Contenido: En el presente trabajo se expone el análisis, diseño, desarrollo e implementación de un sistema de adquisición de datos provenientes de sensores varios, para instalarse y utilizarse en diferentes vehículos Aéreos de la FAA, a través de un microcontrolador ARM® Cortex®-R4F CPU que satisface normas de seguridad crítica, tales como IEC 61508, ISO 26262 y DO-178 (a nivel Software). Los sensores son: un GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite), una IMU (Unidad de Medición Inercial) y sensores de presión atmosférica y temperatura. El microcontrolador ARM fue montado sobre una placa de desarrollo denominada CIAA-Safety y su programación fue realizada bajo el formato BAREMETAL, es decir, sin Sistema Operativo en Tiempo Real.

Contenido: En este trabajo se presenta un conjunto de técnicas bien conocidas definiendo un método automático para determinar los sonidos fundamentales en un fonocardiograma (PCG). Mostraremos una red neuronal recurrente capaz de segmentar segmentar un fonocardiograma en sus principales componentes, y una forma muy específica de extraer frecuencias instantáneas que jugarán un importante rol en el entrenamiento y validación del modelo propuesto. Más específicamente, el método propuesto involucra una red neuronal Long Short-Term Memory (LSTM) acompañada de la Transformada Sincronizada de Fourier (FSST) usada para extraer atributos en tiempo-frecuencia en un PCG. El presente enfoque fue evaluado con señales de fonocardiogramas mayores a 5 segundos y menores a 35 segundos de duración extraı́dos de bases de datos públicas. Se demostró, que con una arquitectura relativamente pequeña, un conjunto de datos acotado y una buena elección de las características, este método alcanza una eficacia cercana a la del estado del arte, con una sensitividad promedio de 89.5%, una precisión promedio de 89.3% y una exactitud promedio de 91.3%.

Contenido: Una de las herramientas más usadas en la óptica es el trazado de rayos ya que es la herramienta fundamental para el diseño de todo instrumento óptico. En este trabajo se analizan las sucesivas deformaciones que un haz cilíndrico (modelo a primer orden de un haz colimado) y un haz cónico (modelo a primer orden de un haz divergente o convergente), que inciden normalmente sobre una placa planoparalela de cristal uniaxial, sufren a medida que van atravesando las distintas interfaces. Esto se hace siguiendo el camino de cada rayo incidente sobre la primera interfaz. El trazado de rayos para los rayos ordinarios es igual al trazado de rayos en medios isótropos. El trazado de rayos extraordinario, en cambio, presenta más dificultad ya que los rayos no están contenidos en el plano de incidencia y no coinciden con las normales a los frentes de onda. Se analizan también la pérdida de simetría de revolución de los haces y la formación de las sucesivas imágenes.

Contenido: En este trabajo se presentan mediciones que revelan cambios en la respuesta en frecuencia de un fotodetector tipo PIN debida al cambio en la intensidad de la luz que llega al detector. En particular, se observan dos efectos a altos niveles de iluminacion: el ancho de banda del detector disminuye y se modifica su respuesta de fase. Para bajas intensidades el ancho de banda sigue una ley de potencias con exponente -1 con la corriente media del fotodetector, pero, para alta iluminacion, el exponente tiende a -0,5.

Contenido: Un sensor Hall integrado fue diseñado y fabricado en un proceso CMOS ONC5N/F de 0.5μm provisto por MOSIS. Dentro del mismo, cuatro placas Hall con distintas geometrías fueron integradas con el objetivo de analizar su sensibilidad y resistencia desde -40°C hasta 165°C. Dentro del mismo chip también se integraron y diseñaron un amplificador y un sistema de rotación de corriente para remover su offset. Los resultados muestran una mayor sensibilidad en la placa Hall con forma de cruz y un comportamiento lineal del sensor dentro de su rango de operación.

Contenido: Este artículo presenta una implementación del método de línea de transmisión/reflexión para determinar las propiedades electromagnéticas intrínsecas de materiales desconocidos con permeabilidad magnética relativa distinto de uno. Con un analizador vectorial de redes (AVR), los coeficientes de dispersion de la energía transmitida y reflejada se miden simultáneamente para extraer la permitividad eléctrica relativa y la permeabilidad magnética relativa. La tecnica de extracción clásica de Nicolson-Ross-Weir en el dominio de la frecuencia es explicada extensamente y presentada tal que las ecuaciones pueden ser fácilmente implementadas mediante el Software libre GNU OCTAVE. El desfasaje en los planos de referencia y las mediciones de calibración del conector, son realizadas por un AVR de bajo costo sin la funcion de incorporación. Una línea de transmisión coaxil con conectores N hembra es usada por su bajo costo, con el porta muestras de fácil construcción. El procedimiento de medición es válido desde 2 MHz a 6 GHz, mientras que los resultados preliminares se muestran en el rango de 1 a 6 GHz. El artículo también comenta acerca de la preparación de la muestra, especialmente el espesor del material.

Contenido: Gran parte de las aplicaciones electrónicas requieren de números pseudoaleatorios, en general, para mejorar su funcionamiento. Tal es el caso de los sistemas de encriptación, codificación y modulación digital. Si, además, los números pseudoaleatorios varían dinámicamente su función densidad de probabilidad (PDF) es posible potenciar el efecto causado. En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un circuito capaz de entregar números pseudoaleatorios que varían su PDF en el tiempo. Para ello, se utilizan como base mapas caóticos, los que son diseñados según las PDF deseadas. Luego, la implementación se realiza mediante Reconfiguración Parcial Dinámica (RPD) la cual permite modificar, en tiempo de ejecución, parte del circuito para variar la PDF de la salida generada.

Contenido: El presente trabajo describe el diseño e implementación del hardware y software de un sistema de adquisición y procesamiento de datos de una estación meteorológica. El hardware del sistema está basado en el ESP32 de Espressif Systems y una serie de módulos comerciales de bajo costo para suplir las funcionalidades de RTC (real time clock), la conexión vía ethernet, el almacenamiento interno y la conexión vía RS485. Aprovechando la disponibilidad de Wi-Fi embebida en el ESP32, el sistema se comunica con una computadora personal, donde un software hecho a medida permite realizar ajustes al sistema y visualizar gráficamente los datos. Los resultados obtenidos permitieron poner en funcionamiento la estación meteorológica WS501-UMB de la empresa Lufft que carecía del data logger, en la actualidad el sistema está siendo utilizado por el Instituto de Ingeniería Agrícola de Cuba.

Contenido: En los últimos años, los vehículos aéreos multirotores han ganado popularidad tanto en productos de consumo como en aplicaciones profesionales. La seguridad es una de las principales preocupaciones durante la operación y diferentes enfoques a la tolerancia a fallas se han propuesto y continúan desarrollándose. Para que un sistema de control maneje situaciones fuera de lo nominal, las fallas deben detectarse e identificarse adecuadamente, por lo tanto, se requiere un algoritmo de detección e identificación de fallas. Además, el lazo de control debe modificarse en consecuencia para hacer frente a cada falla de la mejor manera posible. Estos algoritmos generalmente se ejecutan en la computadora de vuelo de bajo nivel del vehículo, lo que le impone una gran carga computacional adicional. En este trabajo se utiliza un módulo de detección e identificación de fallas para evaluar su impacto en términos de tiempo de procesamiento adicional en una computadora de vuelo basada en el microcontrolador Cortex-M3. Si bien se puede ejecutar una versión altamente optimizada del algoritmo, aún sugiere posibles limitaciones de hardware para expandir las capacidades del sistema. La evaluación del mismo módulo en un diseño de computadora de vuelo mejorado basado en un microprocesador Cortex-M7 muestra una huella significativamente reducida en el rendimiento general, lo que permite agregar un método aumentado para una detección de fallas más rápida.

Contenido: En este trabajo se presenta el diseño de un autopiloto para pequeños vehículos autónomos. El trabajo está enfocado principalmente en la arquitectura del sistema, pero se presentan también algunos detalles del firmware desarrollado para el autopiloto. En particular, el firmware incluye el paquete rosserial, que permite una conexión simple con ROS (Robot Operating System), resultando beneficioso para diversas aplicaciones.El desarrollo se valida experimentalmente en un vehículo aéreo no tripulado (UAV 1) del tipo multi-rotor y en un vehículo acuático de superficie (ASV 2). Estos vehículos han sido desarrollados por nuestro grupo, y en este trabajo puede encontrarse información sobre estos proyectos, lo cual puede ser de utilidad para los interesados en el desarrollo de UAV o ASV.

Contenido: Los inmunoensayos ópticos requieren de sistemas de medición capaces de distinguir la luz de la fuente láser, utilizada para iluminar el ensayo, de aquella generada por las partículas contenidas en el mismo (fluorescencia). El principal desafío es que la luz usada para excitar la muestra es varios órdenes de magnitud más intensa que la generada por fluorescencia. Usualmente, se utilizan filtros ópticos y fotodiodos de juntura simple. La sensibilidad de estos esquemas se encuentra limitada por el desempeño del filtro. En este trabajo se presenta el diseño de un circuito integrado de lectura que incorpora fotodiodos de doble juntura, lo que permite la medición de ambas fuentes de luz en simultáneo. A partir de simulaciones, se demuestra que este enfoque lograría un mejor límite de detección que el esquema basado en fotodiodos de juntura simple de igual área. Además, la integración del circuito de lectura y los fotoreceptores en un mismo chip, favorecería la miniaturización y portabilidad del sistema para aplicaciones biomédicas como en dispositivos Point-of-Care (POC).

Contenido: Este artículo presenta aspectos técnicos relacionados con el diseño de estaciones de carga rápida de vehículos eléctricos livianos menores a 1,5 toneladas, pertenecientes al nivel 3 y modo de carga 4 en corriente continua según la norma EN 61851, en el marco del estándar IEEE ST 2030.1.1-2020, IEEE Std 1547-2018 e IEC 61000- 3-4 . En relación con el diseño de la estación de carga este artículo abarca únicamente lo relacionado al manejo de la energía “sistema de conversión de energía”, que incluye los dispositivos de procesamiento de energía (semiconductores, filtros de línea, elementos pasivos).

Contenido: En este artículo se presenta el diseño e implementación de un equipo capaz de generar filamento plástico apto para uso en impresoras 3D a partir de botellas descartables de plástico PET. Se buscó desarrollar un dispositivo de fácil implementación, económico y que sea simple de controlar con el fin de ser utilizado en centros educativos por personas sin una amplia experiencia previa. Además, se aporta información referida a la impresión 3D y al reciclaje de plásticos.

Contenido: El presente trabajo detalla las etapas en el diseño y la evolución de un datalogger y su software asociado, desarrollados en el marco de un Proyecto orientado al relevamiento y procesamiento de datos de potencial eólico con fines energéticos mediante herramientas de acceso libre. El presente proyecto se ha enfocado en el desarrollo y ensayos de desempeño de un equipo de tecnología propia, que busca equiparar en prestaciones a los disponibles en plaza. Para el diseño del equipo, se han examinado las capacidades y el funcionamiento general de equipos disponibles comercialmente con la finalidad de establecer las características generales que debe tener el prototipo. Se analizaron las particularidades requeridas en el procesamiento de la información del potencial eólico para la producción de energía eléctrica. Se ha desarrollado un conjunto de hardware y sistema web alojado en un servidor propio que operan coordinadamente para cumplir las funciones propuestas.

Contenido: Este trabajo trata del desarrollo de un sistema destinado al registro de sonido holofónico y a la obtención de parámetros acústicos biaurales que caracterizan la percepción espacial del sonido. En la primera parte se presenta la implementación de un prototipo de maniquí acústico de bajo costo, simulador de cabeza y torso (HATS), al que se le analizaron sus características antropométricas y sus respuestas en frecuencia. En la segunda parte se describen los algoritmos desarrollados para procesar los datos medidos a través del HATS. Finalmente se muestras algunos resultados calculados con el sistema desarrollado y se los compara con los obtenidos mediante un software comercial. Las aplicaciones del sistema de medición desarrollado son varias, entre ellas pueden mencionarse: el registro de sonidos 3D, el cálculo de parámetros subjetivos en acústica de salas, o la medición de dosis de ruido para evaluar el daño auditivo de las personas expuestas a ruido a través de auriculares.

Contenido: Este proyecto consistió en el diseño, implementación y calibración de un sistema de registro de variables del funcionamiento de un equipo de refrigeración. Se buscó contar con parámetros para el análisis de eficiencia y establecimiento óptimo del ciclo de trabajo. El sistema de medición se implementó en un circuito de refrigeración del Laboratorio de Termodinámica de la FACENA-UNNE, teniendo en cuenta las condiciones normales de trabajo.

Contenido: En los últimos años han aumentado considerablemente las investigaciones en el campo de las neurociencias y el comportamiento. En este trabajo se expone el diseño e implementación de un sistema de detección y registro automático de parámetros de pruebas experimentales en modelos murinos. La solución tecnológica desarrollada permite asociar el funcionamiento del equipo con una interfaz que facilita a los usuarios la realización de ensayos experimentales, el análisis y el seguimiento de los resultados de manera sencilla y eficiente.

Contenido: Los láseres pueden operar en dos regímenes: modo continuo ó pulsado. En los casos más simples, el modo continuo se corresponde a haces monocromáticos con distribución de amplitudes gaussiana (es un haz limitado en el espacio); mientras que el modo pulsado corresponde a haces policromáticos con distribución gaussiana de frecuencias (pulso limitado en el tiempo).Cuando los haces pulsados se reflejan y refractan en diferentes tipos de interfaces, sufren distorsiones peculiares que tienen cierto paralelismo con los encontrados para haces limitados en el espacio. Estos efectos, como se muestra en un trabajo anterior, corresponden al retardo de tiempo (primer orden) y al cambio de ancho de pulso (segundo orden).Las distorsiones están claramente limitadas por el principio de causalidad y su interpretación, aunque no es directa, emerge claramente cuando los campos asociados se expresan en magnitud y fase. Pero como las expresiones analíticas no son simples (incluso en el caso de que el pulso se transmita a través de una capa única de material lineal, homogéneo, isotrópo y transparente) se hace difícil resolver el problema inverso.En este trabajo, presentamos un desarrollo analítico alternativo que hace posible determinar explícitamente estos efectos de distorsión cuando un pulso incide normalmente en una capa isotrópica transparente sumergida en un medio de características análogas.

Contenido: Los sistemas de control basado en lógica difusa (FLC, Fuzzy Logic Controller) poseen ventajas, ya que no requieren modelado matemático y además son útiles cuando se necesita del conocimiento de un experto para el manejo de datos imprecisos. Resulta interesante para la implementación de un FLCs la utilización de la tecnología FPGA. Esta tecnología presenta ventajas respecto a la velocidad de procesamiento, consumo de potencia, flexibilidad de diseño y reconfiguración. Este trabajo presenta una herramienta basada en HLS para generar FLCs sobre FPGA. Durante su desarrollo también se analizaron las directivas de síntesis con mayor impacto sobre la performance de los algoritmos. Además se desarrollaron tres problemas de lógica difusa para verificar el funcionamiento de la herramienta.

Contenido: En este artículo se presenta el análisis de la etapa analógica de un receptor de campo magnético para frecuencias extremadamente bajas (ELF). Se describen detalles sobre la caracterización y modelado de la antena utilizada, así como el comportamiento en frecuencia del sistema. Para lograr una mayor sensibilidad, se fabricó una bobina con una inductancia considerablemente alta (800 H), además de una etapa de amplificación de alta ganancia (88 dB). Se definió un modelo de circuito equivalente para la antena y se determinaron sus elementos parásitos mediante mediciones de laboratorio y aproximaciones computacionales. El sistema de adquisición tiene una etapa de digitalización con una frecuencia de muestreo de 100 Hz. Para estudiar su comportamiento frente a posibles efectos de aliasing, se realizó un análisis de la etapa analógica en el dominio de la frecuencia determinando las condiciones óptimas de funcionamiento. Las pruebas de campo del equipo se llevaron a cabo en las sierras de Villa Alpina, Córdoba, Argentina. Teniendo en cuenta que el sistema fue diseñado para la medición y estudio de fenómenos electromagnéticos naturales en la banda ELF, se han logrado detectar con éxito las primeras seis resonancias de Schumann.

Contenido: E-SIC es un algoritmo diseñado para la sincronización de relojes en controladores embebidos a través de una red local (LAN) con tecnologı́a 802.11 (WI-FI). Dicho algoritmo esta basado en el algoritmo SIC que sincroniza frecuencia entre relojes suponiendo la simetrı́a en los caminos de ida y retorno de los mensajes. Al utilizar una ventana de tiempo histórica y la moda como herramienta de estimación, el algoritmo E-SIC logra sincronización entre dispositivos con una exactitud mejor que dos milisegundos sin necesidad de hardware extra.

Contenido: Presentamos en primer lugar una reseña de dos populares clases de métodos de estimación de sincrofasores. Ellas son la clase de métodos basados en la transformada de Fourier discreta (DFT) y la transformada de Taylor-Fourier (TFT), que surgen de un modelo de fasor constante y polinómico, respectivamente. Se exponen las limitaciones de estos métodos, que surgen por los propios modelos asumidos, lo cual los hace poco apropiados en situaciones donde el fasor no puede representarse en términos tan simples. Este problema puede resolverse con los estimadores basados en optimización convexa semi-infinita (CSIP), un enfoque novedoso que también es descripto. En particular, enfatizamos las restricciones asociadas con las situaciones más críticas para los métodos basados en modelos, mostrando cómo controlar precisamente el desempeño de los estimadores en dichos casos. Finalmente, mostramos que los estimadores DFT y TFT son instancias particulares del estimador CSIP, de modo existe una conexión entre estos dos enfoques aparentemente diferentes. Esto abre la puerta para futuros análisis y desarrollos.

Contenido: Las redes inalámbricas de sensores inteligentes tradicionales trabajan con datos escalares como temperatura o humedad, debido a que poseen fuertes restricciones de ancho de banda y consumo de energía. Sin embargo, en los últimos años, los avances tecnológicos han permitido un crecimiento significativo del uso de estas redes para procesamiento y transmisión de señales complejas como audio, video o vibraciones. En este trabajo se reporta el desarrollo de una plataforma flexible para nodos sensores capaces de medir, procesar, almacenar y transmitir inalámbricamente distintas variables físicas. El diseño de estos nodos permite su adaptación para el uso en aplicaciones que requieran mediciones y procesamiento de señales de complejidad diversa. Asimismo, los nodos permiten la transmisión inalámbrica de la información obtenida a partir del procesamiento local de las señales mencionadas. Finalmente, como caso de estudio se describe la adecuación de la plataforma para la medición de vibraciones en puentes carreteros.

Contenido: Dentro del diseño digital de lógica programable se cuenta con una gran cantidad de herramientas de software, sin embargo se observa que existe la necesidad de disponer de mayores facilidades para los usuarios de estos sistemas. Los principios necesarios de usabilidad pueden ser provistos por los lenguajes de programación visual. Por otro lado, para generar código VHDL o Verilog sintentizable en una FPGA a través de un sistema visual coherente, es necesario superar múltiples inconvenientes. En este trabajo se presenta una nueva herramienta visual para el diseño de circuitos electrónicos digitales.

Contenido: Un control parasitario eficiente permite reducir pérdidas significativas en la agroindustria. Los métodos actuales con los que se realiza este tipo de controles imponen costos y demoras. Por ello, se propone el desarrollo de un dispositivo portátil que automatice esta tarea. En este trabajo se presenta la implementación hardware de un algoritmo de conteo automático de huevos de parásitos utilizando síntesis de alto nivel. Los resultados demuestran la factibilidad de la implementación, con un 87% de precisión operando a una tasa de hasta de 65 frames por segundo y una ocupación de LUTs menor al 45%, considerando dos kits comerciales (PYNQ-Z1 y ULTRA96V2).

Contenido: El trabajo presenta el diseño e implementación de un generador de señales moduladas en fase, el cual permite variar en un amplio rango sus parámetros de transmisión. Se buscó que el circuito final utilice una mínima cantidad de recursos de la FPGA. Esto fue posible ya que el diseño desarrollado almacena un cuarto de ciclo de la portadora, luego la lógica de control decide cuáles muestras tomar para obtener la frecuencia y cantidad de ciclos por dato establecidos, permitiendo una gran variación. También es configurable la potencia de salida de la señal. Además, el sistema desarrollado permite recibir los datos a través de una entrada externa o los genera en forma interna mediante un generador de números pseudo aleatorios (PRNG). El circuito se implementó mediante una FPGA (Field Programmable Gate Array) y un conversor digital analógico (DAC). 

Contenido: ANTop (Adjacent Network Topology) es un protocolo distribuido y descentralizado para redes ad-hoc. Está basado en un hipercubo para el espacio de direccionamiento, donde se asegura la adyacencia de las direcciones de los nodos, lo cual permite que protocolos de ruteo glutones encuentren la ruta óptima. Un mecanismo distribuido, que establece una analogı́a entre los nombres reales y las direcciones de red, es implementado usando tablas distribuidas de hash. En este trabajo nosotros estudiamos los problemas de partición y mezcla, con el fin de completar las funcionalidades de ANTop, y proveer una implementación en sistemas Linux.

Contenido: El objetivo de este trabajo es el estudio de un método de pre-procesamiento de los datos medidos por un tomógrafo optoacústico bidimensional para reducir o eliminar los artefactos introducidos por la escasa cantidad de detectores en el sistema experimental y el acotado ancho de banda de estos. Para esta tarea, se utilizó una red neuronal profunda generativa adversaria y se comparó su rendimiento con una red neuronal de referencia U-Net. En la mayoría de los casos de testeo realizados, se encontró una leve mejora aplicando la red propuesta al medir la correlación de Pearson y la relación señal a ruido piso entre la imagen reconstruida producto de los datos procesados por el modelo y la imagen de alta resolución de referencia.

Contenido: La acústica es una ciencia intrínsecamente interdisciplinaria que ha modificado su forma de enseñanza en las últimas décadas. Actualmente en la educación superior su enseñanza resulta variada y aún contrapuesta, aplicando métodos como clases magistrales teórico-prácticas hasta el aprendizaje basado en problemas donde el estudiante es protagonista fundamental de su propio aprendizaje, ya que la indagación realizada por el alumno lidera dicho proceso. Al mismo tiempo, los nuevos paradigmas de la educación superior priorizan las habilidades de investigación de los estudiantes. Este documento describe dos ejemplos de investigación guiada, innovación pedagógica aplicada en la asignatura Fundamentos de Acústica y Electroacústica de la Universidad Tecnológica Nacional, evidenciando resultados favorables en el proceso de aprendizaje.

Contenido: Se presenta un método para el diseño de transformadores de pulsos de alta potencia basado en consideraciones analíticas que conducen a ecuaciones de dimensionamiento que permiten el proyecto en un solo un paso, que puede mejorarse luego mediante iteración. Se incluye un ejemplo de procedimiento de diseño de transformador utilizado en un generador de pulsos para electroporación.