologías independientes del área de estudio. IV. REQUISITOS MÍNIMOS 1. Procesador 2.1 GHz 2. Memoria 1GB 3. Mainboard Intel 4. Disco duro 8GB 5. 2 Puertos USB 6. Lector de DVD-CD V. HERRAMIENTAS UTILIZADAS Fig1: Arquitectura General Para el desarrollo de este proyecto se consideraron algunas herramientas tales como: Ello significa que: 1. Sistema Operativo Linux ``Distribución Centos 5.2'' • La aplicación cliente ha de desarrollarse sobre una tecno- logía multiplataforma que tenga soporte sobre el equipo 2. Lenguaje de Programación JAVA ``servidor''. 3. Entorno de desarrollo NetBeans 6.5.1 • No debe requerirse ningún tipo de instalación del lado del cliente. 4. Base de datos MySql 5.0 • Todos los datos y cambios solo se ejecutarán en el servi- 5. Apache-tomcat 6.0 dor del laboratorio. De ese modo es posible, incluso, que un alumno interrumpa la realización de una práctica y la retome 6. Servidor Web Apache ``httpd 2.2.11'' en el punto donde la dejó en una máquina distinta. 7. php 5.2.9 • El alumno podrá calendarizar sus prácticas por lo que en 8. Jdk de java cualquier momento puede acceder a la aplicación. Nota #: La configuración de cada una de estas herramien- Como requisitos adicionales tenemos que: tas se detallan en un adjunto a este artículo • Las actualizaciones del cliente deben ser automáticas y VI. ENFOQUE GENERAL DE LA PLATAFORMA no deben requerir ninguna acción especial por parte de los La arquitectura que proponemos permite realizar algunas alumnos. Su distribución debe alcanzar simultáneamente a experiencias en el campo de la programación y diseño. Se todos los alumnos sin que ello suponga un esfuerzo especial desarrollará en particular módulos específicamente para: para los administradores del laboratorio. 1. Registro y administración de usuarios • Si se pretende que este tipo de prácticas puedan usarse 2. Ejecución de scripts desarrollados en PYTHON para evaluar, es necesario que el alumno se identifique y que esta identificación se autentifique de algún modo.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Página 32 • Dado que la información va a viajar a través de redes no 2. El contenedor de servlets tomará la petición para que el seguras, es necesario que al menos los elementos de identi- servlet correspondiente ejecuta el script de PYTHON ficación y autentificación sean protegidos durante su trans- misión. 3. El script ejecutado iniciará el movimiento del robot • A ambos lados de la conexión es más que probable que 4. El usuario tendrá la posibilidad de enviar parámetros al los datos tengan que atravesar cortafuegos; puede que, in- script para que el robot adecúe a la conveniencia del usua- cluso, los proveedores de servicios de Internet, los ISP, rio. cierren algunos puertos. En muchos casos no podremos C. Servidor Web controlar estos cortafuegos, por lo que es una buena idea En el servidor estarán algunas herramientas instaladas y comunicarse a través de puertos comúnmente abiertos. configuradas como son; la aplicación web, la base de datos, También, dada la creciente escasez de direcciones IPv4, es el servidor de Podcast, los scripts. muy probable que se use NAT tanto en la red local del laboratorio como en la del cliente. El protocolo de comunica- D. La aplicación web ción debe funcionar a pesar de que ni el servidor ni el clien- La aplicación está desarrollada en java utilizando, jsps, te tengan direcciones públicas. servlets y clases de java. VII. DESCRIPCÍON DE LOS COMPONENTES DESARROLLADOS A. Introducción Para el desarrollo de la aplicación se tomó en cuenta algunos parámetros como son los diferentes cables o circuitos que estarán conectados en el computador en donde se alo- jará la aplicación web. La URL es (www.utpl.edu.ec/labremotos/index.jsp). Este esquema se adoptó para pruebas ya que a futuro se debe implementarlo en el servidor principal de la Universidad, para una mejor seguridad tanto física como lógica. En la figura 1 se muestra esquemáticamente la comunicación del servidor y los usuario que acceden al mismo ya sea dentro o fuera de la red de la Universidad Técnica Particular de Loja. Fig2. Página Índex El laboratorio conectado, en esta primera versión, está E. Base de datos orientado a manipular un robot. Los instrumentos utilizados Se ha implementado en la base de datos MySQL versión dentro del laboratorio están conectados en red y el hardware 5.0, y para su administración gráficamente se utilizó a través del puerto USB. El servidor web del laboratorio se phpMyAdmin. encuentra conectado, a través de la intranet de la Universi- dad, el mismo que tiene permisos para que desde fuera de la VIII. ESTRUCTURA DEL SOFTWARE rede de la Universidad puedan acceder a la aplicación. El El sistema para el manejo del laboratorio se dividió en servidor web tiene instalado el contenedor de JSP y Servlets tres partes principales: La primera consiste en el control de como es el paquete Jakarta Tomcat[10], que permite la eje- acceso de los usuarios al laboratorio remoto en el servidor cución de Servlets[8] y ofrece servicios WEB básicos. Más WEB, la segunda en el control del hardware para la realiza- adelante se describe con más detalle la estructura de la co- ción de cada experimento a través del servidor web y la nexión del software desarrollado en este trabajo. tercera un podcast que permitirá mostrar para el usuario información y videos referentes al transcurso del avance B. Ejecución de los scripts tecnológico. Como se mencionó anteriormente, en esta plataforma se desarrollo scripts los mismos que serán ejecutados a través A. Sistema de control de acceso de la web. Consta de la página principal del laboratorio remoto que llama a un servlet que controla el uso del laboratorio, auto- Los eventos que ocurren durante la ejecución de los mis- rizando o denegando el acceso de acuerdo a la disponibili- mos es la siguiente: dad de los equipos. Cuando el usuario es autorizado a reali- 1. El usuario envía la solicitud de movimiento del robot a zar una práctica de manera remota, recibe una página WEB través de la web con la práctica referente a lo impuesto por el docente o puede ser un listado de prácticas tomando en cuenta la disponibilidad del equipo para la realización de la práctica.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Página 33 Aquí se agregaran algunas imágenes del robot y de las páginas web……….. X. CONCLUSIONES » Se ha concluido que la tecnología cumple con los objetivos planteados, especialmente de multiplataforma y escalable. » La integración de herramientas de código abierto reduce costos en los recursos especialmente de software. » La implementación como herramienta de la WEB 2.0 y posteriores tiene gran acogida especialmente por los usuarios en la actualidad por lo que no será complicado Fig3. Estructura de la aplicación web que ha sido adaptarse a la misma. implementada En esta página el usuario selecciona la práctica y recibe » El motor de base de datos de código abierto responderá una página web con un formulario en el que se le solicitan de manera optimo en la plataforma por lo que no requie- los parámetros de configuración para la práctica. Cuando el re de soporte extra lo cual se puede administrar los re- usuario hace clic sobre el botón de medir, los parámetros gistros de los usuarios ya sea para prácticas o para tener son enviados a un JSP. la oportunidad de integrarse a este equipo innovador de desarrollo de nuevas tecnologías. El JSP procesa los parámetros verificando que sean váli- REFERENCIAS dos para la ejecución de la práctica en cuestión. Para ejecu- [1] Implementación de una tecnología para la construcción tar las solicitudes por el usuario se llama a un Servlet de de laboratorios remotos para la enseñanza de electrónica control el mismo que ejecuta un script desarrollado en PYT- usando Internet, Harvey Giraldo Arboleda, Mauricio HON para la intercomunicación entre el computador y el Álvarez Mesa, José Edinson Aedo Cobo, publicado 2008 hardware, al cual se le envían todos los parámetros necesarios de la práctica. [2] Laboratorios Remotos en la WEB, una Herramienta para la Cooperación al Desarrollo en el Campo de la Educa- B. Control del hardware ción, Universidad de Valladolid mrebollo@eis.uva.es Para la realización de las prácticas de electrónica, aún no se han definido equipos específicos, pero para la demostra- [3] ARQUITECTURA CLIENTE-SERVIDOR PARA UN ción se ha utilizado un ``ROBOT'' el mismo que está conec- LABORATORIO REMOTO, L. CASTEDO, L. DÁVI- tado a través de un puerto USB, el cual recibe órdenes desde LA, R. GONZÁLEZ, M. HERNANDO, S. LÓPEZ, P. el computador a través de la ejecución de un ―SCRIPT‖ des- QUESADA, D. RODRÍGUEZ-LOSADA, P. SAN SE- arrollado en el lenguaje de programación ―python‖, por el GUNDO Y C. SANTOS, Universidad Politécnica de cual se envían los parámetros correspondientes a lo desarro- Madrid. España, pedroluis.castedo@upm.es, 2007 - 2008 llado o implementado en el robot. [4] Un Laboratorio de Ingeniería de Control Basado en Inter- El control del hardware se lo realiza por medio del script net, Nourdine Aliane, Javier Fernández, Aída Martínez y antes mencionado. Por lo tanto la comunicación entre el Jaime Ortiz Universidad Europea de Madrid, Departa- servlet de control y el hardware el script desarrollado en mento de Arquitectura de Computadores y Automática, python. En el caso del robot se han programado movimien- C/ El bosque s/n, Villaviciosa de Odón, 28670 Madrid- tos los mismos que son ejecutados por un script específico. España, nourdine.aliane@uem.es El servlet de control procesa la orden de ejecución de cada movimiento. Cada práctica requerirá de una interconexión [5] MEMORIA DESCRIPTIVA DE ACCIONES DES- propia para la manipulación del hardware. ARROLLADAS PROYECTOS DE MEJORA DE LA IX. RESULTADOS CALIDAD DOCENTE VICERRECTORADO DE PLA- La aplicación web para el control remoto del laboratorio NIFICACIÓN Y CALIDAD IX CONVOCATORIA ha tenido algunos resultados como son: (2007-2008) UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA • La orden que primero llega al servidor es ejecutada. [6] Plataforma de aprendizaje a distancia en automatización industrial empleando laboratorios remotos, Alfredo Sai- • Las órdenes que se ejecuten en el tiempo en que exista re, Henry Gómez, Invest Apl Innov 2(2), 2008 otra en ejecución se descartarán.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > LABORATORIOS REMOTOS< Página 34 [7] Red Hat® Linux® Networking and System Administra- tion, Third Edition, Terry Collings and Kurt Wall, Pub- lished by Wiley Publishing, Inc., www.wiley.com [8] Core Servlets and JavaServer Pages (Sun Microsystems Press), www.coreservlets.com , More Servlets and JavaServer Pages at www.moreservlets.com , Marty Hall [9] La biblia del Servidos Apache, Mohammed J. Kabir, www.apacheweek.com , www.apache.org [10] Primeros pasos con Tomcat www.jakarta.apache.org/ site/binindex.cgi [11] Cisco Networking, www.cisco.netacad.net

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > CÁMARA WEB CON PHYTON< Página 35 Control de cámara web usando python *Christian Andrés Caraguay Correa; Ing. Patricio Puchaicela+ cacaraguay@utpl.edu.ec ppuchaicela@utpl.edu.ec Resumen—El trabajo tiene como objeto explicar cómo A continuación utilizamos el driver gspcav1- mostrar las imágenes captadas por una cámara web utilizan- 20071224.tar. gz; al que lo descargamos teniendo en cuen- do el sistema operativo Linux Centos, conjuntamente con el ta que este es el adecuado para el kernel [] de el sistema entorno de programación Python. El sistema inicia con la operativo. Luego descomprimimos el archivo y desde la toma de las imágenes de la cámara que está conectada al consola ubicándonos en el directorio donde se encuentra el computador por el puerto USB1, el sistema Operativo Linux archivo descomprimido y digitamos el comando. / detecta la cámara gracias al driver; luego usando el script de gspca_build que hará que inicie el proceso de instalación Python, el que reconoce la cámara, la abre, luego empieza a del driver, durante este proceso debemos ir siguiendo los capturar el video, mostrando todo en una ventana. pasos que automáticamente se muestran, y con esto se tendrá finalmente instalada la cámara en el sistema operati- Índice de Términos—USB, Drivers, Linux, Python. vo. I. INTRODUCCIÓN B. Librerías de Python A l trabajar con el sistema operativo Linux y otros programas de libre distribución como Python, se evita el tener que pagar por licencias de uso. El programa python necesita de varias librerías para poder comunicarse con la cámara web y mostrar las imáge- nes, las librerías utilizadas son:  Opencv 1.0 (librería del sistema) El control de una cámara web utilizando el sistema opera-  Opencv-python 1.0 (Liberia de Python) tivo Linux, es un largo proceso, dado que la mayoría de las  python-imaging-tk-1.1.6 compañías fabricantes de cámaras web las distribuyen con  Pygame un driver que únicamente puede utilizarse en el sistema ope- OPENCV rativo Windows. Al usar sistema operativo Linux, específi- OpenCV es una librería libre de visión artificial original- camente Centos5.2 existen complicaciones al buscar, insta- mente desarrollada por Intel y publicada bajo licencia lar y probar las librerías necesarias para el control de un BSD, que permite que sea usada libremente para propósi- puerto USB, por donde se conecta la cámara con el compu- tos comerciales y de investigación con las condiciones en tador, y el manejo de las imágenes receptadas por la cámara. ella expresadas [1]. Cabe recalcar el muy significativo papel que jugaron los distintos comando que se usan en el sistema operativo Li- La biblioteca es multiplataforma, y puede ser usada en nux, ya que estos permitieron instalar, mostrar, probar y Mac OS X, Windows y Linux. Está orientada al tratamien- ejecutar los distintos pasos y programas usados durante to de imágenes en tiempo real, lo que es posible si encuen- nuestro trabajo. Finalmente se logro cumplir el objetivo de tra en el sistema las Primitivas de Rendimiento Integradas mostrar las imágenes receptadas por la cámara web. de Intel [2] II. INSTALACIÓN PYTHON-IMAGING-TK-1.1.6 A. Driver de la Cámara Python Imaging Library (PIL) añade capacidades de Para iniciar debemos saber exactamente el tipo de cámara procesamiento de imagen a su intérprete Python. Esta bi- que estamos usando, dentro de la consola digitamos el co- blioteca es compatible con muchos formatos de archivo, y mando lsusb, el que nos mostrara los dispositivos USB co- proporciona un potente servicio de procesamiento de imá- nectados al computador como se muestra en la Fig1. genes y gráficos. [3] PYGAME Pygame es un conjunto de módulos del lenguaje Python que permiten la creación de videojuegos en dos dimensiones de una manera sencilla. Está orientado al manejo de sprites. 1 El Universal Serial Bus, abreviado comúnmente USB, es Fig1. Consola que muestra los dispositivos USB un puerto que sirve para conectar periféricos a conectados. una computadora.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > CÁMARA WEB CON PHYTON< Página 36 También puede utilizarse para crear otros programas mul- que pueden existir versiones superiores a la de nuestra timedia o interfaces gráficas de usuario. cámara y pueden ser compatible con la cámara que usamos. Funciona como interfaz de las bibliotecas SDL [4] REFERENCIAS [1] Wikipedia, “OpenCv” Disponible en: Para instalar todas estas librerías, 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 librería), fi- [3] Wikipedia, ―Pygame‖ Disponible en: nalmente seguir los pasos para instalar que se dan en el fichero Install de cada directorio creado. [4] www.wikipedia.org/wiki/Pygame Una vez instalado todo lo antes expuesto ya estaremos en capacidad de correr el script que permite ejecutar la cámara. III. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO IV. CONCLUSIONES » La utilización de sistemas operativos alternativos resulta más conveniente porque evita el tener que pagar licencias. » La instalación de programas y librerías en Linux puede resultar engorroso, pero las utilidades que prestan son más eficientes. » El buscar aplicaciones en Linux puede ser muy difícil, dado que la mayoría de aplicaciones de hardware están fabricadas para el sistema operativo Windows. V. RECOMENDACIONES  Siempre que se desee instalar una librería o un programa desde la consola debemos realizarlo como súper- usuario (root) para tener todos los permisos del sistema.  Se puede dar el caso de que la cámara web que usamos no se encuentra dentro de la lista de cámaras compati- bles del driver, es recomendable aun así instalarlo ya

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBÓTICO< Página 37 Construcción de un brazo robótico *Jefferson Fernando Camacho Muñoz; Ing. Patricio Puchaicela+ jefferson-camacho@hotmail.com ppuchaicela@utpl.edu.ec Resumen—En la construcción del brazo robótico se ha teriormente el hombro, codo, luego la muñeca, hasta ter- utilizando materiales de fácil acceso y de uso común como minar en la pinza, Los servomotores que utilizaremos por ejemplo cinta, pernos, madera, etc. serán el HS-311 para las diferentes articulaciones y el HS -82 para la pinza. En el desarrollo del software para controlar los movimientos del brazo, se utilizó el lenguaje de programación B. Base CCS [1] integrado con el lenguaje basic. La base es un juego de tres ruedas, dos que contendrán el servo motor encargado del giro las cuales serán fijas, y El PCB1 construido permite controlar los cinco servo- la tercera sobre la cual estarán fijos los servo motores del motores ubicados en las articulaciones del brazo robótico; antebrazo será móvil. mediante el uso del puerto de comunicaciones USB. El diámetro de las ruedas es de 10cm, la rueda que irá en El brazo utiliza una sincronización de los grados de li- la parte superior, tendrá un hoyo de aproximadamente bertad, para evitar que choquen las partes entre sí, en la 0.5cm de diámetro, el cuál servirá para quitar el perno en base es de 108ª a 173ª, en el codo es de 27ª a135ª, en la el servo motor, y la siguiente tendrá también un hilo de muñeca es de 36ª a171ª y en la pinza es de 45ª a 135ª. aproximadamente 0.7cm de diámetro que será por donde Mediante este trabajo de investigación nos ha permitido pase la rueda del servomotor (Fig1). contribuir con nuevo software para el control de servomotores y la posibilidad de manipularlos remotamente en un sistema integrado bajo servidor web. Índice de Términos—USB, servomotor, PCB, host, lenguaje basic, compilador CCS, comunicación asíncrona, buffer. Fig1. Ruedas de la base I. INTRODUCCIÓN E n el presente documento se pretende demostrar, la manera más sencilla para la construcción de un brazo robótico, utilizando como material principal pérula2. La separación que debe existir entre la primera y la segunda rueda, debe ser la necesaria para que entre el servo motor, y la separación entre la segunda y la tercera debe de ser la suficiente para que gire la tercera con completa Mediante el compilador CCS se realizara el software libertad sin tener ningún roce con la segunda (Fig2). necesario para controlar los movimientos del brazo, en el cuál se llamara a las diferentes funciones encargadas de realizar la conexión USB y mover independientemente cada uno de los servos… Para integrarlo a un servidor web se debe desarrollar un scrip en python para la entrada de datos al robot, intentan- do que este hardware sea utilizado en plataformas de códi- go abierto. Fig2. Base del brazo II. PROCEDIMIENTOS A. Construcción del Brazo Robótico Para la construcción de la parte mecánica del brazo es preferible utilizar pérula por las facilidades que presta al 1 Es un medio para sostener mecánicamente y conectar momento de cortar, perforar. eléctricamente componentes electrónicos, a través El diseño del brazo robótico está basado en los diseños de rutas o pistas de material conductor de los brazos de lynxmotion [2], con referencia a esta 2 página, empezaremos por la construcción de la base, pos- Usado para entablillar disponible en farmacias

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBÓTICO< Página 38 C. Hombro Aquí también se utilizara un servomotor, la parte poste- Para el hombro utilizaremos pérula, el dímetro de esta rior estará sujeta al rectángulo del codo por medio del eje debe de ser del ancho de la rueda del servo motor 2.5cm de rotación, y la frontal estará sujeta a la rueda del servo aproximadamente, se procede a cortar dos rectángulos de (B) (Fig7.). 13.5cm de largo (Fig.3). A) B) Fig7. Soportes de la pinza Fig3. Soportes laterales (hombro) Quedando la muñeca de la siguiente manera (Fig8) El extremo que va unido al servomotor de la base, debemos cortarlo de tal manera que cuando el servo gire no exista rozamiento entre la pérula y la rueda de giro (Fig.4) Fig8. Soporte de la pinza F. Pinza Fig4. Unión de los Soportes con los servos en la base La rueda del servomotor que irá ubicado en la pinza, estará sujeta a un engranaje, el cual, al momento de girar D. Codo hacia un lado moverá a otro engranaje hacia el lado con- En la elaboración del codo se utilizará dos servomoto- trario, de esta manera se abrirá y cerrara la pinza (Fig9) res, por lo tanto, cortaremos dos rectángulos de la misma medida del ancho del servomotor dentro de un rectángulo mayor que medirá 13.5cm de largo, el ancho es el de la pérula (Fig.5). Fig5 Soportes del codo Fig9. Pinza En los servomotores se utilizara un eje de rotación, para III. ELABORACIÓN DE UN PROGRAMA EN CCS PARA mantener la estabilidad (Fig6) CONTROLAR LOS MOVIMIENTOS DEL BRAZO POR MEDIO DE UNA CONEXIÓN USB. Desde el PC se envía 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 rotación E. Muñeca A. Esquema de funcionamiento del sistema

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBÓTICO< Página 39 Bucle infinito { usb_task Si hay datos en el búfer Si 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 a176 B. Algoritmo para la conexión USB en CCS [4] b=a+9 GIRO Incluir 18F2550.h a=b Declaraciones HSPLL, NOWDT, NOPROTECT, switch ( c ) { NOLVP, NODEBUG, USBDIV, PLL3, CPUDIV1, Case '1': En este case se encuentra una pequeña VREGEN rutina Reloj igual a48000000 { int mot[] = {M1,M2,M3,M3 } Incluir usb_cdc.h Librería para la conexión USB int pos[] = {180,135,150,190} Inicio { int n; int16 mul=10 delay_ms(300) Un retardo de espera int i; for (i=0;i<=3;i++) usb_cdc_init() Configuración del USB { for(n=1;n<20;n++) usb_init() { enable_interruptions(GLOBAL) Mientras el dispositivo no sea reconocido { output_high(mot[i]) Encener el pin_B4 delay_us(mul*pos[i]) } output_low(mot[i]) delay_us(15000); } Ciclo principal { } Si el dispositivo se encuentra enumerado por el break; sistema operativo case '2': Aquí el motor de giro se moverá if ( usb_enumerated() ) { hacia la derecha // Si hay datos en el búfer { if ( usb_cdc_kbhit() ) {Lee el dato en el búfer int n; } int16 mul=10; } for(n=1;n<20;n++) } Mientras sea verdadero { } output_high(M1) delay_us(mul*(100+b)) C. Algoritmo para mover un motor en CCS [5] output_low(M1) delay_us(15000) Incluir 18F2550.h } Declaraciones HSPLL, NOWDT, NOPROTECT, NOLVP, } NODEBUG, USBDIV, PLL3, CPUDIV1, VREGEN break; Reloj = 48000000 case '3': Aquí el motor de giro se moverá Incluir usb_cdc.h hacia la izquierda Definer M1 PIN_B0 //GIRO { Inicio { int n; Introducir b=0, a=0 int16 mul=10; Caracter c; int d; Tiempo de espera en milisegundos 300 for(n=1;n<20;n++) usb_cdc_init { usb_init d=b-18 Mientras no esté conectado usb_cdc_connected { output_high(M1) delay_us(mul*(100+d)) Encender PIN_B4 output_low(M1)

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBÓTICO< Página 40 delay_us(15000) } } break; } } } Mientras sea verdadero; } El Pic que vamos a utilizar en esta conexión es el 18F2550 ya que es uno de los pic que cuentan con las op- Fig12. Cara frontal de la placa ciones de crear una conexión USB, el oscilador que también vamos a usar es de 12MHz este puede variar donde dice PLL3 ya que este número dividiéndolo para 48 nos da 12 el 48 pertenece al reloj que usamos [6]. D. Algoritmo para enviar un carácter desde el sistema operativo linux usando python Para poder enviar un carácter desde python, se debe instalar la librería py.serial, determinar el nombre del puerto, y la velocidad de transmisión (Fig10). import serial Fig13. Cara posterior de la placa ser = serial.Serial(‘/dev/ttyACM0’, 9600) V. CONCLUSIONES ser.write(“1”) » Los materiales usados en la construcción del brazo robótico, son eficaces al momento de realizar un movi- Fig10. Script creado en python miento Mediante este algoritmo enviaremos el carácter uno [7]. » El algoritmo que actualmente se utiliza permite recibir un caracter, el programa contiene un case si el dato reci- bido es similar a uno de los casos del case ejecutara la acción correspondiente a ese caracter. » Es necesario colocar en el programa interrupciones como restart_wdt, para evitar la asincronización de la co- municación » El algoritmo que actualmente se propone no es capaz de mantener el pulso constante. VI. RECOMENDACIONES  Cuando se coloca los servomotores en el brazo, se debe tomar en cuenta que el servo debe estar en la posición cero grados, al momento de unirlo a una pieza. Fig11. Esquema de la simulación en Proteus [8] Diseño del PCB  Cada una de las piezas debe de ser cortada con preci- sión, ya que si una está mal, el mecanismo sería demasiado torpe en sus movimientos.  Para utilizar este algoritmo, deben implementarse en el

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > BRAZO ROBÓTICO< Página 41 brazo resistencias mecánicas como resortes. REFERENCIAS [1] Manual de CCS compiler http://www.ccsinfo.com/ downloads/ccs_c_manual.pdf [2] Robótica Lynxmotion http://www.lynxmotion.com/ [3] Pic 18F2550 www.microchip.com/wwwproducts/ Devices.aspx?dDocName=en010280 [4] Microcontrollers Projects in C, Dogram Hibrahim 2008, Newnes is an imprint of Elsevier 30 Corporate Drive, Suite 400, Burlington, MA 01803, USA, Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, UK [5] Carlos A Reyes, Aprenda rápidamente a programar micro controladores, Gráficas Ayerve C.A, Ecuador, 2004 [6] Santiago Corrales V, Electrónica práctica con micro controladores Pic, Imprenta, gráfica Ecuador 2006 [7] USPP (Universal serial port python library) Isaac Barona, Version 0.1 -09/01/2001 (September 2001) [8] Foro de Micros y más micros http:// micros.mforos.com/

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 42 Implementación y configuración de un servidor PODCAST *Pablo David Torres Díaz; Ing. Patricio Puchaicela+ pdtorres@utpl.edu.ec ppuchaicel@utpl.edu.ec Resumen—En el presente documento se proporciona ción. En un comienzo el RSS se utilizó para distribuir in- información acerca de una forma muy sencilla y práctica de formación en textos, pero actualmente su uso se amplió al implementar un servidor podcast, así como las diversas fun- podcasting [2]. ciones, ventajas y desventajas que nos ofrece el mismo. Variedad de Formatos: permite el uso de diversos for- Índice de Términos—LOUDBLOG, Podcast, Xampp, matos de audio y video, especialmente de audio (mp3, avi, Linux, phpMyAdmin. mov, ACC, ogg, entre otros...) I. INTRODUCCIÓN Diversidad de contenidos: los temas que puede tener un E l uso de los podcast ha aumentado en la actualidad de manera considerable ya que su uso se ha extendido a diversas ramas, inicialmente se refería ha emisiones de podcast son diversos, principalmente de ámbito tecnológi- co son los que màs podemos encontrar, ya que utiliza una forma llamativa de transmitir conocimiento, mediante au- audio pero ahora hace referencia a emisiones multimedia dio/video. (audio/video). Con el avance de la tecnología y principalmente del Internet ha surgido el concepto de podcasting1, el B. LOUDBLOG cual ha tenido gran acogida dentro de lo que es el desarrollo Es un software CMS (gestor de contenidos) pensado web. específicamente para poder tener un podcast organizado de forma sencilla. Los desarrollos web actualmente están facilitando el podcasting mediante diversos programas, CMS2, y servicios web gratuitos de este tipo. Podemos encontrar diversa for- Loudblog permite subir los archivos de audio/video me- mas de realizar un servidor podcast sin saber necesariamen- diante un formulario web a un servidor, generando de for- te aspectos muy técnicos. En este paper se ha desarrollado ma cómoda y sencilla la publicación mediante la genera- un pequeño procedimiento que podemos seguir para obtener ción de un código XML3 [3]. un práctico servidor podcast. Características: II. PODCAST  Portable, es decir que se lo puede transportar de un El término podcast surge de las palabras iPod y broadcast servidor a otro. (transmisión), un podcast se asemeja a una suscripción a un  Llamativo, ya que su apariencia y administración es blog hablado en la que recibimos los programas a través de similar a un Blog en los cuales se permite cambiar Internet, su contenido es diverso pero suele ser una persona el aspecto de su diseño grafico. hablando sobre diversos, puede ser ampliada de diferentes  Generador automático de un sitio web y los RSS- maneras [1]. Hay podcast sobre diversos temas, sobre todo Feed para Podcasting. tecnológicos.  Práctico al momento de subir los archivos audio/ video a nuestro servidor, ya que puede ser median- A. Características de un podcast te lenguaje PHP (<2MB), con un script hecho en JAVA, un servidor FTP o CGI/Perl4. Subscripción RSS: es una plataforma diseñada especialmente para páginas web que comparten información, y que Requerimientos Mínimos. se actualizan con frecuencia. Esto se conoce como sindica-  1 megabyte de espacio web gratis o servidor propio 1  PHP 4.3 o superior Podcasting: es la sindicación de archivos de sonido, con un sistema RSS, que permite suscribirse y descargarlos de  MySQL 4 o superior forma automática y periódica.  3 XML: (Extensible Markup Language), es una especifica- 2 CMS: gestor de contenidos, sistema de administración ción/lenguaje de programación diseñado especialmente para muy sencillo para sitios web los documentos de la web

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 43  La mayor cantidad de espacio web que necesite Para la instalación de XAMPP lo primero que debemos para almacenar su contenido de audio realizar es evaluar la versión y el sistema operativo que  Para mejor capacidad tener un servidor FTP para vamos a ocupar, para posteriormente descargar y ejecutar subir los archivos audio/video. un archivo zip, tar, o exe, en la siguiente dirección: www.apachefriends.org/es/xampp.html, con unas pequeñas C. XAMPP configuraciones en alguno de sus componentes que el ser- Es un servidor independiente de plataforma, software li- vidor Web necesitará. bre, el cual trae consigo la base de datos MySQL, el servidor Web Apache, un servidor FTP y los intérpretes para lengua- Los siguientes pasos de instalación son dependiendo del jes de Script5: PHP y Perl. Además es una herramienta mul- sistema operativo que se haya escogido, para mas informa- tiplataforma ya que trabaja en sistemas operativos como: ción sobre su instalación podemos ingresar al siguiente Windows / Linux / MacOS X / Solaris [4]. enl ace: www. i n fo r mat ica .u s.es /~ra mo n/ arti cu lo s / TallerXAMPP.pdf D. MySQL Es un sistema de gestión de bases de datos multiusuario, multiplataforma y de código abierto. Permite recurrir a bases de datos multiusuario a través de la web y en diferentes len- guajes de programación (principalmente PHP) que se adaptan a diferentes necesidades y requerimientos. E. Servidor Apache Apache es un software colaborativo que desarrolla un servidor HTTP gratuito, de código abierto, seguro y robusto. Apache está disponible para múltiples sistemas operativos; es actualmente el más implantado entre los distintos servidores que ofertan servicios web en Internet. Fig1. Finalización de instalación de XAMPP F. Lenguaje PHP I. PphpMyAdmin Lenguaje de programación de estilo clásico, es decir que Es una herramienta que viene conjuntamente cuando ins- es un lenguaje de programación con variables, sentencias talamos Xampp también podemos encontrarla como un condicionales, bucles, funciones, etc. Pero a diferencia de recurso separado. Podemos descarlo del siguiente enlace: Java o JavaScript que se ejecutan en el navegador, PHP se http://phpmyadmin.malavida.com/d458 -descargar- ejecuta en el servidor, por eso nos permite acceder a los re- windows cursos que tenga el servidor como por ejemplo una base de datos. El programa PHP es ejecutado en el servidor y el re- PhpMyAdmin nos permite gestionar de forma sencilla sultado enviado al navegador. nuestras bases de datos; crear, editar y eliminar bases de datos así como sus tablas, permite importar bases de datos G. Servidor FTP así como exportarlas. Utiliza el lenguaje de MySQL. (File Transfer Protocol, Protocolo de Transferencia de Ficheros), es un servicio de los más antiguos dentro de In- Esta herramienta se ejecuta en un explorador web, y es ternet. Es un servicio que los usuarios lo utilizan frecuente- muy sencilla y practica al momento de crear una base de mente (descarga de drivers, música, documentos, etc.), pero datos. esto es sólo una parte del servicio, ya que también es posible, implementar en nuestra máquina, un servidor FTP para que otros usuarios se puedan conectar a nuestra computadora y recoger como dejar información en una zona concreta. H. Instalación 4 CGI/Perl: tecnología de internet que permite a un cliente (navegador web) solicitar datos de un programa ejecutado en un servidor web. CGI especifica un estándar para transferir datos entre el cliente y el programa. 5 Scripts: son un conjunto de instrucciones generalmente almacenadas en un archivo de texto que deben ser interpre- tados línea a línea en tiempo real para su ejecución Fig2. Interfaz phpMyAdmin [5]

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 44 Para mayor información o manuales sobre el uso del mismo podemos ingresar a la siguiente dirección: www.cafetero100.info/boletin-6.html III. IMPLEMENTANDO UN PODCAST Una ves que tengamos nuestro servidor propio, Xampp, o CODIGO PARA cualquier otro que sea de nuestro gusto funcionando correc- CODIGO COPIAR tamente y conjuntamente con nuestra base de datos (MySql) PARA CO- debemos de implementar Loudblog en nuestro servidor, ya PIAR que Loudblog es un CMS (Gestor de Contenidos) su instala- ción no es muy complicada especialmente si ya hemos tra- bajado con CMSs (Joomla, MediaWiki, Mambo, Drupal, etc.) [6]. Fig4. Fin instalación de Loudblog A. Instalación: 6. Para finalizar debemos dar permisos a las carpetas au- 1. Descargar el paquete de instalación de Loudblog des- dio y upload a ―777‖, es decir permisos de lectura, es- de la siguiente dirección: www.loudblog.com/ critura, escritura/lectura. Para mas información o tuto- index.php?s=file_download&id=69 riales sobre la instalación podemos ingresar a los si- 2. Descomprimir y subir todos los archivos al servidor, guientes enlaces: generalmente a la carpeta ―htdocs‖ ubicada dentro del www.podcastellano.es/como-instalar-loudblog directorio del servidor, aunque en algunos servidores www.amarcuruguay.org/AMARC/Tutoriales/ tiene el nombre de ―www‖. Es recomendable crear Tutorial%20Loudblog.pdf una carpeta dentro de este directorio y ahí descomprimir el paquete de Loudblog. B. Administración de Loudblog 3. Abrir desde un navegador web el fichero install.php que se encuentra en directorio raíz donde has subido Ya instalado Loudblog podemos realizar algunas configu- los archivos, escribiendo la dirección raciones y administrar el sitio, para ello debemos de ingre- http://localhost/podcasting/loudblog/install.php sar desde nuestro explorador web al sitio de administración, Localhost: servidor local el cual tendría una apariencia como la siguiente: Podcasting: carpeta creada dentro del servidor, en donde se descomprimió el paquete descargado de Loudblog. Loudblog: carpeta interna, contiene los scripts PHP. Install.php: fichero de instalación. 4. Debemos de llenar una serie de campos, sobre infor- mación de nuestro servidor y base de datos. Fig5. Administración de Loudblog Fig3. Instalación de Loudblog 5. Luego tendremos q copiar un código php al archivo en blanco config.php.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 45 Aquí podemos encontrar las siguientes opciones: C. Gestionando Videos Al momento de trabajar con videos se debe realizar algu- a) Grabación._ para subir los archivos de audio o video nas configuraciones previas para poder observar los vide- al servidor os y permitir su sindicación. Loudblog viene integrado b) Entradas._ donde se puede editar o eliminar las encon un reproductor de audio lo que permite que solo con tradas que se han ingresado. subir los archivos de audio ya se pueda reproducir y escu- c) Comentarios._ gestionar los comentarios ingresados charlos en la web. Pero para los videos solo contiene un en nuestro sitio. reproductor de video para formatos MOV, es aquí donde c) Estadísticas._ control sobre las visitas al web, des- surge el problema de tratar de observar un video en la web cargas, reproducciones del flash, así como los feed ya que este formato necesita de un plugin6 especial para RSS. reproducir los videos [7]. d) Organización._ crear, editar o eliminar los usuarios de nuestro sitio, así como las categorías y etiquetas D. El reproductor de video que tendrá nuestro sitio. Disponemos de varios reproductores de video para la e) Configuraciones._ permite realizar configuraciones web, en varias formas y diversas funciones. Los cuales generales, como información sobre el sitio, propieda- nos permiten reproducir los videos en la web de forma des de feed RSS, subida de archivos (servidor FTP o práctica y sencilla. CGI/Perl), activación de comentarios, formato de fecha, editar etiquetas ID3, y algunos aspectos mas. Los formatos que reproducen son varios pero se recomienda el formato FLV ya que es muy liviano y rápido al Para mayor información sobre la administración de momento de descargar o de reproducir, y el plugin que Loudblog así como sus diversas funciones podemos ingre- requiere actualmente ya viene integrado en los explorado- sar a los siguientes enlaces: res o se lo puede descargar de Internet. - www.radiobronka.info/IMG/pdf/ EL_LIBRO_DEL_PODCAST.pdf El reproductor que se ha elegido es el JWplayer JWpla- - www.podcastellano.es/como-administrar-2-loudblog yer para formatos FLV, el cual se lo puede descargar en: www.longtailvideo.com/players/jw-flv-player, Si queremos observar nuestro sitio (servidor podcast) lo podemos hacer desde nuestro explorador, dependiendo de El archivo descargado será una carpeta comprimida, la nuestra plantilla (template) y las configuraciones que cual debe contener archivos SWF y un archivo JS, que hemos hecho tendrá una apariencia como la siguiente: sirven para su ejecución, el reproductor JWplayer contiene:  Player-viral.swf : el reproductor de video  yt.swf : componente del reproductor  expressInstall.swf: componente del reproductor  swfobject.js : un script que permite la ejecución en la web Estos archivos deben de estar dentro del directorio del servidor, dentro de la carpeta que contiene nuestro sitio (/ htdocs/podcasting/loudblog). Se debe de recordar la ubica- ción de estos archivos ya que se requiere para reproducir los videos. Ya teniendo nuestro reproductor listo lo que se debe hacer es al momento de crear una entrada, en el área donde se ubica el texto ubicar el siguiente código HTML: 6 Plugin: es un módulo de hardware o software que añade Fig6.Servidor Podcast una característica o un servicio específico a un sistema más grande.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 46 File: el URL del archivo de video que queremos reproducir. Width y height: la dimensión que tendrá el reproductor en la web, en este caso 300x300 pixeles. Flashvars: dimensiones de los controles del reproductor. Este código llama al video a reproducir conjuntamente con el reproductor de video FLV (JWplayer), este código realiza lo siguiente:  Object type: etiqueta HTML que llama a la aplica- ción a utilizarse así como el plugin que necesita el navegador web.  Data: la ubicación donde se encuentra nuestro reproductor de video (JWplayer).  File: la ubicación del archivo de video que queremos reproducir.  Width y height: la dimensión que tendrá el reproductor en la web, en este caso 300x300 pixeles. Fig7. Video a reproducirse Para mayor información podemos ingresar a la siguiente dirección: www.publiblanes.net/video_flv/flvplayer_flv/ player.html Para comprobar que el código es correcto solo debemos de ingresar a nuestro sitio y verificar si el video se reprodu- ce correctamente. Ahora si queremos compartir nuestro video lo que se debe realizar un embebido7 de nuestro video, para ello se utiliza el código de la Fig8: El código realiza las siguientes operaciones: embed: etiqueta HTML que permite el embebido de videos. src: el URL donde se encuentra nuestro reproductor de video (Jwplayer). 7 : En programación o desarrollo de páginas web, embeber significa insertar (incrustar) código de un lenguaje dentro Fig8. Código implementado de otro lenguaje.

COMPUTACIÓN DE ALTAS PRESTACIONES > SERVIDOR PODCAST< Página 47 IV. VENTAJAS Y DESVENTAJAS  Conocer el lenguaje HTML, ya que se ocupa bastante  La administración 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 podcast características 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 de mentarios de audio, previamente grabados. ―777‖.  El servidor podcast brinda la posibilidad de administra- REFERENCIAS ción de varios usuarios. [1] Podcast www.radiobronka.info/IMG/pdf/ EL_LIBRO_DEL_PODCAST.pdf  Un problema puede ser el tamaño de los archivos, se www.podcastellano.es debe realizar varias configuraciones en Loudblog para www.podcast-es.org permitir mayor tamaño en la subida de archivos. [2] Feed RSS  Dificultad al momento de subir videos de diferentes www.podcastellano.es/book/print/53 formatos con Loudblog, solo es recomendado FLV y www.wikipedia.org/wiki/RSS MOV. [3] Loudblog www.loudblog.de V. CONCLUSIONES http://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 útiles que nos pueden resultar los pod- pagina=xampp cast al implementarlos en algún 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.htm RECOMENDACIONES  Tener conocimientos previos o pedir información so- [8] Domine PHP y MySQL, José López Quijado, 2007. bre el servidor FTP. [9] Diseño y Desarrollo Multimedia, Manuel Castro, An-  Antes de instalar Loudblog crear y comprobar que tonio 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.

PEZQUIZA DE HADWARE > CONTROL DE DISPLAY GRÁFICO CON AVR< Página 48 Método de control para un display gráfico (GLCD) con microcontrolador AVR *Marcelo Vicente Ramírez Sánchez; Ing. Manuel Fernando Quiñonez Cuenca+ mvramirez@utpl.edu.ec mfquinonez@utpl.edu.ec Resumen— En la actualidad existen varios métodos y II. CONTROLADOR Y LIBRERIA KS0108 programas para controlar un GLCD, algunos son simples y Un GLCD por sí mismo no se puede conectar directa- otros un poco más sofisticados así como multifuncionales. mente a un microcontrolador, para ello necesita de un Para la presente investigación se uso un microcontrolador chipdriver, que se encarga de interpretar las señales recibi- avr (Atmega 32), y el controlador (chipdrivers) KS0108 das. Los chipdrivers mas empleados son: KS0108 (A, B, y con su respectiva librería KS0108 que soporta LCD‘s C), SED133x, T6963c, Noritake3900 y lc7891. Cada chip Gráficas (GLCD), en internet se puede encontrar una gran requiere de un circuito específico que actúa como interfaz diversidad de este tipo de librería. entre el microcontrolador y el LCD. [3] Para la programación del microcontrolador se usa el soft- Podemos encontrar en Internet las librerías correspon- ware CodeVisionAVR. dientes a cada controlador para comenzar a trabajar, tam- bién existen varias herramientas que pueden utilizarse Índice de Términos—Driver, GLCD, KS0108. para generar matrices de caracteres, gráficos, entre otras funcionalidades para el GLCD, entre estos programas I. INTRODUCCIÓN especializados están el LCDHype, el LCDStudio, el L os LCD‘s gráficos (GLCD por sus siglas en inglés) son pantallas de cristal líquido cuya resolución es medida en pixeles. A diferencia de los LCD‘s de texto, en los LCDInfo, entre otros. El controlador que utilicé para poner a funcionar mi GLCD‘s, se puede tener acceso a cada pixel disponible, GLCD es el KS0108, con su respectiva librería potenciando con ello las posibilidades de presentación y KS0108.lib que descargué de la página www.eca.ir. La manejo de información. [1] librería es fácil de entender y de utilizar ya que su código y sus funciones están expresados de forma clara y enten- Debido a que existen en el mercado electrónico una gran dible. diversidad de display‘s gráficos, de tamaños y tipos varia- IV. DISPLAY DE CRISTAL LÍQUIDO GRÁFICO 128*64 dos, para esta demostración he decidido utilizar un solo El GLCD tiene pines de control y de datos. Los de con- tipo de GLCD como es el TS12864A-2 de 128*64, en la trol son: CS1, CS2, DI, RW, E y Reset. Los de datos son tabla 1 se resume algunas de sus características generales. del DB0 al DB7. Este GLCD se divide en 2 zonas de 64 * 64 pixeles. Con los pines de selección CS1 y CS2 selec- TABLA 1 cionamos que zona queremos usar. Características técnicas del GLCD TS-2864A-2 Con los pines DI y RW nos sirven para controlar el FEATURES display y decirle si queremos leer o escribir datos desde o • Module: graphic LCD arranged as 128 x 64 dots hacia el display, ejecutar alguna instrucción o leer el sta- with LED Back-light*(Yellow/Green) tus del GLCD. • Glass Type: STN El pin E (enable) sirve como forma de decirle al display • Viewing Direction : 6 „clock (bottom view) que lea los otros pines de control y ejecute lo que se le • Display color: Green indica por medio de estos y el pin de Reset, pues ya se • Background color: Yellow han de imaginar para que sirve. Con los pines de datos se • Polarizer mode: Positive, Reflective/Transflective va poder enviar o recibir datos del display y leer el status • Driving Method: 1/64Duty Cycle, 1/9 Bias del chip de control del display. Para mayor información • Glass to PCB: ZEBRA CONNECTOR remitirse a [2] • Dot Size : 0.48x 0.48 mm • Dot Pitch : 0.52 x 0.52 mm En la Fig1 se muestra la conexión que utilicé entre el GLCD y el microcontrolador avr (Atmega32). [Datos tomados del datasheet: Specification For LCD Module TS-12864A-2] [2]

PEZQUIZA DE HADWARE > CONTROL DE DISPLAY GRÁFICO CON AVR< Página 49 aunque no soy muy bueno para el dibujo a mano alzada el programa supero todas mis expectativas; además, en un 5to botón programé el micro para que presente una imagen acerca de mí (Fig3). Fig3. Imagen en simulación Fig1. Conexión entre el GLCD y el microcontrolador avr V. GLCD ANIMACIÓN Para realizar este programa me base en el procedimiento Para comenzar hacer funcionar la GLCD presento a con- básico de la animación (ver Fig4), podemos lograr el mis- tinuación 3 programas que he diseñado como ejemplo de su mo efecto en nuestros proyectos, con paciencia y dedica- utilización. ción se puede lograr hacer verdaderos cortos animados. IV. GLCD GEOGRÁFICA a) Este programa demuestra una de las formas de cómo utilizar la GLCD para que nos presente información gráfica, ya que nos enseña 4 mapas latinoamericanos, que son activa- dos por medio de 4 botones, el hardware del circuito es una placa que he armado para un proyecto de un osciloscopio digital, pero puede ser utilizada para presentar otros proyectos siguiendo la configuración de sus conexiones (ver Fig1). En la Fig2 se presenta la GLCD ya trabajando, tanto en simulación como montada en la placa. Fig4. Secuencia de imágenes para hacer una animación a) Gráficos a visualizar b) Gráficos en la GLCD VI. GLCD TEMPERATURA Por último he diseñado un programa que incluye todo el conocimiento que he adquirido sobre el manejo de los GLCDs. Este programa indica la Temperatura y la Hora; el valor de la Temperatura es enviada al microcontrolador por Fig2. GLCD en simulación y en placa medio de un LM35 (Fig 5), y la Hora está controlada por un TIMER del micro (interrupción interna). La única forma Los gráficos fueron diseñados en el programa FastLCD, de igualar los minutos y las horas es desde el archivo fuente del proyecto. [4]

PEZQUIZA DE HADWARE > CONTROL DE DISPLAY GRÁFICO CON AVR< Página 50 sobre sus autores haciendo una tarea casi imposible el encontrar sus informes bibliográficos » Al comenzar a utilizar por primera vez estas pantallas se posee una recibida perspectiva de desorientación debido a que aparentan tener un control muy técnico y científico. Pero a medida que se va investigando y ex- perimentando con los diversos métodos de control se convierte en algo sumamente fácil y hasta divertido. » La información recopilada y las demostraciones de Fig5. Sensor de temperatura LM35. control sobre estos GLCDs es el comienzo de un traba- El programa inicializa con una animación que representa jo más extenso y profundo debido a que existe un in- el software dentro del micro cargándose (ver Fig6). menso número de métodos de control para estas pantallas, así que cualquier duda, inquietud o sugerencia será bien REFERENCIAS [1] HARDWAREX, Tech4pcs, Foro en línea, LCD grafico para monitorear la PC. Disponible [en línea]. <http://www.tech4pcs.com/forum/index.php? showtopic=1292>. [2] TS-12864A-2 Dot Matrix LCD Module (Graphic Type) Data Sheet. Documento disponible [en línea]. <http:// mohpooria.110mb.com/Ebook/TS12864A2_en.pdf> [3] Edaboard, Esquema GLCD GDM12864Q con DS89C450 microcontrolador, Foro en línea, LCD grafico para monitorear la PC. Disponible [en línea]. Fig6. Pantalla de inicialización del programa. <http://es.edaboard.com/ftopic326233.html>. Luego de la inicialización, se carga el programa principal [4] Richard Barnett, Embedded C Programming and Atmel que consta de algunas animaciones y la visualización de la AVR, Editorial Thomson, 2nd Edition temperatura y la hora (ver Fig7). Fig7. Programa principal VII. CONCLUSIONES » Existen algunos proyectos excelentes utilizando estas pantallas, pero en la mayoría de los casos la informa- ción que brindan sus autores es escasa, aunque esto nos ayuda a generar buenas ideas para empezar a desarrollar nuestros propios diseños. » La información existe en la actualidad sobre el control y manejo de los GLCDs es poca y en algunos casos está incompleta. Así como también tienen poca referencia

PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIÓN DE IMÁGENES ESTROBOSCÓPICAS CON LEDS< Página 51 Desarrollo y verificación de un modelo matemático para la proyección de imágenes estroboscópicas basadas en tecnología led *Stalin David Jiménez Miranda; Ing. Manuel Fernando Quiñonez Cuenca+ Resumen—Los modelos matemáticos constituyen una III. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO representación simbólica del entendimiento que se tiene so- Existen diversas formas de conseguir un mismo resultado, bre los fenómenos 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 fotografía, imprimirla y mostrársela, dad humana, entender y predecir el comportamiento de enviársela vía electrónica para que la mire en su ordenador, máquinas que aún no existen, ó fenómenos que aún no han transmitirla por televisión, etc.; sin embargo el concepto de sido vistos. A lo largo de este artículo se ofrece una explica- bidimensionalidad Proyección de imágenes está presente en ción matemática al fenómeno conocido como estroboscopía, todos los medios físicos empleados para que la imagen pue- pero este mismo concepto se extrapola; con el fin de diseñar da ser visualizada, dígase una pantalla o una hoja de papel. un sistema que proyecte imágenes estroboscópicas basadas El proyecto desarrollado da un paso adelante en lo que res- en tecnología led, para lo cual en primera instancia es nece- pecta al aparato matemático y hardware necesario para la sario desarrollar un modelo matemático que permita predecir implementación de un novedoso soporte físico para visuali- el comportamiento del hipotético proyector, y en una si- zación de imágenes, basando su funcionamiento en concep- guiente etapa verificar dicho modelo; previa construcción de tos de estroboscopía [capacidad de la visión para congelar un proyector experimental, es necesario señalar que a efecto imágenes de objetos en rápido movimiento periódico gra- de fabricar el prototipo se diseñan los elementos hardware cias al uso de luces intermitentes], persistencia retiniana [de tipo mecánico, electrónico] y software que una vez aco- [capacidad de la retina para conservar una imagen por cierto plados proyectan imágenes estroboscópicas cuya apariencia período de tiempo] y un sistema giratorio que en su conjun- visual permite que dichas imágenes puedan ser consideradas to; permiten al proyector estroboscópico presentar imágenes como simulaciones holográficas. con características propias de tridimensionalidad, lo cual aporta una mayor realismo y atractivo visual a aquello que I. OBJETIVO GENERAL se está presentando. Desarrollar y verificar un modelo matemático para la pro- yección de imágenes estroboscópicas [mensajes escritos] A pesar que el modelo matemático desarrollado es la esen- mediante el uso de tecnología led monocromática, sistemas cia misma del proyecto, debe anotarse que el dispositivo microprocesados y conceptos de estroboscopia. diseñado para la verificación de dicho modelo, constituye el resultado tangible e interesante de este trabajo, por ello se II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS harán alusiones con mayor énfasis sobre este último aspec- Analizar matemáticamente el efecto de estroboscopia, en to. Haciendo referencia al proyector en sí, debe señalarse conjunto con las características de velocidad de rotación del que está mentalizado como un brazo giratorio que describe sistema, y geometría tanto del proyector como de los carac- un movimiento circular uniforme, en cuyo borde irá una teres a desplegarse. barra de diodos led, mediante la cual se presentarán imáge- nes estroboscópicas, el citado brazo mecánico estará acopla- Diseñar un proyector experimental para la verificación del do a un motor que proporcionará el giro. Por el hecho de modelo matemático y el consecuente despliegue de mensa- emplear conceptos de estroboscopia; los leds van a encen- jes escritos, mediante el uso de tecnología LED mono- derse intermitentemente de tal manera que el tiempo que cromática. transcurra entre el encendido de una secuencia determinada y su repetición será igual al período de revolución del mo- Diseñar 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 una sentándose muy rápidamente son interpretadas por la vista comunicación 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 contendrá los datos a y diseñado específicamente para presentar mensajes escritos proyectar. con letras pertenecientes al alfabeto latino.

PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIÓN DE IMÁGENES ESTROBOSCÓPICAS CON LEDS< Página 52 Fig3. Diagrama de bloques del proyector estroboscópico Para establecer relaciones cuantitativas entre elementos de Fig1. Esbozo del proyector salida y entrada del sistema; es necesario determinar los componentes relevantes que influyen o influirían en el fun- Si bien el proyector estroboscópico es un dispositivo que cionamiento del mismo, reflexionando sobre los variados permite comprobar una teoría matemática, los efectos visua- aspectos que implica la proyección de imágenes estroboscó- les que ofrece son muy llamativos, lo cual da lugar a aplica- picas y muy puntualmente sobre el proyector, se puede con- ciones de tipo comercial sobre todo en la industria de la pu- cluir que los elementos claves tienen una naturaleza geomé- blicidad, este proyector de imágenes estroboscópicas ó si- trica y temporal. La temporalidad viene inmersa en lo que mulaciones holográficas tiene cabida en lugares tales como se refiere al período de rotación de motor y tiempo de inter- centros comerciales, cines, discotecas, y todo sitio donde se mitencia entre emisiones lumínicas de las unidades led, en necesite publicitar algo, las oportunidades de negocio tras tanto que la geometría es propia de la forma que va a tener este dispositivo son muy atractivas, sin embargo su uso no el proyector así como de los caracteres que va a presentar, únicamente se puede limitar a tales actividades, también específicamente se toman en cuenta el número máximo de tiene cabida dentro del ámbito educativo y de investigación caracteres que el proyector podrá desplegar, así como el donde el mundo bidimensional de la pizarra puede ser reem- tamaño y pixelaje de los mismos, a continuación se expone plazado por un mundo tridimensional ofrecido a través de la lista de todos los elementos tomaos en cuenta a la hora de este proyector. realizar el modelamiento: IV. METODOLOGÍA Ac: ancho de caracter [cm] A. Modelamiento matemático Apx: ancho del píxel [cm] El modelo bajo desarrollo y correspondiente al proyector R : radio del brazo [cm] de imágenes estroboscópicas basadas en tecnología led, será válido siempre y cuando se consideren los siguientes su- Nc: número de caracteres [sin dimensión] puestos: Npxg: número de píxeles de guarda [sin dimensión] a) El motor que permite el giro de la plataforma; po- Npxa: número de píxeles de ancho [sin dimensión] see una velocidad angular que no varía considera- blemente en el tiempo y en el mejor de los casos Tc: tiempo de caracter [s] es constante. Tpx: tiempo de píxel [s] b) Las condiciones para un correcto funcionamiento T: período de revolución [s] del motor serán garantizadas de acuerdo a las especificaciones del fabricante. Una vez establecidas las relaciones matemáticas presentes c) El conjunto mecánico motor+plataforma mantiene en el sistema, el resultado es una sola expresión que fusiona equilibrio estable. elementos geométricos y temporales, considerándola consecuentemente como la ecuación de modelamiento del pro- Previo a todo modelamiento es necesario determinar los yector, la cual se cita a continuación. fenómenos relevantes y susceptibles de ser traducidos a símbolos matemáticos, pero antes de ello se debe tener muy T 2R  [1] en claro cuál será el trabajo del sistema, analizándolo en Tpx Apx profundidad al proyector; se puede detectar lo siguiente: La ecuación 1 explica que existe una proporcionalidad entre la geometría y temporalidad de los hechos que se llevan a) La entrada al sistema será un mensaje escrito. a cabo en el sistema, la mencionada expresión es un elemen- b) La salida del sistema será el mensaje escrito pro- to clave a la hora de diseñar físicamente el proyector, pues yectado como imagen estroboscópica, en otras nos permite saber específicamente el tiempo de intermitencia palabras un mensaje escrito estroboscópico. de los leds ó el radio de giro del proyector, siempre y cuando el número de caracteres y su geometría estén prefijados.

PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIÓN DE IMÁGENES ESTROBOSCÓPICAS CON LEDS< Página 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 el PIC 16F628A, mental que, cuyo diseño se expone a continuación. este chip lee el mensaje a desplegar; de una unidad de almacenamiento, procesa dicha información y finalmente coloca B. Diseño hardware las secuencias adecuadas en unidades led que están maneja- das por uno de los puertos del microcontrolador, el mencio- El proyector en desarrollo está concebido como un siste- nado chip previo a todas las que cumplirá es programado ma en el que un motor acoplado a un brazo mecánico; gira con un software y hardware específicos. 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 información se la hace en una permiten visualizar imágenes estroboscópicas de tipo tex- memoria tipo eeprom de modelo 24C16A que permite ser tual. Es posible intuir que el prototipo a montar debe constar borrada y escrita eléctricamente mediante un protocolo I2C, de elementos hardware en primera instancia de naturaleza para tal efecto es necesario disponer de un circuito progra- mecánica [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 ecuaciones Para efectuar la programación de la memoria se emplea el obtenidas, en vista de ello es necesario utilizar hardware de software de distribución gratuita llamado Pony prog en con- tipo electrónico que sea flexible en cuanto a sus funciones junto con el elemento hardware adecuado. de cálculo, para este trabajo se adaptan perfectamente los microcontroladores. Tomando en cuenta que el elemento C. Diseño software principal de la etapa electrónica será un microcontrolador, surge la imperiosa necesidad de contar con un software dise- El diseño software se enmarca dentro de dos áreas especí- ñado a medida; en cuyas rutinas deben incluirse los resulta- ficas, por un lado es necesario desarrollar un programa para dos numéricos del modelo matemático desarrollado. la edición de mensajes y su posterior grabación en una unidad de memoria, pero por otro lado se requiere de la escri- En lo referente a la parte mecánica se utilizará un motor tura de rutinas para el despliegue de los mensajes deseados de corriente alterna con un valor de alimentación de 110v a en calidad de imágenes estroboscópicas. 60Hz, lo cual según el fabricante permite desarrollar una frecuencia de revolución cercana a las 1500 rpm; que en El algoritmo que se ha diseñado he implementado en el términos temporales equivale a una vuelta cada 40ms. El microcontrolador para conseguir que el proyector funcione brazo que servirá de soporte a la circuitería electrónica será es el siguiente. de plástico con la intención de que sea lo más liviano posible para no afectar el torque del motor. La electrónica del proyector de imágenes está 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 electrónico. En cuanto al software de edición de mensajes, su trabajo La etapa de alimentación está conformada por un regula- consiste en recibir el mensaje que se desea desplegar; luego dor de voltaje positivo a 5 volts y 1 amperio; específicamente 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 extensión que puede ser leída 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 programación seleccionado para la confección que requieren un potencial de esta característica. de este software es visual basic en su versión 6.0.

PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIÓN DE IMÁGENES ESTROBOSCÓPICAS CON LEDS< Página 54 V. RESULTADOS software y hardware desarrollados, es así que en el ordena- Una vez listo el diseño hardware y software del proyector dor se ejecuta un programa que sirve para la edición de se han construido 2 modelos experimentales, el primero de mensajes, su interfaz es sencilla pues consta de un área don- ellos con el motivo de evaluar las complicaciones mecánicas de escribimos el mensaje que se desea presentar, luego clic- del sistema, dicho dispositivo puede ser observado en la keamos en el botón convertir para aplicar algunos filtros al siguiente figura. mensaje y finalmente lo guardamos al mensaje con un formato que pueda ser leído por el programa que graba la memoria eeprom. Fig7. Editor de mensajes personalizados. Una vez que el archivo está listo se lo procede a grabar en Fig6. Primer prototipo. la unidad de memoria portátil mediante el software pony prog, acto seguido se enciende el sistema; y el resultado El prototipo número dejó en claro que un equilibrio- final de toda la investigación se resume en la imagen si- estable del sistema es lo más complicado de lograr, en fun- guiente donde claramente se puede visualizar la palabra ción de esto se cambió el concepto de brazo como soporte; UTPL. por el de una barra de plástico acoplada por su centro al eje del motor, con este reemplazo los problemas de equilibrio y estabilidad del sistema prácticamente desaparecieron. Tales modificaciones fueron hechas en un segundo prototipo cuya apariencia puede ser visualizada en la imagen expuesta a continuación. Fig8. Proyector estroboscópico en funcionamiento La figura 8 es elocuente, el modelo matemático es correc- to pues los resultados numéricos que ofrecen sus ecuaciones implementados en el microcontrolador, ofrece a la vista las Figura 6. Prototipo definitivo. imágenes esperadas, y de apariencia única. Para las pruebas definitivas se hace uso de los elementos VI. COSTOS DE IMPLEMENTACIÓN

PEZQUIZA DE HADWARE > PROYECCIÓN DE IMÁGENES ESTROBOSCÓPICAS CON LEDS< Página 55 El costo del proyecto como tal es de 2680 dólares ameri- VIII. RECOMENDACIONES canos, debiéndose tomar en cuenta que dentro de éste valor  Las oportunidades a nivel de negocios ofrecidas por el está inmerso todo lo que significa hardware (ordenador, sistema desarrollado son variadas, consecuentemente es instrumentos de medición, componentes electrónicos etc), necesario efectuar alianzas con inversionistas o entida- así como licencias de software y horas de trabajo del recurso des que manejen capital de riesgo, a efecto de conseguir humano. Hablando específicamente sobre el prototipo cons- los recursos económicos necesarios para invertir en el truido su costo bordea los 40 dólares; sin embargo al pensar mejoramiento del proyector y así convertirlo en un pro- en este sistema como un producto comercial, el costo de ducto comercial. producción se reduciría en al menos un 25%, por cuanto los  El modelo desarrollado es un perfecto punto de partida elementos hardware del sistema serían seleccionados para hacia dispositivos mucho más complejos tanto desde el un trabajo dedicado; y no para tareas experimentales como punto de vista electrónico como mecánico. El sistema se lo a hecho ahora. montado emplea unidades led monocromáticas; especí- ficamente diodos led azules, una mejora al proyector Debe añadirse además que la inversión hecha en el pro- consistiría en la utilización de unidades led RGB las yecto ha sido dosificada a lo largo de 10 meses, tiempo que cuales permitirían presentar una amplia gama de colo- ha durado las tareas de investigación, diseño e implementa- res, esta mejora implica un aumento en la capacidad de ción del proyector. procesamiento que se ve traducido en la necesidad de microcontroladores que ejecuten un elevado número de VII. CONCLUSIONES instrucciones por segundo; los cuales específicamente » El modelo matemático desarrollado para describir el dependerán del algoritmo que se implemente para el funcionamiento del proyector de imágenes estroboscó- manejo de las unidades led y de la optimización que se picas es correcto, por cuanto los resultados numéricos le haga en función de espacio en memoria y tiempo de de las ecuaciones obtenidas; han sido confirmados con ejecución los resultados visuales esperados del proyector experi-  El proyector construido se encarga de desplegar sola- mental; el mismo que fue construido en base a las es- mente letras pertenecientes al alfabeto latino, una mejo- pecificaciones que ofrece el modelo. ra del sistema consistiría en desplegar no únicamente letras sino gráficos de todo tipo; para ello sería necesa- » El funcionamiento del proyector de imágenes estro- rio desarrollar algoritmos específicos para el procesamiento de imágenes y su traducción a un lenguaje que boscópicas es satisfactorio, y se basa en el uso de ele- pueda entender el sistema de despliegue del proyector. mentos que fueron prefijados, específicamente se está  En cuanto a la mecánica del proyector; sería ideal dispo- hablando del uso de tecnología led monocromática, ner de un motor mucho más pequeño y una plataforma sistemas microprocesados y conceptos de estrobosco- de radio más grande con el fin de presentar mensajes pia, tales elementos en su conjunto ofrecen unas imá- más extensos, así mismo se debería reducir el tamaño de genes visualmente atractivas siendo tales despliegues los PCB‘s, esto puede ser conseguido mediante la utili- visuales la esencia misma del proyector, dicho disposi- zación de componentes de montaje superficial, la sugeri- tivo puede presentar mensajes de hasta 18 letras, cuya da reducción de tamaño se traduce en una disminución circuitería se alimenta con 5 volts continuos y regula- del peso total de la plataforma de giro. dos; en tanto que el motor se energiza con 110 volts alternos a 60 Hz. REFERENCIAS [1] Paul Wheeler, Practical cinematography, Focal Press, » Los algoritmos diseñados para el funcionamiento del 2005. proyector cumplen a cabalidad la tarea para la cual fueron creados, por un lado se encuentra el editor de [2] Saxby Graham, The science of imaging: an introduction, mensajes que se ejecuta en un ordenador bajo ambiente CRC Press, 2002. Windows; y tiene a su cargo la recepción del mensaje; el filtrado del mismo y la exportación de un archivo [3] Macey Samuel, Encyclopedia of time, Taylor & Francis, que es descargado en la unidad de memoria externa, 1994. por otro lado está el programa desarrollado para su descarga en el microcontrolador PIC16F628A; que [4] Marshall Cavendish Corporation, Inventors and Inven- tiene como tarea la lectura de datos de la unidad de tions, Marshall Cavendish, 2008. memoria y su traslado hacia los registros que manejan las unidades led monocromáticas de color azul; que al [5] Robin Michael, Digital Television Fundamentals: Design encenderse y apagarse en la secuencia determinada and Installation of Video and Audio Systems, McGraw- Hill Professional, 2000. permiten la formación de imágenes estroboscópicas.

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 56 Osciloscopio Digital *Marcelo Vicente Ramírez Sánchez; Ing. Manuel Fernando Quiñonez Cuenca+ mvramirez@utpl.edu.ec mfquinones@utpl.edu.ec Resumen—El presente informe es un extracto del trabajo Tal como consta en el cronograma de trabajo, el primer realizado hasta la fecha en lo que concierne a gestión pro- mes de labor en gestión productiva II lo dediqué al estudio ductiva II, entre las cuales se encuentran el análisis de las de este software aunque debido a la poca información explí- características básicas de los osciloscopios, además un resu- cita sobre el uso de este programa no se me hizo impedi- men completo de los elementos más importantes usados en mento para conocer sus características básicas. el diseño básico del osciloscopio digital, entre otros elementos y herramientas utilizadas para el diseño del mismo. Una vez estudiado el software para escribir el programa en el micro [1], proseguí con el estudio de la LCD gráfica. Índice de Términos—LCD, microcontrolador, oscilosco- Para llegar a conocer su uso es necesario leer el datasheet pio, ATmega32. que se lo puede descargar desde internet. La GLCD que utilicé para el osciloscopio es la TS-12864A-2 (Fig2). I. INTRODUCCIÓN E l presente trabajo consiste principalmente en la imple- mentación y optimización de un osciloscopio digital. Para culminar este trabajo con éxito he visto prescindible analizar de una manera minuciosa las herramientas y los componentes que llevan protagonismo en el mismo. Entre los componentes principales está el denominado cerebro, que es el Atmega32, también la interfaz gráfica entre el usuario y los datos ya procesados por el micro como es la LCD Gráfica, entre otros elementos más. Además de analizar estos componentes también he visto la necesidad de recalcar las características básicas que componen a un oscilos- Fig2. GLCD TS-12864A-2 copio digital y sus complementos, para así tener una idea clara de la forma en que se puede implementar el proyecto. Ya que es más necesario llegar a conocer su uso que su funcionamiento a continuación detallo las características II. HERRAMIENTAS más importantes que pude rescatar de esta GLCD [2]. Lo primero que se necesita para la programación de un microcontrolador es el software para escribir el código. Para este caso el software para la programación del micro es totalmente gratuito y se puede descargar desde la página principal de Atmel, incluyendo las herramientas para programar en C o C++. El software para escribir el código es el AVRStudio (Fig1), y además es necesario tener instalado el WINAVR, el cual nos servirá para programar nuestro micro en lenguaje C. Fig1. Ventana principal del software AVRStudio

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 57 Fig3. Distribución de pines del microcontrolador Atmega32 Fig4. Microcontrolador Atmega32 III. DISEÑO DEL PROTOTIPO La primera fase del proyecto de gestión productiva II con- sistió en el armado y el estudio de los elementos principales que llevan el protagonismo en el funcionamiento de este interesante y muy importante dispositivo. El diagrama de bloques del osciloscopio digital básico que he montado se encuentra en la figura 5. Aquí se da a denotar todos los elementos básicos para que funcione el osciloscopio. El cerebro del proyecto es un microcontrolador Atmega32 de la familia de los AVR‘s, a continuación presento la distri- Fig5. Diagrama de bloques del osciloscopio digital bución de sus respectivos pines (Fig3.) [3], y una imagen del micro (Fig4). Generalizando, un osciloscopio es un instrumento de me- dición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada ―eje Z‖ que controla la luminosi- dad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 58 Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teoría. En un osciloscopio existen, básicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se pueden ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir. Fig6. Armado del osciloscopio digital en Proteus para su El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia correspondiente simulación fracciones de tiempo (segundos, milisegundos, microsegun- dos, etc., según la resolución del aparato). El segundo regula Además de simular el circuito, Proteus también permite el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Vol- hacer el diseño de la PCB, para realizar este diseño Proteus tios, milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la reso- se enlaza con un software denominado ARES (Figura 7.). lución del aparato). Con este programa se simplifica enormemente el armado de las pistas del circuito que vamos a diseñar, basta con colo- Estas regulaciones determinan el valor de la escala cua- car en el área de trabajo los componentes del circuito y ru- dricular que divide la pantalla, permitiendo saber cuánto tear las pistas. representa cada cuadrado de esta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. Esto es básicamente lo que debe realizar un osciloscopio para que sea funcional, pues bien el osciloscopio que ya he armado y probado solo me genera la visualización de la se- ñal entrante, y es por ello que actualmente ya me encuentro trabajando en lo que es la implementación y perfeccionamiento del prototipo, los resultados de este trabajo se los conocerá al final del trabajo de gestión productiva. Fig7. Diseño del osciloscopio digital en Ares para la cons- Como ya explique anteriormente el osciloscopio que he trucción de la PCB implementado solo me genera la visualización de la señal 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 código diseñar la PCB, también nos brinda la posibilidad de repre- generado por el AVRStudio, el código en sí consta de lo que sentar la baquelita en 3D (Figura 8), de esta forma podemos es la conversión de una señal analógica a digital, lectura de estar más seguros del resultado del producto final, y a su los pulsadores y potenciómetros, como también el manejo vez corregir cualquier tipo de errores futuros al momento de de la LCD gráfica. implementar el circuito físico. Luego procedí con simular los componentes en Proteus para verificar el código de programación y conexiones (Figura 6.). Proteus es un software muy útil al momento de simular diseños de circuitos, debido a que cuenta también con una amplia gama de microcontroladores y componentes electrónicos muy utilizados en la actualidad. Fig8. Representación en 3D del acabado final del osciloscopio digital

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 59 Antes de empezar a armar el circuito en la baquelita, se procedió a probarlo en el protoboard para poder verificar su funcionamiento (Figura 9.), esta prueba nos da la oportunidad de verificar componentes y conexiones, como a su vez nos da una perspectiva más amplia de la ubicación de los componentes para poder reducir dimensiones de tamaño al momento de armar la baquelita Estando ya seguro de que todo el circuito funciona correctamente, se procedió con la implementación del osciloscopio Fig11. Diseño final de la baquelita en la baquelita. Una vez ya quemada la baquelita, y con las pistas de cobre ya señaladas en los dos lados de las caras, procedí con abrir los agujeros por donde deben soldarse los componentes del circuito, para esto usé un taladro eléctrico con una broca de 1mm. Ya al finalizar con la preparación de la baquelita, empecé a montar y a soldar los componentes (Fig12.). Fig9. Osciloscopio digital montado en Protoboard Luego de revisar todas las conexiones del circuito y estando seguro de su funcionamiento se procedió con la impre- sión de las pistas en papel fotográfico (Figura 10.). Hay que tener mucho cuidado al momento de elegir el papel fotográ- fico correcto, ya si elegimos un incorrecto jamás se podrá transferir las pistas a la baquelita. Fig12. Diseño final de la baquelita con la GLC El método que utilicé para la transferencia de las pistas a la baquelita de cobre fue el método térmico, o sea por trans- Para finalizar, el dispositivo que he armado hasta el mo- ferencia de calor, para lograr esto solo necesité la plancha mento (figura 13 y figura 14) básicamente presenta la forma de mi casa y un poco de paciencia debido a que necesité de onda de la señal entrante, y es por eso que es necesario el realizar varios ensayos para lograr el acabado que requería perfeccionamiento del circuito tanto en software como en tener la baquelita. hardware para que el osciloscopio pueda ser más funcional y práctico. Fig10. Impresión de las pistas del osciloscopio digital en papel fotográfico Debido a que el esquema de las pistas se diseñó en dos caras, se tuvo que conseguir una baquelita de dos caras de cobre para poder quemar el diseño. El proceso de quemado no tuvo muchos inconvenientes (Fig11.), todo resulto con- Fig13. Diseño final del osciloscopio digital forme lo esperado.

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 60 nuas mientras que los segundos lo hacen con variables dis- cretas. Por ejemplo un tocadiscos es un equipo analógico y un Compact Disc es un equipo digital. Los osciloscopios pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analó- gico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Fig14. Osciloscopio digital en funcionamiento Ambos tipos tienen sus ventajas e inconvenientes. Los IV. MEJORAMIENTO DEL PROTOTIPO analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar Actualmente me encuentro trabajando en la programación variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. para el mejoramiento del osciloscopio, para poderle ingre- Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea vi- sar más funciones y utilidades, luego procederé a rediseñar sualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de tensión el hardware con las nuevas implementaciones en software, y que se producen aleatoriamente) [5]. de esa forma cumplir con los objetivos propuestos para el trabajo de gestión productiva II. Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes: He visto necesario rescatar las características y funcionalidades más importantes en los osciloscopios digitales para -Ondas senoidales tener una percepción más clara del producto final a cual -Ondas cuadradas y rectangulares quiero llegar, a continuación las detallo: -Ondas triangulares y en diente de sierra -Pulsos y flancos ó escalones El osciloscopio es sin duda el equipo más importante en el mundo de las mediciones, para poder caracterizar señales A. Medidas en las formas de onda en lo que corresponde a su variación en tensión en depen- dencia del tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denomi- Periodo y Frecuencia: Si una señal se repite en el tiem- nado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, po, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz denominado X, representa el tiempo. Básicamente un osci- (Hz) y es igual al número de veces que la señal se repite en loscopio cumple con estas funciones: un segundo, es decir, 1Hz equivale a 1 ciclo por segundo.  Determinar directamente el periodo y el voltaje de una Una señal repetitiva también posee otro parámetro: el pe- señal. riodo, definiéndose como el tiempo que tarda la señal en  Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. completar un ciclo. Periodo y frecuencia son recíprocos el  Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. uno del otro.  Localizar averías en un circuito.  Medir la fase entre dos señales. Voltaje: Voltaje es la diferencia de potencial eléctrico  Determinar que parte de la señal es ruido y como varia entre dos puntos de un circuito. Normalmente uno de esos este en el tiempo. puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico de una señal Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles (Vpp) como la diferencia entre el valor máximo y mínimo que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de de esta. La palabra amplitud significa generalmente la dife- televisores a médicos. Un osciloscopio puede medir un gran rencia entre el valor máximo de una señal y masa. número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal Fase: La fase se puede explicar mucho mejor si conside- eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo ramos la forma de onda senoidal. La onda senoidal se puede cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un extraer de la circulación de un punto sobre un círculo de coche, etc. 360º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360º. Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia Los equipos electrónicos se dividen en dos tipos: Analógi- puede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no cos y Digitales. Los primeros trabajan con variables conti- coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de

PEZQUIZA DE HADWARE > OSCILOSCOPIO DIGITAL< Página 61 ambas señales. En este caso se dice que ambas señales están www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/ desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple doc2503.pdf> regla de tres: Siendo ‗t‘ el tiempo de retraso entre una señal y otra. [4] [4] y [5] EL OSCILOSCOPIO. Funcionamiento y carac- terísticas del osciloscopio. Osciloscopios digitales. Ti- V. CONCLUSIONES pos de ondas. Documento disponible [en línea]. http:// » Para el trabajo referente a gestión productiva II y para www.alipso.com/monografias/2559_osciloscopio presentar el primer avance de este proyecto no solamente he implementado el osciloscopio, sino que tam- bién he adquirido nuevos conocimientos en lo que tiene que ver con instrumentación, programación, simula- ción, manejo de LCD‘s gráficas, diseño de PCB‘s, y muchos otros conocimientos más que se me hacen in- dispensable saber para culminar con éxito este trabajo. » La primera parte del trabajo tenía como objetivo implementar el osciloscopio digital, el cual fue realizado cabalmente. En cuanto a los objetivos específicos que se han logrado está el estudio de todas las herramientas utilizadas para la programación del microcontrolador, además del diseño del prototipo, simulación y diseño de pcb, debido a que el objetivo final es el mejoramien- to y perfeccionamiento del prototipo actualmente me encuentro ya trabajando en lo que tiene que ver con la optimización del software. » El circuito implementado es de bajo costo y factible de implementar debido a que se puede programar el microcontrolador sin mover ni cambiar ningún componente del circuito. El bajo costo y la factibilidad se debe en cuanto a los costos y la disponibilidad de los materiales que fácilmente se los puede conseguir en nuestro medio. » En cuanto a los alcances futuros de este proyecto se le puede incluir una multitud de funcionalidades, para lo cual es recomendado conocer todas las características básicas generales de los osciloscopios. Y es en este aspecto del proyecto en el cual me encuentro trabajando actualmente. REFERENCIAS [1] Low speed AVR oscilloscope. Documento disponible [en línea]. 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 línea]. http://mohpooria.110mb.com/Ebook/TS12864A- 2_en.pdf [3] ATMEGA 32. Microcontroller with 32K Bytes. Data Sheet. Documento disponible [en línea]. http://

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 62 Diseño de un Sistema para Reconocimiento de Patrones de Audio utilizando Redes Neuronales a través del entorno Matlab 7.7 *Lorena del Cisne León Quiñonez; Ing. Manuel Fernando Quiñones Cuenca+ lcleon@utpl.edu.ec mfquinones@utpl.edu.ec Resumen—El desarrollo de sistemas para reconocimiento Por otro lado, el reconocimiento de patrones de voz en de patrones es cada vez más común en aplicaciones de segu- informática, es la capacidad que tiene un ordenador o com- ridad o automatización de procesos, el avance de técnicas de putadora para comprender el lenguaje verbal con el fin de computación como son la redes neuronales y además de la poder recibir comandos y datos de la persona que habla. Se utilización de nuevas herramientas informáticas dan como ha desarrollado algunos sistemas que pueden reconocer resultado que se puedan combinar éstas para realizar esta vocabularios 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 difícil hacer usuario común. En el presente trabajo se ha desarrollado un que un equipo pueda enfrentarse a una gran variedad de sistema de reconocimiento de patrones de voz basados en modos de pronunciación y de acentos, así como a las dife- redes neuronales por medio de la utilización del software rentes formas en las que se pueden peticiones o afirmacio- científico Matlab. Los resultados fueron realmente satisfac- nes [2]. torios, de una vez que este sistema se puede ampliar incluso a otras áreas como es el de reconocimiento de imágenes o Cinco son los factores que determinan la complejidad del aplicaciones en telecomunicaciones. reconocimiento del habla: el locutor, la pronunciación, el vocabulario, la gramática, entorno físico. Índice de Términos—redes neuronales, reconocimiento de sistemas, audio, backpropagation, momentum. Las redes neuronales usualmente se usan para el reconocimiento de patrones estáticos, es decir, estáticamente ubican I. INTRODUCCIÓN entradas complejas para producir salidas simples. Como una E l presente trabajo, desarrolla un sistema para reconocimiento de patrones de voz, basados en el uso de redes neuronales. clasificación n-aria de patrones de entrada. En ese sentido, la forma más común de entrenar una red neuronal a través de ese procedimiento es conocido como backpropagation. En el que los pesos de la red son modificados en proporción La teoría y diseño de las redes neuronales artificiales han a su contribución al error observado en las salidas del siste- avanzado significativamente durante los últimos 20 años [1]. ma (relativas a los resultados deseados). Según varios auto- Las redes neurales artificiales durante este periodo han des- res, este método es uno de los mejores para aplicaciones de arrollado una gran importancia sobre todo en el reconoci- reconocimiento de patrones de voz, específicamente porque miento de patrones, razón por la que se utilizará en el desa- las señales 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 DISEÑO cesamiento de información inspirado en el funcionamiento El algoritmo de backpropagation fue creado por la genera- del sistema nervioso biológico, y de cómo el cerebro procesa lización de la regla de aprendizajes Widrow-Hoff para redes la información. Se compone de un gran número de elemen- de múltiples 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 específicos. vector objetivo (target) son usados para entrenar la red antes que se pueda aproximar a una función, 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 no usuario. supervisados, así como la propiedad de aproximación universal, hacen de esta una de las herramientas más poderosas El algoritmo estándar 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 del gradiente negativo de la función de ejecución. El término

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 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 términos 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 términos de error para cada unidad en las capas ocul- t2, …, tn}. Según esta fórmula, q es el número de patrones de tas son: salida, y n es el número de patrones de entrada. La salida de cada unidad en la primera capa e intermedias está dada por la ecuación: (7) (1) Después 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 α se define como la velocidad de apren- m es el número de unidades de la capa z. dizaje, y su valor varía entre 0 y 1. Ahora para las capas z es el número de la capa actual. ocultas la actualización será: θz es la función 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 sería el patrón 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 rápido se corre el riesgo de oscilar indefi- nidamente sin llegar al mínimo de error buscado, y si va (2) muy lento se puede caer en todos los mínimos locales con el riesgo de no poder salir de alguno de ellos. Ahora esta velocidad de controla con la variable α. Ahora se verifica la salida de la última capa con la salida deseada para verificar el error en cada unidad: Por lo general se escogen valores altos de α para aumentar (3) la velocidad de convergencia de la red, pero se tiende a caer en una oscilación infinita por no existir una amortiguación a El error en el i-esimo patrón se define como la sumatoria una velocidad excesiva, el problema de esta oscilación es la de los errores en cada unidad de salida: inestabilidad del sistema. Un método de evitar esa oscila- ción es introducir una variable llamada momentum γ, la (4) cual modifica el peso precedente al peso del nuevo cálculo (10) Estos pasos se repiten para cada patrón del conjunto propuesto. Al final se toma el error cuadrático de entrenamiento, La ecuación (10), es el corazón del sistema, la cual será normalizado que es: ejecutada finalmente por la aplicación que se detallará en las secciones más adelante. (5) Podemos ver el comportamiento del momentum en la ecuación (10) (ver Fig. 1). El valor del momentum está entre 0 y 1, y entre menor sea el valor del momentum la osci- Este error generado por la red neuronal se observa como lación tiende a disminuir. un espacio n-dimensional, donde n es el número de pesos de la red. Ahora lo que se quiere es llegar lo más rápido posible hacia el mínimo absoluto de este espacio, la manera de lograrlo es seguir la dirección contraría del gradiente de la fun- ción de error.

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 64 III. DISEÑO DEL SISTEMA La red va a ser diseñada y entrenada para reconocer los dígitos del uno al nueve, ingresados estos por medio de la voz. Para este diseño se ha planteado que el tiempo de duración de grabación 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 núme- ros; además, al ser corta la señal se reduce el número de elementos de entrada de la red neuronal, con su correspondiente ventaja. Fig1: Espacio de generalización. (A)Para una velocidad de aprendizaje baja. (B) Para una velocidad de aprendizaje alta, se pueden observar las oscilaciones. (C) Para una velocidad de aprendizaje alta con momentum. B. Esquema del algoritmo backpropagation Para tener una mejor apreciación del algoritmo, es nece- Fig3: Diagrama general del diseño. sario mostrar el flujo de trabajo de este a través de diagra- A. Pre – procesamiento de la señal de audio mas de bloque (ver Fig. 2). En este diagrama se aprecia las Es una de las partes más importantes del diseño, se la entradas a la red, estas entradas deben ser datos formatea- puede separar en tres partes: obtención de la señal de voz, dos de manera correcta; en otras palabras elegidos correcta- la obtención de la señal útil, y finalmente la extracción de mente y en un número finito razonables, debido a que del valores característicos de la voz. número de entradas también dependerá la complejidad de la red neuronal. La primera sección de obtención de la señal de voz, se la puede realizar por medio de dos procedimientos, ya sea obtener la señal de voz a través del micrófono y herramientas de Windows, o por medio de la grabación directa en Matlab. La grabación en Matlab tiene la ventaja que se puede establecer el tiempo de grabación, que ya indicamos anteriormente será de 0.67 segundos. Aunque la misma persona grabe exactamente en el mismo tiempo una misma palabra, esta no será exactamente igual, tendrá similitudes pero las diferencias serán noto- Fig2: Diagrama general del algoritmo backpropagation. rias, existen varias maneras de representar estas señales, ya sea a través 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 través del dominio de frecuencia. Uno de los ma; la cual se compara con los targets (objetivos). Los tar- métodos más utilizados para realizar trazos es por medio gets son las señales deseadas (es decir como quisiéramos 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]. penderá el número de elementos de salida de la red neuronal. Se puede apreciar además un parámetro que dice pesos La segunda parte del pre procesamiento es obtención de ajustables, debido a que el algoritmo backpropagation la señal útil. Se puede escoger entre dos métodos para ob- efectivamente ajusta sus pesos para que en cada iteración tener la señal útil. El primer método, de umbral, es por se reduzca la sumatoria del error cuadrático medio, el mis- medio de definir un nivel bajo que será comparado con mo que proviene de la resta de los targets y la salida; mien- cada muestra de la señal y si supera este umbral se deter- tras menor sea el error, quiere decir que la salida de la red mina el inicio de la palabra; de igual forma para determi- se parece más a los targets propuestos; es decir, que con nar el final, se define un nivel que al ser superado indica el cada época de entrenamiento la red se comporta según final de la palabra. Este valor se determina de forma nuestros requerimiento. práctica.

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 65 En el segundo método, cruces por cero, determina un Overlap = 330; % Incremento de trama número de cruces por cero mínimos, una amplitud mínima NumMuestras = length(Y1); % Número de comienzo de la señal y una amplitud mínima de final de de Tramas la señal [5]. Entre estos dos métodos se eligió el primero. NumTramas = floor(((NumMuestras - Tam- Cabe destacar que es necesario aplicar esta parte de extrac- Trama) / Overlap) + 1); ción de la señal útil, para reducir la señal de entrada, ya que Begin = 0; hay partes de la grabación que son inútiles, e introducen i = 1; ruidos; por ejemplo al grabar un número hay partes al ini- % cio de silencio, o el ruido que se hace con los labios al ini- *************************************** ciar la locución, al final también puede haber ruidos, como ****************************** puede ser el del ratón al momento de hacer clic para dete- k = 1; ner la grabación. for ContNumF = 1 : NumTramas TramaPatron = []; A continuación se detalla parte central del código para for n = 1 : TamTrama obtener la señal útil, a través del método del umbral. TramaPatron(i) = Y1(n + Begin)*(0.54 -0.46*cos(6.2832*n/TamTrama)); %Enventanado HAMMING lo =length(s); i = i + 1; for i=14500:1:lo n + Begin; if abs(s(i)) > 0.002 end inicio = i; Begin = Begin + Overlap; break; i = 1; end Y = fft(TramaPatron,1024); end Y(1)=[]; for i = 1:1:lo-100 kk=abs(Y); if abs(s(lo-i+1))>0.005 power = abs(Y(1:floor(length final=lo-i-100; (Y)/2))).^2; break; nyquist = 11025/2; end freq = (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:final 5000 Result(j)=s(i); power(xi) = 0; j=j+1; end end end [Amp, Pos] = max(power); La tercera parte del pre-procesamiento es la obtención de vecF(k) = freq(Pos)/nyquist; valores característicos. El objetivo de extraer de la señal de k = k + 1; voz, un número determinado de parámetros es que en rea- end lidad se realiza una codificación de voz que es la conver- caracteristicas = vecF'; sión de la señal de voz a una representación digital. Debido plot(caracteristicas) a que la señal es analógica, la codificación de voz conlleva un proceso básico de muestreo y cuantificación para conseguir una representación digital. Existen dos métodos el de Como se mencionó anteriormente; se puede por ejem- LPC (Linear Prediction Code) y el de FFT (Fasta Fourier plo, grabar dos señales con la misma palabra, por el mis- Transform) [7]. mo locutor y con el mismo tiempo de duración, e estas no serán exactamente las mismas, aunque compartirán rasgos En el diseño de este sistema se eligió el sistema FFT, similares en la codificación, pero será difícil para una per- sobre todo por el conocimiento básico del algoritmo, sona reconocer las diferencias, entonces es el trabajo de la además de por su robustez. A continuación se muestra la red neuronal reconocer estos valores característicos del parte más pertinente del código. fonema y clasificarlos. A continuación se muestra la gráfica de los valores característicos de la palabra uno, grabada por un mismo usuario. Y1 = wavread('alfa.wav'); %***** TamTrama = 500; % Tamaño de Trama

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 66 Los parámetros number y targets se cargan en la base de datos, y corresponden, los primeros a los valores carac- terísticos de cada uno de los dígitos, con una matriz de 44x1, al combinarse se lograra obtener con los nueve números una matriz de 44x9. Los targets corresponden a una matriz cuadrada de 9x9 correspondientes a las salidas de la red. Para crear la red neuronal se utiliza el comando newff, el cual crea una red neuronal del tipo feedforward con back- Fig4: Dos señales que contienen la palabra uno, aunque propagation, se debe dar como datos de entrada, los num- tienen similitud en sus datos característicos, difieren la una bers y targets, se establece que las funciones de transferen- de la otra. cia sean del tipo logsig, y además que la entrena sea una función traingdx, esto se hace para agregar momentum a la B. Diseño de la red neuronal. red del tipo backpropagation. El diseño de la red neuronal es el corazón del sistema, se ha realizado una red del tipo feedforward de dos capas (ver Para entrenar la red, se utiliza el siguiente código: Fig. 5), una capa oculta y la capa de salida. Ambas capas P = number; están forjadas a través de la función de transferencia tipo T = targets; logsig, Esta función de transferencia recibe valores de en- net.performFcn = 'sse'; trada, los cuales pueden oscilar entre más y menos infinito, net.trainParam.goal = 0.1; y restringe la salida a valores entre cero y uno [8] [10]. Esta net.trainParam.show = 20; función es diseñada para tratar con entradas no lineales, net.trainParam.epochs = 5000; ideal para manejar tipos de datos como los de la voz. net.trainParam.mc = 0.95; [net,tr] = train(net,P,T); El código anterior sirve para entrenar la red sin ruido, es decir con las entradas naturales que se cargan en la base de datos, se ha puesto como objetivo que el error de minimi- zación sea de 0.1. Se ha colocado un tiempo de entrenamiento de 5000 épocas o número de iteraciones, es decir cada una de estas iteraciones va cambiando una a una, el Fig5. Arquitectura de la red neuronal. valor de los pesos y bias en la red neuronal. Se puede ver que la entrada de la red neuronal es de 44 Se debe realizar así mismo un entrenamiento de la red elementos, esta entrada corresponde a los valores carac- con ruido, con el objetivo que reconozca valores que no terísticos que salen de la señal de voz tratada con la FFT, y sean los de entrada inicial, sino por ejemplo, otros núme- su salida tiene 9 elementos, los mismos que corresponden a ros grabados por otra persona, que tendrán variabilidad en los nueve dígitos con los que se ha cargado la base de da- la expresión en el tiempo, pero compartirán rasgos carac- tos. terísticos, se utilizó el siguiente código: La primera capa oculta tienen 10 neuronas, este número netn = net; se lo obtiene por conjetura y experiencia de entrenar la red. netn.trainParam.goal = 0.6; Si la red tiene problemas de aprendizaje, se puede incluir netn.trainParam.epochs = 300; mayor número de neuronas. T = [targets targets targets targets]; for pass = 1:10 La inicialización de la red tiene el siguiente código: P = [number, number, ... (number + randn(R,Q)*0.1), ... [number,targets] = andec1; (number + randn(R,Q)*0.2)]; S1 = 10; [netn,tr] = train(netn,P,T);end [R,Q] = size(number); [S2,Q] = size(targets); Tomar en cuenta que se debe entrenar primero la red sin P = number; ruido, luego se debe hacer el entrenamiento con ruido, y net = newff(minmax(P),[S1 S2], finalmente regresar a entrenar la red con ruido, con el ob- {'logsig' 'logsig'},'traingdx'); jetivo de que el reconocimiento de los valores de entrada

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 67 presentes en la base de datos tengan una reconocimiento tipo feeforward backpropagation, para alcanzar un error 100% seguro, y con aquellos que este contaminados con acumulado de 0.1, este valor a pesar que se ha entrenado ruido, tengan una fiabilidad bastante considerable. para 5000 épocas, se ha logrado concretar en tan solo 116 épocas. C. Reconocimiento de patrones Para realizar las pruebas de funcionamiento del sistema El resultado final del trabajo (ver Fig.8), se logro sinteti- se procede a activar el siguiente código: zar en un sistema GUI de Matlab. Este sistema funciona de la siguiente manera. Primero se carga la base de datos, ronin = caracteristicas; es decir se graba los valores característicos que se han A2 = sim(handles.net1,ronin); obtenido de grabar las muestras de los números que se A2 = compet(A2); ingresaron con anterioridad. Después se inicializa la red, answwer = find(compet(A2) == 1) que no es otra cosa que crear en si la red neuronal, después se procede a entrenar la red, esto tarda unos segundos En características se carga la muestra que se quiere com- mientras se completa el obtener el objetivo planteado de probar, y luego se simula la red con el comando sim, final- reducir el error acumulado a 0.1, o cuando se complete el mente se utiliza la función compet para extraer el valor de numero de épocas de entrenamiento. El tercer paso es el de salida de la red, y de esta manera conocer el valor que ha entrenar la red con ruido, esto tardará un poco más ya que logrado reconocer la misma. se ha optado con incluir ruido aleatorio, y entrenarla 10 veces para que se obtenga un entrenamiento bastante co- IV. RESULTADOS DE LA RED rrecto. A continuación se muestra los resultados del entrenamiento de la red neuronal: Fig6: Gráfica final del entrenamiento de la red. Posiblemente este gráfico por sí solo no nos pueda reve- lar nada importante, sin embargo, lo podemos contrastar con el siguiente gráfico (ver Fig.7). Fig8: Resultados final del trabajo. Fig7: Resultados del entrenamiento de la red sin ruido. Una vez que se ha entrenado con ruido la red, se la vuele a entrenar ésta sin ruido nuevamente, para que sea infali- Este gráfico nos revela que se ha entrenado la red con ble a detectar los valores propios de la base de datos. una función traingdx, lo cual como mencionamos anteriormente hace que la red sea entrenada con una función del Luego viene la parte de reconocimiento propio de la red,

PEZQUIZA DE HADWARE > RECONOCIMIENTO DE PATRONES DE AUDIO< Página 68 es decir ingresar la muestra, en la cual el sistema busca una REFERENCIAS muestra guardada que se quiera reconocer, el siguiente pa- [1] Yu Hen Hu (University of Wisconsin), Jen-Neng so es procesar esta señal, y finalmente el sistema pasa a Hwang (University of Washignton), Handbook of reconocer 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 Fonética Acústica. Alfaomega. 2000. mismo que se basó en la utilización del algoritmo J. Tebelskis, ―Speech Recognition using Neural Net- backpropagation con momentum, esto para suavizar works‖, 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 rápida, in- tion," D.E. Rumelhart and J. McClelland, editors, Par- cluso el objetivo se cumple siempre sin llegar al límite allel Data Processing, Vol.1, Chapter 8, The M.I.T. impuesto a las épocas de entrenamiento. Press, Cambridge, MA, 1986, pp. 318-362. [4] J. Briceño, tesis “Implementación Hardware en una » También pudimos ver la utilización de la función de FPGA de una Red Neuronal Artificial para el Recono- transferencia logarítmica sinodal, la misma que es cimiento de Patrones de Voz Específicos‖, Universi- ideal para trabajar con tipos de datos no lineales, co- dad Técnica Particular de Loja, Loja 2008. mo la señal de voz es una señal de la naturaleza, esta por sus características va a ser del tipo no lineal, como [5] J. Price, Design of an Automatic Speech Recognition se menciono anteriormente, aunque la misma persona System 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, Codificación de voz y audio, octubre 2002. procesamiento de la señal de voz y extraer los valores http://dihana.cps.unizar.es/investigacion/voz/ característicos, los mismos que serán las entradas a la coderframe.html red neuronal. [7] C. Brindöpke, 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 señales, aunque relevant pitch movements of spontaneous German tengan características semejantes, no son exactamente speech‖, en Proc. of the 5th International Conference iguales, e ahí 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 Tecnológica 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 señales 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 señales 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 número de capas ocultas, sin embargo, creemos que es totalmente factible realizar esta clase de sistema. VI. AGRADECIMIENTOS Quisiera hacer un agradecimiento especial, a las personas que han aportado en el desarrollo de este paper. Perso- nas en la red que han colgado sus trabajos y publicaciones, así como a mi tutor Ing. Nelson Piedra, por su apoyo en la realización de este trabajo.

PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXÁPODO< Página 69 Robot Hexápodo *León Diana, Rivera Liliana, Vásquez Santiago; Ing. Manuel F. Quiñones Cuenca+ Resumen—En este documento se realizará una descrip- ción de la implementación y construcción del robot hexá- podo. Además se explicara el desarrollo de un algoritmo que permita controlar el movimiento del robot. I. INTRODUCCIÓN E l propósito de la construcción del robot hexápodo, es el diseñar y programar los complejos movimientos que este tipo de robot posee. Como su nombre lo indica el robot hexápodo posee seis patas, las mismas que deben coordinarse entre sí para poder desplazarse a través de una Fig1. Diferentes estructuras de un hexápodo superficie, en un orden y velocidad determinados. He aquí la complejidad de nuestro proyecto, ya que no solamente se C. Materiales incluyen conceptos de programación o ensamblado en hardware, sino también otros como mecánica y física. Existen diferentes tipos de materiales para la construc- ción de las patas del robot hexápodo, por ejemplo el alu- Como profesionales en formación de la Escuela de minio, el Metra quilato, fibra de carbono, plástico, acero, Electrónica y telecomunicaciones, tenemos un despertado cobre, madera, los más utilizados son el aluminio y el me- interés en el diseño y creación de nuevos prototipos, que tra quilato (Fig2). nos brinden las herramientas necesarias para nuestro futuro ejercicio profesional, pero que a la vez despierten el inge- nio y fantasía que todo ser humano lleva consigo. Como sabemos en el mercado uno de estos robots tiene un costo elevado, por lo que otro objetivo de nuestro proyecto fue el realizarlo a un bajo coste y utilizando elementos sencillos que generen el mismo resultado. El prototipo final, cumple con las especificaciones antes mencionadas, y esperamos que este trabajo de un grupo de jóvenes, sea de su interés y nos hagan llegar sus comentarios e impresiones Fig2 .Diferentes tipos de patas al respecto. D. Servo motor II. ROBOT HEXÁPODO A. Hexápodo El servo motor se mueve en diferentes posiciones, se componen de un motor de corriente continua, engranajes, El hexápodo tiene seis patas que se encuentran paralela- un sensor de posición y electrónica para el control del mo- mente en una estructura metálica o un chasis, estas se mue- tor, la mayoría de estos suelen estar limitados a 180º. Se ven de dos en dos, se encuentran regidas por un microcon- controlan con una onda con una serie de pulsos modula- trolador. dos en anchura de pulsos. Estos robots pueden ser o no complejos, dependen de los El servo puede incorporar acoplado un reductor de velo- grados de movilidad de la patas y de los obstáculos que se cidad, de manera que obtenemos un motor con un par de encuentren teniendo que dar al robot sensores y aplicacio- giro bastante potente como para poder hacer mover las nes de software. patas del hexápodo. El servo que utilizamos en nuestro proyecto es el hs-311(Fig3), ya que este tiene un torque B. Estructuras elevado y su costo es reducido. Se los puede clasificar por su grado de complejidad en la construcción de las patas (Fig1).

PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXÁPODO< Página 70 en que momento el robot camina hacia delante o cuando empieza a girar a la derecha. Fig3 Servo Motor HS -311 III. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Para la realización de este proyecto utilizamos servo motores ya que estos son los que nos permiten realizar el movimiento del robot hexápodo, hemos utilizado dos servo motores que estarán conectados a cada lado del robot hexápodo, es decir un servo por cada par de patas. Se construirá su respectivo cuerpo mecánico, para poder interconectar la patas del hexápodo entre si y estas a su vez conectarlas al microcontrolador, en nuestro caso el Atme- ga32. También realizaremos un algoritmo en el software Code Visión AVR que permitirá la manipulación de los servos motores (movimiento horario, anti horario, y dete- nerlos). De igual manera se realizara la simulación en el software Proteus, con este verificaremos si el programa que hemos realizado en Code Visión cumple con requisitos dados por el usuario. IV. MATERIALES → 3 Servo motores. → 1 Microcontrolador – Atmega32. → 1 Base metálica Fig4. Diagrama de Flujo → 1 Circuito Electrónico (Baquelita) VII. ESQUEMA → Aluminio Metálico (para la construcción de las En la figura de abajo (Fig5) se muestra el esquema del patas) circuito desarrollado en Proteus 7.2., esto nos permite si- → Baterías mular los resultados programados anteriormente y cargar → Tornillos el archivo *.hex para hacernos una idea bastante aproxi- → Soportes mada de cómo funciona nuestro robot. V. CÓDIGO DEL PROGRAMA El código del programa fue desarrollado en Code visión AVR, ya que dicho software basado en lenguaje C, y que presenta facilidades para generar el archivo .hex que luego será descargado en la memoria del microcontrolador. VI. DIAGRAMA DE FLUJO El siguiente diagrama de flujo (Fig.4), da una breve expli- cación acerca del movimiento del robot hexápodo, es decir

PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXÁPODO< Página 71 Una cuestión importante en cualquier proyecto es la parte económica. En nuestro caso podemos decir que el costo final del prototipo es elevado, pero como se trata de un proyecto prototipo y con fines académicos esto es justifi- cable, además debemos tomar en cuenta que la parte económica (relación costo-beneficio) sería positiva en el caso de producir dicho prototipo en economía de escala en donde los costos se reducen notablemente. Costo Costo Detalle QTY Unit. total Motor Servo Hs-311 3 16,5 49,5 Diodo LED 10 0,1 1 Switch 1 0,5 0,5 Estructura metálica 1 30 30 Microprocesador 1 10 10 ATMEGA 644 Baquelita 1 2 2 Papelería e impresiones 1 3 3 Batería 1 4 4 Otros 1 10 10 COSTO TOTAL DEL PROYECTO 110 Fig5. Esquema Circuital del Robot Costo Costo Detalle QTY Unit. total Una vez programado y simulado nuestro proyecto, la siguiente fase es ir hacia su implementación en hardware Motor Servo Hs-311 3 16,5 49,5 real, y para ello hacemos uso del Isis, que nos ayuda a ex- Diodo LED 10 0,1 1 portar el circuito directamente desde Proteus y generar las Switch 1 0,5 0,5 pistas necesarias del circuito que conectarán todos los com- Estructura metálica 1 30 30 ponentes del proyecto final. En la figura siguiente se mues- Microprocesador 1 10 10 tra la disposición final de pistas (Fig6). ATMEGA 644 Baquelita 1 2 2 Papelería e impresiones 1 3 3 Batería 1 4 4 Otros 1 10 10 COSTO TOTAL DEL PROYECTO 110 IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES » Hemos desarrollado el algoritmo adecuado que nos permite control los servos y de esta forma mover el robot hexápodo. » Realizamos un prototipo para la implementación del algoritmo del movimiento de un hexápodo. » Cuando se elabora la pista del circuito final, es recomendable el ubicar correctamente los dispositivos y Fig6. Disposición de pistas del circuito pistas con el fin de no tener problemas cuando se suel- da todos los componentes a la placa del circuito. VIII. ECONÓMICO

PEZQUIZA DE HADWARE > ROBOT HEXÁPODO< Página 72 REFERENCIAS [1] Servo Motor Hitec HS 311 Estándar, [en línea], www.robotmexico.com/ index.phppage=shop.product_details&flypage=shop.fl ypage&product_id=42&category_id=10&manufacture r_id=0&option=com_virtuemart&Itemid=54&vmcchk =1&Itemid=54 [2] Robot Hexapodo, [en línea], www.foroselectronica.es/foroselectronica.php [3] Servomotor HS311, [en línea], www.foroselectronica.es/foroselectronica.php http://sketchup.google.es/3dwarehouse/details?mid= 6bab44cbd8a82b7e80c73b110d74d94f [4] Robot Hexápodo: Mecánica, [en línea], www.ucontrol.com.ar/wiki/index.php?title=Robot_h ex%C3%A1podo [5] HEXAPODO CON PIEZAS DE MECCANO, [en línea], www.jvmbots.com/viewtopic.php?t=266

SISTEMAS DE CONTROL > DISEÑO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Página 73 Diseño y Funcionamiento de un Ascensor a Escala *Luis Alberto Riofrío Peña; Aldo Vicente Ruiz Vinces; José Franklin Soto Cabrera lariofrio@utpl.edu.ec avruiz@utpl.edu.ec jfsoto@utpl.edu.ec Marcelo Dávila+ mfdavila@utpl.edu.ec Resumen—El presente proyecto consiste en él diseño y construcción de un ascensor a escala. Para el diseño de En estos temporizadores hemos utilizado capacitores de nuestro circuito electrónico utilizamos compuertas lógicas, 470uF, este valor lo hemos tomado ya que mientras más sensores magnéticos y un puente H para controlar un servo alto es el valor del capacitor tendremos un pulso constante motor de corriente directa. de mayor tiempo, el cual sobrepasa el tiempo de subida máxima y bajada máxima del ascensor. Las resistencias Índice de Términos—compuertas lógicas, sensores son aquellas que nos limitan las corrientes y son esenciales magnéticos, puente H. para la configuración del temporizador. I. INTRODUCCIÓN B. Etapa 2 E l ascensor está compuesto de dos partes, una parte electrónica y una mecánica. En lo que corresponde a la sección electrónica, hemos diseñado 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 último estado hasta que puertas lógicas 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, esta el cual compara una señal que viene del pulsador y la otra etapa de almacenamiento se obtiene de la señal de salida que viene de los sensores magnéticos, a su vez este compa- que nos da la etapa 3, es decir los sensores magnéticos nos rador conecta la parte electrónica y la parte mecánica me- dan un pulso en alto que son almacenados en las compuer- diante sus salidas que se enlazan con el puente H, dando así tas NAND que son las que arman el flip flop, para que el giro del servo motor. Con respecto a la parte mecánica se luego esta señal sea comparada en el 74LS85 con las sali- ha diseñado una maqueta de aluminio con paredes de vidrio das del temporizador. y con una base de madera, logrando así una gran estabilidad en el ascensor. C. Etapa 3 Sensores magnéticos son los elementos de detección 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 magnético entre las placas, ocasionaran que por medio nuación, para ello hemos visto conveniente dividir en cinco de inducción magnética en una sola placa haya acumula- etapas todo el sistema electrónico: ción de cargas y el sensor me dé un pulso de aviso. Estos sensores lo que hacen es que, cuando este pulso se dé, in- A. Etapa 1 mediatamente entra al inversor, seguido por el flip flop el Los pulsadores básicamente se lo utilizan para generar un cual su salida va al comparador de magnitud 74LS85 para pulso el cual activa el temporizador para que este nos dé 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 y vaya la cabina del ascensor, una vez realizado este pulso, resistencias a voltaje, las cuales están en serie al sensor con respecto al temporizador, vamos a utilizar el integrado magnético de la cabina. Sus valores son de 3.3kΩ y capa- NE555 que incorpora dentro de él 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- ción. rizador, lo que me va ayudar a mantener un alto desde el orden de llamada hacia la cabina, para que luego éste sea desactivado con el pulso del sensor que se encuentra en el D. Etapa 4 piso al que sea llamado.

SISTEMAS DE CONTROL > DISEÑO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Página 74 El comparador que utilizaremos es el 74LS85 cuyas En- tradas: A, B y Salidas: A>B, A<B, A=B Circuito comparador de magnitud de 2 números de 4 bits: permite comparar 2 números A y B de 4 bits cada uno y tiene 3 salidas: A>B (si el número A es mayor que el número B), A=B (si son iguales) y A<B (si A es menor que B). Permite ingresar números en sistema hexadecimal (0 a F) y el resultado es mostrado en las salidas de un bit A>B, A=B y A<B. Las cantidades que entran a compararse son las pulsacio- nes de llamadas de cada piso y los pulsos de los sensores Fig1. Esquema general del ascensor magnéticos. IV. MATERIALES UTILIZADOS E. Etapa 5 A. Materiales parte mecánica En los Display únicamente tratamos de visualizar en que Ít Descripción Valor piso se encuentra el ascensor, para esto utilizamos displays ánodo común con resistencias en los segmentos que me per- 1 Aluminio natural 65x15cm miten limitar la corriente. Además hemos colocado un transistor en cada piso el cual cumple la función de un interruptor puesto que al tener una excitación en el pin de la base 2 Vidrio natural 58x10cm este cerrara la el emisor y el colector dándole paso de tierra 3 Poleas Diámetro = 3,4cm hacia los cátodos de los displays 7 segmentos. 4 Dial 1,50 metros Dentro del accionamiento del motor, tenemos 2 salidas que vamos a utilizar del 74LS85 cuando A>B el circuito del motor está dispuesto de tal manera que el motor gire a un B. Materiales parte electrónica sentido y, la ubicación de los diodos me permite cambiar el sentido de giro con la salida del 74LS85 cuando A<B. El motor utilizado es un servo motor truncado, que es el ideal para nuestro proyecto por la potencia que tiene y porque al truncarlo tenemos un giro hacia ambos lados. Para los indi- cadores utilizamos resistencias de 370Ω y una resistencia a la base del transistor. El transistor es de serie 2N3904. Para visualizar los displays hemos tomado directamente las salidas de los estados de los sensores y de esta manera cuando este en el piso 1 por ejemplo, el sensor del piso 1 se activa su estado en alto y accionara directamente el funcionamiento de los displays. Alimentación del servo motor truncado: 5V. Alimentación del circuito: 5V. III. DIAGRAMA DE BLOQUES A. Objetivos  Diseñar: un ascensor, con la utilización de compuertas lógicas.  Analizar el principio de funcionamiento de cada dispositivo a utilizar.  Determinar el tipo de compuertas, comparadores, motor.  Determinar la potencia, rendimiento del motor.  Construir una maqueta para obtener los resultados deseados.

SISTEMAS DE CONTROL > DISEÑO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Página 75 V. CÁLCULOS MATEMÁTICOS Cálculos de resistencias y capacitores en el temporizador o circuito integrado NE555: (1) (2) Como necesitamos un pulso en bajo de larga duración, casi constante para que entre al 74LS85, alrededor de unos 4 o 5 minutos, que me aseguren este pulso hasta una próxima llamada; tenemos los siguientes cálculos: (3) tL + tH =T (aproximadamente 5min) Si C=470uF tenemos Fig2. Simulación del ascensor VII. PISTAS DEL CIRCUITO (PCB´s) A. Circuito del ascensor Este mismo cálculo es para los cuatro temporizadores de los pulsadores de cada piso. VI. SIMULACIÓN DEL ASCENSOR Fig3. Pista del circuito en PCB´s B. Circuitos para los displays

SISTEMAS DE CONTROL > DISEÑO DE UN ASCENSOR A ESCALA< Página 76 » En el diseño del temporizador 555, escoger un capacitor con alta capacidad es esencial para la utilización que le dimos al 555, puesto que de esta manera el capacitor tendrá un mayor tiempo de carga y descarga, que me ayudara a tener un pulso casi constante hasta una próxi- ma llamada; todo esto está justificado en su respectivo cálculo matemático. » En la infraestructura del cableado, como en todo proyecto mientras menos cables se vean mejor es su estéti- ca y por eso en nuestra maqueta hicimos el uso de cana- letas para tratar de cubrir al máximo los cables, siempre y cuando estén bien etiquetados. » Si por alguna razón la cabina del ascensor es pesada y el motor tiene dificultades al estabilizarse en cada piso, como experiencia propia debemos tratar de ayudar al Fig 4. Pista del displays en PCB´S motor a mantener el peso de la cabina agregando poleas. C. Imagen de la maqueta y circuito del ascensor También debemos tener en consideración que si colocamos rieles para la cabina del ascensor a lo largo de la maqueta lograremos asegurar y fijar más la cabina. » Como sabemos la construcción de un circuito en protoboard y en baquela es muy diferente, es decir en baquela es un poco más complicado, para ello tenemos que tratar de diseñar con calma los circuitos para no obtener pistas tan abruptas, y en el caso de que el circuito sea demasiado extenso debemos dividir el circuito en unos más pequeños y realizar el puenteado entre etapas. Fig5. Imagen del ascensor a escala VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES » El comparador 74LS85 nos dio resultados óptimos en el ascensor gracias a su sencillez de cableado, rapidez y eficacia. » Para escoger los sensores magnéticos es importante fijarse en las características de cada uno de ellos ya que el campo magnético que producen es muy diferente. Hay que darse cuenta de la histéresis que nos dan, debido a que una gran histéresis produciría una gran sen- sibilidad y provocaría que el motor pare antes de llegar a cada piso. » Tenemos que obligadamente trucar el servo motor para obtener doble sentido de giro y así obedezca las órde- nes de las salidas del comparador 74LS85

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 77 Control de Variables en un Invernadero *J. A. Guzmán, J. Domínguez, F. R. Obaco; Ing. Marcelo Dávila+ Resumen—El 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 Técni- ca Particular de Loja, el proyecto que nos fue designado es aplicado a la Medición de Variables (Temperatura y Hume- dad) en un Invernadero. Índice de Términos—temperatura, humedad, invernadero, automatización, control. I. INTRODUCCIÓN D 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 tecnología, 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 tecnificación de Sistemas Digi- III. DESARROLLO tales. La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas 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 BLOQUES Fig2 Baquelita terminada del sensor de temperatura y humedad con los materiales antes descritos. IV. TEMPERATURA  LM 35  LM358  Resistencias  Potenciómetro  Relay  ICL 7107

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 78 A. LM 35 Es un dispositivo electromecánico, que funciona como Es un sensor de temperatura en el cual la salida del mis- un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el mo son variaciones equivalentes a 10mV/0C, varía en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona rango de 00 hasta 1000C aproximadamente. un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. D. ICL 7107 Fig3. LM 35  Pin1 entrada. Fig6. ICL 7107  Pin2 salida.  Pin3 tierra. Es un Conversor analógico-digital que en sus salidas son  Su alimentación es de +5V. las de los displays. Este dispositivo tiene tres etapas: B. LM358 La primera etapa es de estado cero, o sea que es cuando Es un Amplificador Operacional dual, o sea que contiene no hay voltaje de excitación. dos amplificadores operacionales, y son multifuncionales, sirven como seguidores de voltaje, comparadores, integra- L a segunda etapa es de integración o sea que integra la dores, etc. diferencia de las entradas en alto y en bajo. La tercera etapa es la desintegración de la señal y para mostrar en los displays  Del Pin2 al Pin 18 y del Pin22 al Pin25 salidas para los displays.  Pin26 alimentación de -5V  Pin30 entrada en bajo. Fig4. LM 358  Pin31 entrada en alto  Pin1 Salida 1  Pin35 voltaje referencial en bajo  Pin2 Entrada Inversora 1  Pin36 voltaje referencial en alto  Pin3 Entrada no Inversora 1 El medidor de Temperatura se ha construido en dos eta-  Pin4 Tierra pas los cuales son:  Pin5 Entrada no Inversora 2  Pin6 Entrada Inversora 2 1era. Etapa:  Pin7 Salida 2 El LM 35 da 10mV/0C, por lo cual se toma una tempera-  Pin8 Alimentación tura referencial para poder comparar con el LM 358 y con un potenciómetro para ubicar un voltaje referencial a com- C. Relay parar. Utilizamos un potenciómetro de 1k, porque necesitamos controlar y dar una referencia a la comparación; por ejemplo si se quiere comparar con una temperatura de 30 0C, si el sensor mide más de esta referencia da un alto en el comparador para que encienda el actuador o sea al relay y por tanto encienda el ventilador. 2da. Etapa: En esta etapa la salida del comparador de la temperatura Fig5. Relay referencial y la temperatura que mide el LM 35, va a la entrada en alto del ICL7107, el cual según su Datasheet

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 79 nos muestra como está configurado. Fig9. Salida hacia el ventilador (en este caso un diodo led Fig7. ICL 7107, Conversor analógico – digital (A-D) debido a le falta de un ventilador en el simulador PROTEUS Q.2) Salida del ICL7107 hacia los displays. Este IC actúa 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. CÁLCULOS pero como este IC necesita 200 mV, en la etapa de compara- Básicamente, esta parte no presenta mayor dificultad, ya ción nos reduce en 10, por lo tanto ahora nos medirá 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 medición 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 el nivel que ajustemos, activamos el ventilador. El circuito del sensor de temperatura del LM 35 es el siguiente: Teniendo en cuenta que utilizamos un comparador de nivel; en la entrada positiva, se van registrando todos los valores proporcionados por el sensor LM35 como variaciones de voltaje, y en la entrada negativa, colocamos un po- tenciómetro de 1KΩ, el cual me permite ajustar un valor requerido de voltaje, como mi nivel de referencia equivalente. Resalta algo importante, qué pasa si ubico un potencióme- tro (resistencia variable) de 5KΩ o 1MΩ. Básicamente, me permite realizar lo mismo, e inclusive con resistencias en el orden de las decenas. Lo que debemos de tener en cuenta es la corriente que va a transitar por tal línea del circuito, ya que esta corriente depende de las resistencias o el potenciómetro que ubiquemos. Esta idea se presenta como producto de analizar que si utilizáramos grandes resistencias, tendríamos corrientes tan bajas, que Fig8. Circuito de Medición de temperatura. no nos permitirían una adecuada variación en el nivel de voltaje, es decir, los intervalos de voltaje equivalentes a Fue simulado en el programa PROTEUS 7.2, como en e intervalos en temperatura a los cuales variase nuestro nivel programa no hay ventilador le hemos colocado un diodo led, de voltaje si utilizáramos un potenciómetro de 1MΩ por el cual nos indica la forma de cómo va actuar el relé y des- ejemplo, producirían intervalos muy pequeños. Analizando pués como se va a presentar en los displays. este mismo ejemplo utilizando resistencias muy bajas, tendríamos corrientes tan altas que inclusive superarían la máxima corriente de salida de nuestro sensor de temperatura.

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 80 De este modo elegimos una resistencia variable modera- De esta manera, la frecuencia mínima y máxima sería de da, es decir un potenciómetro que a la vez de suministrarme 1359Hz 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 también ajustar mi nivel de temperatura. C. Conversor de Frecuencia a Voltaje Básicamente como su nombre lo dice, me permite tener VI. HUMEDAD una salida de 0 a 3 V, de acuerdo a la configuración 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, así que la humedad será proporcional a estos valores. Fig11. Configuración del conversor B. Oscilador 555 A esta salida le colocamos un seguidor emisor, y a la vez A 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 comparación frecuencia del mismo depende de la configuración básica ubicando un potenciómetro 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 actuador, ubicamos una resistencia, luego un transistor y finalmente el relé el cual nos ayuda en la etapa de potencia. También el diodo que colocamos lo utilizamos para que nos elimine el voltaje inducido en el interior del relé cuando se quita la carga. Y también necesitamos un capacitor para eliminar el ruido. Esta etapa del circuito es similar para la parte del sensor de humedad. Nuestro circuito es el siguiente: Fig10. Integrado NE555a) Pines b) Ondas de salida Así, podemos ver la onda de salida en la grafica anterior con tales valores expuestos en el mismo gráfico. Además la frecuencia de oscilación: (1)

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 81 Básicamente lo que desarrollamos fue seguir la configu- ración de un convertidor de frecuencia a voltaje proporcio- nada por el datasheet del dispositivo, se utilizo la salida del dispositivo una resistencia de 100kΩ, para regular la salida del mismo en el rango de 0 a 3 V. Esta resistencia es muy importante ya que como nos podemos dar cuenta es la corriente de emisor del transistor que se observa. Fig12. Circuito controlador de humedad y activación de bomba de agua en Proteus Fig14. Circuito para salida del conversor de frecuencia VII. CÁLCULOS Primeramente, ya que el sensor de humedad HS1101 Básicamente a partir de esta salida, que es voltaje se bi- proporciona una variación de capacitancia en el intervalo furca dos caminos, el primero al A/C conversor de ánodo de 150pf a 200pf, tenemos que las frecuencias máxima y común y también a la comparación de nivel con respecto a mínima respectivamente a la que operará nuestro oscilador la humedad. Bueno, si analizamos la siguiente equivalen- astable serán de 1600Hz y 1350Hz, de esta manera como la cia entre HR y voltaje de salida del sensor, vemos que capacidad de este sensor es proporcional a la humedad rela- llegando a aproximadamente 3 V, abarcamos alrededor del tiva, tendremos la mayor humedad a 1350 Hz es decir el 90% de la Humedad Relativa. Así que esta es una razón mayor porcentaje de HR (Humedad relativa), y a 1600Hz, más para tener la salida del LM2917 de 0 a 3 V. el menor porcentaje de HR. Fig15. Tención de salida del circuito de la Fig14 A. Cálculos para la activación del Relé en ambas etapas Fig13. Circuito para el sensor de humedad

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 82 nueva corriente de base con el transistor sobresaturado (2mA), tendremos 2.15KΩ. Finalmente, la resistencia más aproximada colocamos, en nuestro caso, debería de ser de 2KΩ, pero por alguna razón no tuvimos tal valor, recurrimos al valor de 2.2 KΩ. Toda la explicación anterior la resumimos en la siguiente simulación, realizada en el software Proteus. (2) Fig16. Implementación del circuito del RELÉ (3) Bueno, para este cálculo, debemos de considerar teoría de amplificadores utilizando transistores. (4) Sabemos que de la salido del LM358, tendremos 0 o 5V, de ese modo lo que debemos considerar es la corriente de (5) colector, brindada por el inductor interno del relé, la cual es de alrededor de 20mA. (6) De esa manera, consideramos la corriente de base, que es la corriente de colector para el B (beta del transistor). Sabe- (7) mos que nuestro transistor tiene un B de 200 (2N3904). Así que de esta manera, tendremos una corriente de base de 0.2mA, ya que tenemos (20mA/100). Con tales condiciones, necesito una resistencia necesa- También se hace imprescindible mencionar el porqué del riamente, para fijar tanto la corriente de base. Así que colo- capacitor y del diodo. co una resistencia en la base del transistor de 21.5KΩ. Bue- no este valor es calculado, de la siguiente manera: resto los Primeramente, el diodo (1N4007) actúa como un rectifi- 5 V de la salida de mi amplificador operacional LM358 del cador. Seguidamente, el capacitor nos sirve para eliminar voltaje base emisor del transistor, y este resultado dividido los rizos o picos que siempre se presentan en el encendido para la corriente de base. de un circuito, los mismos que son conocidos como rebotes. Generalmente, en un diseño como estos se emplea el criterio de diseño que nos recuerda que la Corriente real Si analizamos la figura anterior, nos damos cuenta que al digámolo así, de base debe ser mayor igual a 10veces la inicio o mejor dicho al encendido de un circuito, el voltaje Corriente de Base calculado. Este criterio se presenta ya en el inductor rebota brevemente, estos rebotes se encuen- que al utilizar un R= 21.5KΩ, vamos a mantener lo mínimo tran en el rango de los us(micro segundos), poner nuestro que se necesita en la Corriente de base que equivale a 0.2 capacitor nos permite eliminar estos rebotes producidos mA, y no nos funcionaría o dicho de otra manera no se por el inductor interior del relé, haciendo que la constante activaría el relé si por alguna razón el voltaje de salida del de tiempo del capacitor sea mucho mayor que la duración amplificador operacional disminuye. Mejor dicho, luego se de tales rebotes. De esta manera lo que se considera es una larga explicación, lo que queremos decir es que debe- capacitores en los cuales el tiempo en bajo sea consideramos situar nuestro cálculo teniendo nuestro transistor sobre ble con respecto al tiempo de rebote. En nuestro caso ubi- la saturación normal, es decir un transistor sobresaturado. camos un Capacitor de 0.1uF. De esta manera si nuestra corriente es sobresaturación B. Cálculos de las Etapas de entrada al Conversor de base será 10 la corriente de base calculada, tendremos Analógico Digital ICL7107 0.2 mA*10, alrededor de 2mA. Luego la resistencia en la Base será, recalculando, los 4.3 V (lo que se hizo anteriormente Vb-Vbe) divido para la

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 83 Fig18. Circuito del ADC En lo que se refiere a la salida de LM2917 del sensor de humedad, hacemos un seguidor emisor de voltaje, para aislar la corriente de desvío, luego a esta señal la compara- mos con un nivel de voltaje el cual es equivalente a un determinado porcentaje de humedad, que es nivel de com- paración establecido, por un potenciómetro, escogido tam- bién para este caso de 1 KΩ. Esto se aprecia en la figura siguiente. Fig17. Circuito ICL7107 Para esta etapa debemos de tener en cuenta lo siguiente. Como sabemos que lo máximo de voltaje que le puede llegar al ICL7107 es de 200 mV, lo que realizamos es un divisor de voltaje para este valor, proveniente tanto de la salida del sensor de temperatura, como de la salida del Conversor de frecuencia a voltaje del sensor de humedad. En la salida del sensor LM35, como sabemos que queremos registrar la temperatura desde los 0° hasta los 100°, sabemos que vamos a tener una salida de 0Va 1V. Al utilizar una resistencia de 1 MΩ, garantizo que el voltaje que entra a la entrada del A/D ICL7107, no sobrepase los Fig19. Circuito seguidor 200mV. De esta manera colocando un potenciómetro de 1 En ambos casos, en la entrada del ICL7107, lo que KΩ, en la salida del sensor de temperatura, puedo regular hacemos es solamente conmutar las señales, y de esta ma- un rango adecuado para la entrada al ICL7107, permitién- nera nuestro switch muestra ya sea el porcentaje de Hume- dome disminuir este voltaje en tal caso que sea muy eleva- dad y si intercambiamos la señal presionándolo, mostrará do, ya que no debe sobrepasar los 200 mV. la temperatura del ambiente. La configuración para el A/C es por default, además debemos tener en cuenta que este conversor nos da salidas directamente a los displays de 7 segmentos de ánodo común. C. Etapa de potencia

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 84 VIII. PCB Se realizó el circuito o PCB, realizado en la herramienta Ares de Proteus Professional, Fig20. Circuito en vista 3D de Proteus Fig22. Imágenes del proyecto terminado en el cual se observa su funcionamiento. IX. MAQUETA Fig21. PCB para los circuitos de control de humedad y de temperatura respectivamente. Luego del PCB se procedió a quemar la baquelita. Fig10. Maqueta del invernadero.

SISTEMAS DE CONTROL > CONTROL DE UN INVERNADERO< Página 85 X. CONCLUSIONES » Se concluye que al querer medir y poder controlas las variables de temperatura y humedad en un invernadero, podemos tener ciertos inconvenientes a utilizar ya sean sensores o dispositivos electrónicos, en el momento de armar el circuito. » La simulación es muy diferente al montaje de los circuitos, porque siempre ocurren errores ya sean en los materiales o en el momento de soldarlos en una baquelita. » Cada tipo de sensor tiene su respectiva función en momento de medir, por ejemplo el LM 35 es sensor de tipo ambiental, o sea que mide la temperatura ambiental, el sensor HS1101 es también un sensor tipo ambiental, o sea también mide la humedad que el ambiente tiene, lo cual es muy diferente a un sensor te- rrestre, el cual mide la humedad que tiene el suelo. » Una de las recomendaciones que damos es primero distinguir los diferentes tipos de sensores y cual es su función y en que medio pueden medir. » Tener un mayor conocimiento en como simular y montar un circuito, y que tipo de dispositivos electró- nicos se necesitan, pero sobre todo tener una noción de lo que es Sistemas Digitales. REFERENCIAS [1] TELEFOMACIÓN LA CORUÑA [En Línea] http:// teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/ fisicaInteractiva/Calor/Temperatura/Temperatura.htm [25/06/2009] [2] ASTRONOMIA [En Línea] www.astromia.com/glosario/humedad.htm [25/06/2009] [3] HUMEDAD RELATIVA http://humedadrelativa.blogalia.com/ [25/06/2009]

SISTEMAS DE CONTROL > MEDIDOR DE LONGITUD< Página 86 Medidor de Longitud Óptico *Marcelo Ramírez, Pablo Cruz, Walter Muñoz; Ing. Marcelo Dávila+ Resumen—El medidor de longitud óptico es capaz de Estas etapas fueron diseñadas, simuladas, verificadas en medir la longitud digitalmente de cualquier objeto simétri- protoboard y por último quemadas en PCB. co, para ello utiliza un par de sensores infrarrojos (IR). El objeto a ser medido es trasladado hacia los sensores IR por II. DETECCIÓN DE OBJETOS medio de una banda transportadora. Durante el proceso de En esta etapa se utiliza sensores infrarrojos (IR). Los medición se activa un led de alerta y a su vez el contador sensores están compuestos por fotodiodos, los cuales son digital empieza a calcular la longitud del objeto, la longitud semiconductores construidos con una unión PN, sensible a se la representa en cm con un dígito decimal. la incidencia de la luz visible o infrarroja (ver Fig2). El funcionamiento de transmisor IR debe ser continuo, por lo Índice de Términos—astable, Infrarrojo Sensores IR, que simplemente se polariza de manera directa con la Oscilador. fuente de voltaje, claro que debe estar en serie con su respectiva resistencia de protección. Para que el funciona- I. INTRODUCCIÓN miento del receptor IR sea correcto se polariza inversa- L os sensores infrarrojos (IR) deberán estar alineados de forma que el receptor reciba directamente los rayos infrarrojos del transmisor, para que, una vez que pase un mente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. En ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el posi- objeto entre ellos se corte la recepción del receptor y a su tivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente vez se active el oscilador monoestable, cuyo pulso será la presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente señal para que el oscilador astable empiece a generar pul- de oscuridad. sos que serán cuantificados por medio de los contadores; posteriormente el resultado final será decodificado para ser El diseño del receptor IR puede ser reconfigurado para visualizado en los display‘s correspondientes, este conteo reducir su tamaño y mejorar su funcionamiento. se realiza solamente cuando existe un objeto obstaculizan- do la recepción del IR receptor. La banda transportadora será la encargada de trasportar los objetos a ser medidos. En el esquema del proyecto (ver Fig1) representamos las diferentes etapas que tuvimos que diseñar para su correcto funcionamiento. Fig2. Configuración de los sensores IR transmisor y receptor. A. Contador (oscilador) astable Este contador se encarga de generar pulsos los cuales Fig1. Esquema del medidor de longitud óptico serán cuantificados por el contador en décadas y posteriormente representados en los correspondientes display‘s, el Estas etapas son: diseño de este contador se muestra en la Fig3. -Detección de los objetos a ser medidas. Los pulsos generados en esta etapa del proyecto tienen -Oscilador o contador astable. una relación directa con la frecuencia y velocidad de la -Contador y Visualización. banda transportadora, debido a que este circuito debe estar -Control del motor de la banda trasportadora. a la misma frecuencia de la que corre la banda para poder

SISTEMAS DE CONTROL > MEDIDOR DE LONGITUD< Página 87 El núcleo del contador astable es el muy conocido C.I. display‘s y realizar otra nueva medición. 555, el cual se activa con el pulso monoestable que recibe del receptor IR. Para configurar la frecuencia del contador En la simulación en proteus se utilizó un led para repre- astable se colocó un potenciómetro en vez de una resistencia sentar el punto decimal del contador, ya en el armado en el fija, de esta manera, mediante prueba y error se estableció protoboard y en el diseño de la baquelita, se utilizó el led un punto fijo del potenciómetro en donde la frecuencia del del mismo display. contador era igual al de la banda trasportadora. Fig4. Contador de pulsos con visualización Fig3. Contador astable. Una vez diseñadas todas las etapas del proyecto, se conectaron entre sí y se pusieron a prueba tanto en simulación Las fórmulas para obtener los valores de las resistencias y utilizando el software PROTEUS (ver Fig5) como en proto- del capacitor son las siguientes: board. (1) (2) Debido a que T=t1+t2 y F=1/T, basta con tener el valor de la frecuencia con la que recorre la banda para calibrar el contador con respecto a la velocidad de la banda trasportadora. Debido a que nuestro contador representa la longitud medida en dos enteros y un decimal fue necesario diseñar el contador con la frecuencia de la banda multiplicada por 10. Fig5. Simulación del proyecto en Proteus. La etapa del control de la banda trasportadora no fue necesaria, debido a que contábamos con un servomotor trunca- Para comprobar el funcionamiento de los sensores IR se do y solamente bastó con medir su velocidad cuando estaba necesitó 2 protoboard, debido a que se necesitaba al trans- en funcionamiento, para medir su velocidad se utilizó la misor alineado horizontalmente con el receptor (ver Fig6), técnica de prueba y error. de tal manera que en el instante en que se interrumpa la transmisión de rayos infrarrojos hacia el receptor este emita B. Contador y visualización de la longitud una señal de disparo que activaría los contadores, se coloco Esta es la etapa final del proyecto, esta etapa recibe los un led de prueba para verificar esta señal. pulsos del contador astable para cuantificarlos, contarlos y visualizarlos. Este circuito (ver imagen No. 4) sólo se activa con los pulsos astables. Esta etapa está compuesta por 3 contadores de pulsos a BCD en décadas, 3 decodificador de BCD a display de 7 segmentos y como es de esperarse 3 display‘s de 7 segmentos para su correspondiente visualiza- ción. Además, a este circuito se le instaló un pulsador de reset de los registros de los contadores para poder encerar los

SISTEMAS DE CONTROL > MEDIDOR DE LONGITUD< Página 88 El diseño de la PCB del transmisor (Tx) y receptor (Rx) se encuentra en la Fig 8. Fig8. Diseño para PCB del transmisor y receptor IR con su visualización en 3D. Después de diseñar los PCB`s de los sensores procedi- mos a quemarlos en baquelita (ver Fig9). Fig9. Transmisor y receptor IR en baquelita. Fig6. Sensores IR en protoboard Para el diseño de las PCB`s de los demás circuitos se procedió de manera similar (ver Fig10). Luego de verificar el funcionamiento de los sensores IR, se los conectaron con el contador para comprobar que todo el proyecto esté funcionando de manera correcta (ver Fig7). Fig7. Sensores IR en protoboard III. DISEÑO EN PCB Para el diseño en PCB se utilizó el software ARES, este programa nos facilitó enormemente la tarea del ruteado de las pistas; además este programa posee una útil función que Fig10. Diseño para PCB del contador y visualizador de la es la de representar en 3D el acabado final del circuito. longitud.

SISTEMAS DE CONTROL > MEDIDOR DE LONGITUD< Página 89 IV. ESTRUCTURA DE LA BANDA TRANSPORTADORA Para la implementación de nuestro proyecto correspondiente a la parte mecánica utilizamos los siguientes materiales: - 4 Rulimanes - 4 Abrazaderas - 1 Polea - 2 ejes de varilla de acero no corrugada - Marco de Hierro - Corosil - Un tablero de Madera - Un Motor DC El marco de hierro va remachado al tablero de madera, las abrazaderas permiten sujetar los 4 rulimanes al marco de hierro puesto que si soldamos directamente el ruliman este se rompería, en los centros de un par de rulimanes colocamos transversalmente los ejes de acero previamente torneados para que logren ingresar en los ejes de los rulimanes, la polea permite comunicar uno de los ejes con el motor DC. La banda de corosil debe estar bien templada a través de los ejes de acero. V. PROYECTO FINALIZADO Y PUESTO EN FUNCIONAMIENTO El proyecto se lo finalizó con éxito (ver Fig11), para comprobar su funcionamiento se utilizó bloques de madera medidos previamente, nuestro medidor óptico obtuvo las mismas medidas aproximadas de los bloques (Fig 12). Fig12. Proyecto finalizado y funcionando. VI. CONCLUSIONES » Debido a que los sensores IR deben estar alineados horizontalmente es necesario conocer la distancia máxima y mínima a la cual trabajan, porque de no saber estos parámetros en probable que no se logre cali- brarlos y más encontrar distancia ideal de separación de los mismos. » » Faltaría evaluar el diseño del receptor IR para una posible optimización, debido a que su diseño es experimental y no un estándar de configuración para que este Fig11. Proyecto finalizado. fotodiodo trabaje como receptor infrarrojo. » » Para una mejor medición se debe calibrar bien la velocidad de la banda y la frecuencia del tren de pulsos que serán contabilizados REFERENCIAS [1] SISTEMAS DIGITALES, Ronald J Tocci, Edit. Prenti- ce Hall

SISTEMAS DE CONTROL > TACÓMETRO DIGITAL< Página 90 Tacómetro *Vicente Andrés Merino, Leslye Castro, Andrea Jaramillo; Ing. Marcelo Dávila+ vamerino@utpl.edu.ec lecastro@utpl.edu.ec aljaramillo1@utpl.edu.ec mfdavila@utpl.edu.ec Resumen—En el presente trabajo vamos explicar el fun- cual detecta cuantas veces pasa para poder enviarlas al con- cionamiento y diseño de un tacómetro digital. Siendo este tador. [1] trabajo aplicación de los conocimientos impartidos en las clases de la materia de digitales, aplicando configuraciones Tenemos el siguiente circuito simulado en Proteus: del 555, decodificador, divisor de frecuencia, el control de velocidad de un motor en DC, sensor, contador. Índice de Términos—tacómetro, frecuencia, contador, decodificador, divisor de frecuencia, opto acoplador. I. INTRODUCCIÓN U n tacómetro (Del griego, τάχος tachos = velocidad y μέτρον metron = medida) es un dispositivo para medir la velocidad de giro de un eje, la velocidad de giro del motor, se mide en revoluciones por segundo. Fig.2 Control de velocidad de motor DC Utilizamos un timer con una configuración para variar el ancho de pulso. Estas configuraciones las podemos encontrar en el datasheet del mismo. La señal de salida del 555 (pin3), tenemos un transistor el cual permite amplificar la corriente ya que la que tenemos es muy pequeña aproximadamente de un 1mA. A este motor lo estamos alimentando con una fuente de 9V. Fig.1 Tacómetro digital Para esto hemos utilizado los siguientes materiales: Para la elaboración de nuestro tacómetro digital Fig.1 de Timer 555 este dispositivo se usan: configuraciones con el dispositivo Motor 555 de esta manera se realiza un clock y un temporizador. (3) 1N4148 Con el 4017 se realiza la división de la frecuencia, el 1N4007 MC14553 es el contador y el CD4543 es el decodificador TIP31C de BCD a 7 segmentos. Potenciómetro 50K RESISTENCIA Los componentes como resistencia y capacitores se ob- 1kΩ tienen a través de cálculos y algunos vienen predetermina- 3.3kΩ dos por configuraciones especificadas en los datasheets de CAPACITORES los diferentes componentes. (3) 0,1 uF (1) 1uF II. CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR (PWM) Empezamos por el controlador de velocidad del motor A. Cálculos (Control de velocidad del motor) en el cual hemos utilizado un Timer 555 con su respectiva Con la máxima resistencia (potenciómetro al 100% es configuración, además un potenciómetro para aumentar el decir 50KΩ):[2] ancho del pulso, lo que hace que el motor aumente o dismi- nuya la velocidad. La rueda la pasamos por el sensor, el

PEZQUIZA DE HADWARE > TACÓMETRO DIGITAL< Página 91 (1) (2) (3) (4) Fig.3 Circuito del sensor Para el sensor hemos utilizado un optoacoplador que es un sensor de infrarrojo. Este se mantiene en bajo hasta que pase por el sensor la rueda, en este caso nos da un pulso, la salida de este sensor lo amplificamos ya que la corriente (5) que tenemos es muy baja, luego esta salida la enviamos al clock del contador que es el pin 12. Con la mínima resistencia: Para esto hemos utilizado los siguientes materiales: Resistencias: 270, 10k, 2.2kΩ Optoacoplador Transistor 3904 C. Cálculos para el sensor El emisor necesita I≥20mA como alimentamos con 9 V tenemos la siguiente ecuación 9  1.5 Rled  25mA (6) Para el receptor necesitamos una corriente de baja magnitud 9  1.5 (7) Rled  1mA Se necesita una corriente amplificada para el clock del B. Circuito del sensor (optoacoplador) contador III. DIVISOR DE FRECUENCIA La parte fundamental del circuito esta en este circuito ya que permite tomar en 1s los pulsos ingresados por el sensor.

PEZQUIZA DE HADWARE > TACÓMETRO DIGITAL< Página 92 Para la resistencia que va en VCC del 555. Dado que tenemos una alimentación de 9V y una corriente de 10mA. Fig4 Divisor de frecuencia Dado que utilizamos un divisor de frecuencia conectado Utilizamos la configuración del 555 para una determinada en el pin 6, la frecuencia establecida anteriormente se la frecuencia, la misma que la vamos a dividir gracias al 4017, divide para 7: escogemos el pin 6 para que la frecuencia del 555 se divida para 7 y asi mismo el pin 9 que divide en 8 la frecuencia, (8) esta salidas las conectamos al contador: la salida del pin6 conectamos al PIN 10 del contador que es activado en bajos, este le ingresa el pulso de 1s, y el pin 9 al pin 13 del conta- IV. CONTADOR dor que permite resetear. Para poder empezar el contador (Fig.4) debe estar funcionando, contando desde 0 al 999 ya que tenemos tres dis- Entonces a lo que ingresa al contador la entrada del clock, plays. Las resistencias utilizadas son para protección del por la salida del pin 6 que es 1s, toma las vueltas que da la LCD ya que estos están formados por diodos y al conectar- rueda durante ese segundo. El reset como su nombre lo dice les directamente los podemos quemar, por eso utilizamos lo resetea después de que carga las revoluciones, pero esto resistencias de 330 Ω para proteger. como es a un tiempo muy rápido no lo podemos observar. Para esto hemos utilizado los siguientes materiales:  555  4017  Resitencias: 1K Ω,4.7kΩ, 22kΩ  Capacitores: 10uF,1uF,10nF  Potenciómetro de precisión A. Cálculos para el divisor de frecuencia Utilizamos la configuración de un 555 como temporizador:

PEZQUIZA DE HADWARE > TACÓMETRO DIGITAL< Página 93 Así tenemos todo el circuito del tacómetro digital Fig6. Fig4. Circuito del Contador Utilizamos también 3 transistores 2n3906 que sirven para habilitar los displays. A todo el circuito lo estamos alimentando con 9V. Para esto hemos utilizado los siguientes materiales:  MC14553  CD4543  3 display  (3) 2n3906 RESISTENCIA Fig6. Circuito del tacómetro  (7) 330Ω Para poder pasar el circuito a una baquela utilizamos el programa PCB Wizard, en este copiamos nuestro circuito y CAPACITORES luego vamos a tener el camino del circuito para poderlo  (3) I nF pasar al mismo. A. Cálculos decodificador Para calcular el valor de las resistencias que están entre el decodificador y los displays tomamos en cuenta que estos se activan con una corriente de 10mA y tiene un voltaje de 2.7V. Entonces como alimentamos con 5V, Hacemos una diferencia de 5 – 2.7 y obtenemos 2.3 R 10mA R  230 Fig7. Parte inferior de la baquelita para displays Elegimos la resistencia de 330Ω

PEZQUIZA DE HADWARE > TACÓMETRO DIGITAL< Página 94 V. CONCLUSIONES » El presente trabajo nos permitió diseñar un circuito capaz de contar las revoluciones por segundo de un motor (el motor es controlado mediante una configuración de un 555 para el control de ancho de pulso). El proceso comienza cuando empieza a girar la rueda ubicada en el motor, tal acción es tomada por el sensor el mismo que envía un alto o bajo, cuando el infrarrojo es truncado por la presencia de un objeto. Esta señal es enviada al clock del contador; Para conocer cuantas revoluciones por segundo hemos configurado un divisor de frecuen- Fig8. Baquelita de los displays 3D cia. Tomando dos salidas del mismo las cuales van al lach del contador (1Hz de salida)y la otra al reset permitiendo que cada segundo tome las revoluciones y des- pués de de 1.14 segundos se resetee, este proceso es imperceptible al ojo humano. Todos estos pulsos son ingresador al contador, el cual envía al decodificador y así podemos observar en los display las revoluciones del motor. » Esto se observa a menudo en los carros, ya que tienen un tacómetro ya sea digital o analógico para saber a que velocidad va el motor. Nuestro circuito permite conocer hasta 999 revoluciones por segundo. VI. RECOMENDACIONES Al realizar el circuito se debe tener en cuenta:  Medir la continuidad en todos los puntos del circuito para asegurar el funcionamiento del mismo.  Verificar que los componentes sean los adecuados. Por ejemplo una de nuestras dificultadas fue al momento de encender los display ya que hemos comprado cátodo común y no ánodo común, el cual no permitía funcionar el circuito ya que la alimentación y el decodificador no eran los correctos. Fig9. Esquema del circuito en la baquelita 3D  Conocer los datasheet de cada componente para evitar malas conexiones, en este caso la mala ubicación de los pines de un transistor no permitía la polarización del mismo. Y asi mismo en cada datasheet venía especifica- do como podríamos realizar los diferentes circuitos como es el caso de un 555 para mover un motor en PWM.  Cuando armamos en el protoboard asegurarse que los cables hagan contacto ya que por eso no podría funcionar el circuito.  Verificar las polaridades de los componentes como: capacitores, alimentación, motor, etc. Fig10. Parte inferior de la baquelita del circuito

PEZQUIZA DE HADWARE > TACÓMETRO DIGITAL< Página 95  Verificar las polaridades de los componentes como: capacitores, alimentación, motor, etc.  Tratar que las herramientas sean de buena calidad, así por ejemplo sugerimos que el cautín tenga punta de acero dado que evita la formación de grumos durante la soldadura.  Al momento de pasar el circuito a baquela tomar en cuenta todos los puentes que existen. REFERENCIAS [1] Sistemas digitales-Ronald J. Tocci [2] www.unicrom.com [3] www.datasheet.com [4] Revistas Spectrum

ACADEMIA SIEMENS > CONTROL DE PUERTAS< Página 96 Control de puertas: Mando de un portón industrial *Ángel Ordoñez PROBLEMA PLANTEADO En esta práctica se utiliza dos funciones especiales las Para el ingreso a los terrenos de una empresa comúnmente cuales son: se encuentran cerrados por un portón corredizo. Éste sólo Retardo a la conexión se abre cuando deban entrar o salir vehículos del terreno. El objetivo es manejar el sistema para abrir y cerrar la compuerta mediante controles, además se encenderá una luz de advertencia cuando la puerta se esté cerrando, esto para evitar la lesión de alguna persona y evitar que se dañen o queden aprisionados objetos. Para mejorar la seguridad de las personas u objetos que Con la ayuda de esta función tenemos la posibilidad de pasen se colocará un sensor en la puerta el cual detectará si retener una señal por un periodo de tiempo parametrizable mientras se cierra se topo con algo, en ese caso usando esta (en segundos, minutos y hasta en horas según nuestra con- señal se detendrá automáticamente todo el sistema que con- figuración), luego del cual se le permitirá la salida. trola el movimiento de la puerta. SOLUCIÓN CON LOGO! Se dispondrá de tres señales de entrada, I1, que es la señal de control para abrir la compuerta, I2 es la señal de control para cerrar la puerta. por último I3 que representa el sensor que se encuentra en la puerta. El funcionamiento de la compuerta en si es simple al accio- narse la entrada I1 el portón empezará a abrirse, posterior a esto cuando se quiera empezar el cierre del portón, al activar I2 se encenderá una luz de advertencia que indica Relé autoenclavador que el portón comenzará a cerrarse, esta advertencia se encenderá 5 segundos antes de que el mecanismo de cerrado comience y se mantendrá hasta terminar con el cierre completo de la compuerta. Finalmente, la entrada I3 corresponde al sensor, cuando se active el mismo nos está indicando que algo se atravesó en el cerrado de la puerta por lo cual se detendrá automática- mente todo el sistema. Esta función nos ayuda a poner en cero una señal. Cuando ingresa una señal en la entrada S activa la salida Q sin COMPONENTES UTILIZADOS: ninguna variación, cuando la entrada R ingresa una señal 1. LOGO! 230R. esta realiza una función de reset y pone en cero la salida 2. I1 Pulsador de control/ ABRIR. Q. 3. I2 Pulsador de control/ CERRAR 4. I3 Sensor. 5. Q1 Indicador de advertencia (cerrando compuerta). 6. Q2 Abriendo compuerta. 7. Q3 Cerrando compuerta. FUNCIONES ESPECIALES

ACADEMIA SIEMENS > CONTROL DE PUERTAS< Página 97 IMPLEMENTACIÓN EN LOGO! A continuación se describirá todos los pasos que se deben seguir para realizar la simulación en LOGO!: 1. Para iniciar con la simulación, primeramente procedemos a ejecutar el programa LOGO!Soft en nuestro escritorio 6. Conectamos directamente la entrada I3 a la salida Q1 que es la advertencia de que la compuerta empezará a cerrarse. 2. Luego seleccionamos un nuevo diagrama. 7. Ingresamos un retardo a la conexión de 5 segundos, para que cuando pase este tiempo comience el proceso de cerrar la compuerta. 3. Llenamos la ventana de propiedades aceptamos y ya nos ubicamos en el esquema eléctrico: 4. Colocamos nuestras las dos principales entradas de control I1 abrir, I2 cerrar. 8. Implementamos el relé autoenclavador que condicionará la salida Q3 ya que si se activa la salida se pone en cero. 5. Colocamos la entrada I3 que corresponde al sensor. 9. Por último, la entrada I1 que corresponde a la señal de abrir se la conecta directamente con la salida Q2.

ACADEMIA SIEMENS > CONTROL DE PUERTAS< Página 98 Listo! podemos empezar a comprobar nuestra simulación, en la cual podemos ir variando los pulsos a las tres entradas: PC → LOGO Luego de comprobar su funcionamiento procedemos a car- garlo en LOGO donde los switchs 1,2, y 3 funcionarán como nuestras entradas I1, I2, e I3, y los leds 1, 2, y 3 serán nuestras salidas Q1, Q2, y Q3. así queda nuestro circuito: Circuito Terminado

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 99 CASA ABIERTA 2009 IEEE – UTPL La Universidad Técnica Particular de Loja se prepara para recibir a toda la ciudadanía lojana en el nuevo periodo acadé- mico Septiembre 2009 - Febrero 2010 y destina una semana entera a la difusión de su infraestructura, su capacidad y sus carreras con el finalidad que decidan por una oferta académica apropiada para su futuro profesional. Esta es la oportunidad perfecta para difundir a los nuevos jóvenes las ventajas, oportunidades y los beneficios de involu- crarse a la Rama Estudiantil IEEE – UTPL como plataforma para complementar e incrementar su formación como nuevos estudiantes de una carrera universitaria. Los voluntarios de la Rama Estudiantil IEEE – UTPL colaboraron durante toda esta semana, distribuyendo información, crípticos, revistas gratuitas y recuerdos de IEEE para las personas que tenían un especial interés en las actividades de la Rama. Los grupos como WIE (Women in Engineering), los miembros de las sociedad de Computación y Comunicación también aportaron con asesoría sobre los beneficios de pertenecer a dichos grupos y sociedades como plus dentro de la membrecía de IEEE. Elaborado por: Eduardo A. Suárez Rosales PRESIDENTE Rama Estudiantil IEEE-UTPL eduardo.suarez@ieee.org edualejo77@gmail.com

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 100 PROGRAMA DE INDUCCIÓN STAR El programa de inducción STAR (Student-Teacher and Research Engineer/Scientist Program) perteneciente al grupo de afinidad WIE (Women in Engineering) tiene la finalidad de motivar a jóvenes de educación media a enrolarse en los campos de la ciencia, matemática e ingeniería, como una alternativa a las carreras universitarias tradicionales. Es por esto que WIE capítulo Loja, la Rama Estudiantil IEEE – UTPL y el Computer Society unen esfuerzos para desarrollar el programa de inducción profesional STAR con el tema Web 2.0: Herramientas Interactivas, con la finalidad de capacitar a jóvenes estudiantes sobre el uso y ventajas de herramientas como: youtube, flicker, slideshare, del.icio.us, en sus estu- dios e investigaciones estudiantiles. El día lunes 27 de abril del 2009 en el Aula Magna de la Universidad Técnica Particular de Loja, con la presencia de 100 alumnas del Colegio Tecnológico Experimental ―Beatriz Cueva de Ayora‖ se dio realizó la inauguración del programa STAR con las siguientes intervenciones:  La Srta. Viviana Apolo, presidenta de WIE capítulo Loja, dio la bienvenida a las participantes del programa e hizo una breve reseña de la finalidad de WIE, sus actividades y sus proyectos a futuro.  La Ing. Samantha Cueva, miembro del grupo de Gestión del Conocimiento de la UTPL, realizó una charla motiva- cional acerca de la incursión de la mujer en las carreras de ingeniería y cuál ha sido su experiencia con las nuevas herramientas de la Web 2.0.  El Sr. Eduardo Suárez, presidente de la Rama Estudiantil IEEE – UTPL realizó una dinámica participativa sobre los beneficios y ventajas de IEEE, y tocó el tema sobre roll de la mujer a través del tiempo y su proyección al futuro apoyado en un video preparado para la ocasión. Los talleres sobre Web 2.0 son dirigidos por los voluntarios del COMPUTER SOCIETY y serán impartidos desde el 27 hasta el 29 de abril del año en curso en las salas de cómputo de la Universidad Técnica Particular de Loja en el edificio de UPSI con una duración de 5 horas diarias. A estos talleres de formación asistirán más de 300 alumnas en total y se distribuirán en 3 salas simultáneas de manera que una alumna por computador se pueda capacitar. Con este evento es la segunda entidad de educación media que recibe el programa de inducción STAR en este año, anteriormente participaron las jóvenes del Colegio Experimental ―Pio Jaramillo Alvarado‖.

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 101 Eduardo A. Suárez Rosales PRESIDENTE RAMA ESTUDIANTIL IEEE – UTPL eduardo.suarez@ieee.org edualejo77@gmail.com

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 102 MUJERES DEL SIGLO XXI En el mes dedicado a la mujer, WIE (Women in Engineering) capítulo UTPL y la Rama Estudiantil IEEE rinden homenaje al labor, al esfuerzo y a la constancia a través del ciclo de charlas con el tema ―Mujeres del siglo XXI‖. Cueva de Ayora‖, la Unidad Educativa ―San Francisco de Asís‖, el Colegio Ibe- roamericano, el Colegio Experimental ―Pio Jaramillo Alvarado‖ y la Unidad Edu- cativa ―Santa Mariana de Jesús‖. Mediante videos acerca de IEEE, WIE y la Rama Estudiantil IEEE – UTPL se reconoció el papel de la mujer en este siglo y los logros de épocas pasadas, con la finalidad de crear espacios para el intercambio de experiencias y motivar a la juventud a optar por nuevas propuestas estudiantiles. El día viernes 20 de marzo del 2009 en el Centro de Convenciones de la Universi- dad Técnica Particular de Loja se llevó a cabo el ciclo de charlas con el tema ―Mujeres del Siglo XXI‖ con la finalidad de dar a conocer a la ciudadanía lojana y en especial a los y las jóvenes de educación media, el importante roll que está desempeñando la mujer en diferentes ámbitos de la sociedad como en la investi- gación, la educación, la medicina, la cultura y la tecnología. Dentro de las exposiciones podemos recalcar los temas de: 1. La mujer y su roll en el ámbito de la Biotecnología a cargo de la Ing. Nataly Bailón, directora del Centro de De- sarrollo Celular y Molecular de la UTPL. 2. Ciencia y Tecnología: Un nuevo reto, que mediante una videoconferencia desde la ciudad de Quito la Dra. María expuso su temática desde su visión como directora de la Fundación Telemedicina Ecuador y directora de Servicios Médicos del Hospital de los Valles, Quito - Ecuador 3. Educación, motivación e ingeniería, a cargo de la Ing. María Chiok Guerra, Coordinadora del Grupo de Afinidad WIE en Latinoamérica y el Caribe (R9) y directora del Centro Internacional de Tecnologías, Desarrollo Empresarial y Liderazgo CITDEL, Lima - Perú 4. Mujeres líderes en el mundo global, tema que fue expuesto por la Arq. Inés Pazmiño Gavilanes, Directora del Instituto Nacional de Patrimonio Cultural del Ecuador. En este evento, participaron más de 400 asistentes entre estudiantes y profesionales de diferentes centro educativos como el Instituto Superior Tecnológico ―Daniel Álvarez Burneo‖ (ISTDAB), el Colegio Experimental ―‖Beatriz Cueva de Ayora‖, la Unidad Educativa ―San Francisco de Asís‖, el Colegio Iberoamericano, el Colegio Experimental ―Pio Jaramillo Alvarado‖ y la Unidad Educativa ―Santa Mariana de Jesús‖. Mediante videos acerca de IEEE, WIE y la Rama Estudiantil IEEE – UTPL se reconoció el papel de la mujer en este siglo y los logros de épocas pasadas, con la finalidad de crear espacios para el intercambio de experiencias y motivar a la juventud a optar por nuevas propuestas estudiantiles. A continuación podemos apreciar algunas fotos del evento:

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 103 Eduardo A. Suárez Rosales PRESIDENTE RAMA ESTUDIANTIL IEEE – UTPL eduardo.suarez@ieee.org edualejo77@gmail.com

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 104 CONCURSO DE DISEÑO EXPERIMENTAL DE FÍSICA El 29 de mayo del 2009 previo a la V Edición de la Feria de Ciencia Recreativa se realizo el Concurso de Diseño Experi- menta de Física, cuyo propósito es dar una motivación a los profesionales en formación de la Universidad Técnica Parti- cular de Loja (UTPL) a desarrollar proyectos que involucren varios aspectos importantes que caracterizan a un producto tecnológico y en este caso experimentos dirigidos a pedagogía infantil. Sin embargo la innovación tecnológica no solamente se halla valorada por la eficiencia de un producto sino también la influencia del mismo sobre el medio ambiente y su protección, partiendo desde el mismo hecho de que la materia prima para la elaboración de los proyectos presentados en este concurso deberían ser reciclables como un aporte a la conserva- ción del medio ambiente. Se presentaron alrededor de 23 proyectos con temas tan variados como prototipos de radios sin pilas, proyector de imáge- nes con material reciclado, guitarras eléctricas caseras, generadores eléctricos, robots seguidores de líneas, carros de ju- guete controlado por computadora, medidores de pulso, etc. Los tres primeros lugares recibieron premios de los auspiciantes del evento como National Instruments y Telconet S.A. de manera que la empresa privada también prestó su apoyo al concurso organizado por la Rama IEEE-UTPL, confiando en jóvenes emprendedores con ideas y proyectos nuevos. Ilustración1. Organizadores y proyectos ganadores

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 105 Ilustración2. Presentación de Proyectos Ilustración3. Proyecto ganador basado en materiales reciclables Cristian J. León Guarnizo cleo.1324@hotmail.com Eduardo A. Suárez Rosales eduardo.suarez@ieee.org

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 106 V FERIA DE FÍSICA RECREATIVA El día lunes 1 de junio, la Rama Estudiantil IEEE de la Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL) llevo a cabo por quinta ocasión, la actividad denominada Feria de Física Recreativa. Esta actividad tiene como finalidad la celebración del día internacional del niño, y, además el informar y crear espacios para que nuestra universidad a través de sus profesionales en formación den a conocer a la sociedad los proyectos que se realizan en la Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones. Este evento vincula a la niñez con el desarrollo de la ciencia y tecnología, sembrando en ella una semillita de curiosidad por la física aplicada en experimentos y demostraciones con el propósito de preparar próximas generaciones con futuros inge- nieros. Para la realización de este evento se contó con el apoyo de la empresa pública y privada, la Reina de Loja en conjunto con el Centro de Apoyo Social y Municipal de Loja (CASMUL) y los centros educativos secundarios de la localidad los mismos que presentaron proyectos de física, química, mecánica y robótica, todos ellos enfocados en pedagogía infantil. En este día el propósito marcado y cumplido por IEEE y demás colaboradores; fue regalar a la niñez en su día, un espacio para el entretenimiento y diversión, un espacio para el arte, la música y la ciencia; el ambiente ideal para el desarrollo de las jóvenes mentes lojanas, de cuya evolución estamos seguros surgirán los proyectos y las ideas que enrumben a nuestra ciudad y a nuestro país a días mejores. Cristian J. León Guarnizo cleo.1324@hotmail.com Eduardo A. Suárez Rosales eduardo.suarez@ieee.org

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 107 PROYECTO IEEE TISP (Teacher In-Service Program) El proyecto denominado TISP (Teacher in Service Program) por sus siglas en inglés, es un programa de capacitación a docentes de educación media que tiene por objetivo implementar nuevas técnicas y métodos de enseñanza-aprendizaje enfocado a la demostración y aplicación de los conceptos básicos de ingeniería como física, matemática y otras disciplinas tec- nológicas. Ilustración 1 Afiche publicitario TISP-IEEE La Rama Estudiantil de IEEE – UTPL ha tomado la iniciativa de implementarlo en la ciudad de Loja, y ha elegido dos de los más importantes colegios de nuestra localidad para ponerlo en marcha, Colegio Fiscomisional ―San Francisco de Asís‖ y el Colegio Experimental ―Adolfo Valarezo‖. La respuesta de los docentes del área de Físico – Matemática de los respectivos colegios fue muy favorable, su participación y entusiasmo se vio reflejado en cada uno de los talleres cumpliendo satisfactoriamente los objetivos propuestos de este proyecto. Sin olvidar que esta iniciativa fue promocionada a ejecutarse y desarrollarse análogamente a las actividades que se realizan en las asignaturas que se imparten en estas instituciones, sin embargo se presentaron por parte de los docentes adaptaciones a estos temas impartidos. Los dos planes de lección seleccionados fueron: ―Equilibrio Rotacional: una cuestión de equilibrio‖ en donde se desarrollan temas como vectores, momento de fuerza, diagrama de cuerpo libre, ecuaciones simultáneas, resoluciones por determinan- tes y fuerzas; y además el tema de ―Construye tu propio brazo robótico‖ en donde se aplican conceptos de diseño, transferencia de energía, diseño tecnológico, movimiento y fuerzas. El trabajo se desarrolló en grupos de tres personas y se entregó el material de contenidos y objetivos (bibliografía), para que con los materiales entregados (recursos) logren cumplir con todos los retos planteados. Los recursos son fáciles de adquirir ya que son material oficina que pueden llegar a suplir a los complejos instrumentos de laboratorio; como pinzas, ligas, hilo, clips, lápices, bandas elásticas, cartón, etc. que manipulados correctamente brindan toda la ayuda para fundamentar los conceptos físicos y matemáticos.

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 108 Ilustración 2 Materiales empleados (derecha), grupo de trabajo en brazo robótico (izquierda). Construye tu propio brazo robótico Los docentes diseñan y construyen un modelo de brazo robótico, con un conjunto de artículos de uso cotidiano, con el objetivo de que el brazo pueda levantar algunos objetos como un vaso, un lapicero y recipiente lleno. Trabajando en equipos de tres o cuatro docentes, explorarán sus aptitudes para el trabajo eficaz en equipo, a la vez que aprenderán conocimientos básicos de la mecánica robótica. Ilustración 3 Docentes desarrollando el taller de Brazo Robótico

EVENTOS EET-UTPL >IEEE-UTPL< Página 109 Ilustración 4 Taller de ―Equilibrio Rotacional‖ desarrollado en el Colegio Experimental ―Adolfo Valarezo‖. Este proyecto tiene una visión más amplia, en el futuro se quiere llegar a todas las instituciones de nuestra localidad con la finalidad de que el docente tenga herramientas prácticas y novedosas para la enseñanza de materias técnicas como ma- temática, física, y mecánica. Ilustración 5 TISP en la Unidad Educativa ―Adolfo Valarezo‖ del área de Físico-Matemática Concluyo el presente informe indicando que las entidades educativas no universitarias a quienes se impartió las capacita- ciones motivadas por el enfoque diferente que se ha dado a la enseñanza extendieron una invitación a seguir promoviendo estos talleres y solicitaron participar de las próximas actividades que tenga planificada la Rama IEEE-UTPL que involucre a su institución. Cristian Javier León Guarnizo cjleon@utpl.edu.ec cleo.1324@gmail.com La gran lección es que para alcanzar un objetivo hay varias formas de lograrlo.

EVENTOS EET-UTPL >EET-UTPL< Página 110 DÍA INTERNACIONAL DE LAS TELECOMUNICACIONES Y DE LA SOCIEDAD DE LA INFORMACIÓN 09 Del 11 al 15 de Mayo se conmemoró el DIA INTERNACIONAL DE LAS TELECOMUNICACIONES Y DE LA SOCIEDAD DE LA INFORMACION 09 con una serie de conferencias y eventos desarrollados en el Campus de la UTPL. Se tuvo la presencia de expositores de la Superintendencia de Telecomunicaciones: el Ing. Fabián Brito Intendente Regio- nal Sur de la SUPERTEL con el tema del CIR (Centro de Información y Reclamos) y el Control de los Servicios de Tele- comunicaciones, el Ing. Fabián Jaramillo- Superintendente de Telecomunicaciones del Ecuador con su exposición acerca de la tendencia de Televisión Digital y el proceso que está llevando la entidad para elegir el estándar adecuado y el Ing. Fernando Santillán, quien dio la conferencia sobre la Protección a los niños en el Cyber Espacio. Los docentes y estudiantes de la EET pudimos ser participes de dichas conferencias a cargo de la SUPERTEL, en donde el conocimiento y experiencia de los expositores aportaron información relevante sobre las regulaciones que esta llevando la entidad con respecto a servicios, redes y mercados de Telecomunicaciones. También se trató del boom de Televisión digital en el mundo y el proceso de elección y pruebas que se está realizando con cada uno de los estándares en el país para poder tomar la decisión más adecuada. Entre otras actividades se efectuaron demostraciones del equipo móvil que maneja la SUPERTEL para monitorear y vigi- lar el correcto uso del espectro radioeléctrico según las concesiones asignadas a los diferentes medios (telefonía, televi- sión, mensajería, radiodifusión, etc.) Andrea Castillo Carrión EDITORA EN CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec

EVENTOS EET-UTPL >CONFERENCIA-EET< Página 111 CONFERENCIA: ―Procesamiento de imágenes aplicado a instrumentación‖ El pasado 3 de Junio se tuvo la visita del Ingeniero Raúl Segarra, el cual nos brindó una conferencia referente a ―Visión Artificial‖ basada en PCs, en la que se pudo apreciar el procesamiento de imágenes, la eficiencia de algunos dispositivos de National Instruments para las aplicaciones de instrumentación y automatización así como la ayuda que presentan las cámaras para dar a los computadores la capacidad de ―ver‖ y corregir los errores con la ayuda del software de LabVIEW que todos conocemos. Andrea Castillo Carrión EDITORA EN CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec

EVENTOS EET-UTPL >SEMINARIOS EET< Página 112 7mo Seminario Internacional “Experiencias y tendencias en telecomunicaciones TV DIGITAL Y SOCIEDAD‖ El 4 y 5 de Diciembre del 2008 se desarrolló en la ciudad de Cuenca un Seminario Internacional para iniciar el proceso de adopción de estándares para Televisión Digital en donde estudiantes de la EET estuvieron presentes y conocieron de las nuevas iniciativas de la SU- PERTEL para mejorar los servicios de Televisión y de la tendencia mundial por la digitalización. En el mismo, los diferentes representantes de los Estándares de TV Digital expusieron a nuestro país las ventajas de los diferentes tipos de tecnología para poder escoger la mejor opción que será aplicada en el país. Dentro de nuestra profesión, este paso de digitalización abrirá fuentes de empleo para la instalación de los equipos y diseño de posibles nuevas redes, aún es un proceso largo hasta optar por el estándar óptimo pero es una ventaja para poder prepararnos y afianzar nuestros conocimientos. Ilustración1. Representantes de la EET en el Seminario de TV Digital Andrea Castillo Carrión EDITORA EN CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec

EVENTOS EET-UTPL >SEMINARIOS EET< Página 113 Jornadas de Sistemas de Telecomunicación (JST) Ilustración1. Representantes de la EET en las Jornadas de Sistemas de Telecomunicación Las Jornadas de Sistemas de Telecomunicaciones (JST) desarrollada en Cuenca trató temas referentes a las Telecomu- nicaciones, voz IP, TV Digital, diseño de antenas panel, entre otros con la presencia de expositores internacionales, en donde nuestros compañeros pudieron conocer de mejor manera ciertas pautas de los diferentes campos en los que podemos incursionar como profesionales. Andrea Castillo Carrión EDITORA EN CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec

EVENTOS EET-UTPL >VISITAS TÉCNICAS EET< Página 114 Visita Técnica a la Hidroeléctrica de San Francisco Ilustración 1 y 2. Representantes de la EET en Hidroeléctrica de San Francisco La visita desarrollada en el mes de Febrero del presente año a la Hidroeléctrica de San Francisco por estudiantes de la EET y Docentes Investigadores ayudó a conocer el manejo de los recursos hídricos para la generación de energía así como los equipos utilizados. El mantenimiento, vigilancia, y proceso de la transformación de la energía fueron puntos relevantes y de interés por parte de nuestros compañeros. Andrea Castillo Carrión EDITORA EN CORTOCIRCUITO aecastillox@utpl.edu.ec

EVENTOS EET-UTPL >VISITAS TÉCNICAS EET< Página 115 Visita Técnica a las Antenas Ilustración1. Representantes de la EET en las antenas del Cerro Guachichambo Ilustración2. Antenas instaladas en el Cerro Guachichambo En este ciclo se desarrolló la acostumbrada visita a las ―antenas‖ dirigida por el Ing. Marco Morocho a los alumnos que cursan la materia del mismo nombre, en la cual se pudo apreciar las torres y equipos de los diferentes medios de comuni- cación de la localidad y provincia así como las antenas que ayudan a enlazarnos con el país y el mundo, con ello se puede conocer más de cerca las diversas aplicaciones y utilidad de nuestra profesión en beneficio de la sociedad y el progreso de las comunicaciones.

En CORTOCIRCUITO >EDICIÓN 18< Página 116 blogs.utpl.edu.ec/cortocircuito www.utpl.edu.ec/eet Av. Marcelino Champagnat Telf.:(593-7)2570275, ext: 2656 Fax: (593-7)2585978 Ap.: 11-01-608 Loja—Ecuador

Cortocircuito Nº 18 UTPL

by Romeo Luna

Accessibility

Upload Details

Usage Rights

Statistics