Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires: Elektron
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Desarrollo de un simulador óptico de detonación de cordones detonantes basado en FPGA
Get PDFThis work presents the most important aspects of the development of an FPGA-based optical simulator system that allows the generation of luminous signals in the visible spectrum range. In addition, the instrument allows the generation of time patterns. With these features, the system can be used to calibrate a Velocity of Detonation (VOD) meter of detonating cords used in the mining industry, based on the point-to-point measuring method. It comprises an FPGA device that enables the implementation of an easily scalable multichannel system and a microcontroller that manages the user’s interface. This instrument was developed in response to a request from a detonating cords manufacturing company for a device to calibrate a VOD meter developed by the Faculty of Engineering - UNCPA, in a previous phase of this project.En este trabajo se presentan los aspectos más importantes del desarrollo de un sistema simulador óptico, basado en FPGA, que permite generar señales luminosas en rango del espectro visible. Además, el equipo permite generar patrones de tiempo. Con estas condiciones el sistema puede utilizarse para contrastar un medidor de velocidad de detonación (VOD) de cordones detonantes usados en la industria minera, basado en el método de medición punto a punto. El equipo comprende un dispositivo FPGA que permite la implementación de un sistema multicanal, fácilmente escalable y un microcontrolador que maneja la interfaz de usuario. Este dispositivo fue desarrollado en respuesta al requerimiento de una empresa fabricante de cordones detonantes, para disponer de un dispositivo para realizar el contraste de un instrumento medidor de VOD desarrollado por la Facultad de Ingeniería - UNCPBA, en una fase previa a este proyecto
Topología Daisy Chain en FPGA para modernización naval: implementación y extensión con ARP
Get PDFOperational consoles, human-machine interfaces implemented in Surface Units of the Naval Fleet Command, facilitate the visualization of critical data and system management through operator command input. However, their operability and upgrade potential are restricted by dependence on proprietary hardware. This report describes a component of a broader project whose purpose is to replace the "Optronic Sensor Control Console" (CCSO) with a commercial computer (PC). This modernization seeks to adapt the system to new operational demands, enable the incorporation of new functionalities, and eliminate dependence on proprietary components. This article specifically addresses the operational logic of a Daisy Chain topology, used as an interconnection strategy between devices. Its concept, digital implementation in VHDL, and validation through a SystemVerilog testbench are presented, highlighting its role in the proposed architecture.Las consolas de operaciones, interfaces de interacción humana implementadas en las Unidades de Superficie del Comando de la Flota Naval, facilitan la visualización de datos críticos y la gestión de sistemas mediante la entrada de comandos por parte de los operadores. Sin embargo, su operatividad y potencial de actualización están restringidos por la dependencia de hardware propietario. Este informe describe un componente de un proyecto más amplio cuyo propósito es sustituir la “Consola de Control de Sensor Optrónico” (CCSO) por una computadora comercial (PC). Esta modernización busca adaptar el sistema a nuevas demandas operativas, permitir la incorporación de nuevas funcionalidades y eliminar la dependencia de componentes propietarios. En este artículo se aborda específicamente la lógica de funcionamiento de una topología Daisy Chain, utilizada como estrategia de interconexión entre dispositivos. Se presenta su concepto, su implementación digital en VHDL y la validación mediante un testbench en SystemVerilog, destacando su rol en la arquitectura propuesta
Automatización de un túnel de viento para la calibración de anemómetros del Servicio Meteorológico Nacional
Get PDFIn this work, we present the development of an automated system for the calibration of anemometers using the wind tunnel of the National Meteorological Service. The system includes wind data acquisition from the sensors, communication, and wind speed control of the tunnel through a closed-loop PID controller, replacing the manual measurement system. This is complemented by the development of a user interface that facilitates configuration, real-time visualization, and uncertainty calculations. In this way, the wind sensor calibration process is optimized to meet the demands of the automatic stations network and the anemometer systems installed across the country.En este trabajo presentamos el desarrollo de un sistema automatizado para la calibración de anemómetros utilizando el túnel de viento del Servicio Meteorológico Nacional. El sistema incluye la adquisición de datos de viento de los sensores, la comunicación y el control de velocidad de viento del túnel mediante un controlador de lazo cerrado PID, reemplazando el sistema manual de medición. Esto se complementa con el desarrollo de software para una interfaz de usuario que facilita la configuración, visualización en tiempo real y cálculo de incertidumbres. De esta forma, se optimiza el proceso de calibración de sensores de viento para satisfacer la demanda de la red de estaciones automáticas y los sistemas de anemómetros instalados en el país.
Sistema de archivos para memorias flash embebidas del tipo NAND
Get PDFThis work presents the development and implementation of a file system for embedded NAND flash memories, aimed at dynamically configuring high-speed optical transceivers used in data center communication, based on a Copy-on-Write policy and optimized to provide minimal code overhead. The developed file system occupied a memory space of 3,084 bytes in ROM and 340 bytes in RAM.En este trabajo se presenta el desarrollo e implementación de un sistema de archivos para memorias flash embebidas del tipo NAND, desarrollado para configurar dinámicamente transceptores ópticos de alta velocidad utilizados en la comunicación entre centros de datos, está basado en una política de Copy-on-Write y optimizado para aportar mínima sobrecarga de código. El sistema de archivos desarrollado ocupó un espacio de memoria de 3.084 bytes en ROM y 340 bytes en RAM
Placa de expansión para portabilidad: batería, Bluetooth/WiFi/USB, SD e interfaz gráfica
Get PDFThe implementation of portability features in electronic prototypes requires the integration of multiple components for connectivity, data storage, power management, and user interfaces. Although these capabilities are available across various specialized development boards, there is currently no solution that integrates all of them into a single system. This work presents the design and experimental validation for the future implementation of an expansion board that includes Bluetooth, WiFi, and USB communication; local storage on a microSD card; an embedded user interface (display and buttons) and a cross-platform external application (PC/Android); battery charging with real-time state-of-charge (RSoC) measurement; and an algorithm for estimating remaining operating time. The system was validated under different operating conditions, demonstrating an RSoC measurement accuracy above 98% and enabling wireless communication for real-time data visualization. This board will facilitate the rapid development of portable prototypes in medical, IoT, and embedded system applications.La implementación de funcionalidades de portabilidad en prototipos electrónicos requiere la integración de múltiples componentes para conectividad, almacenamiento de datos, gestión de energía e interfaces de usuario. Si bien estas capacidades se encuentran disponibles en diversas placas de desarrollo especializadas, actualmente no existe una solución que las integre todas en un único sistema. Este trabajo presenta el diseño y validación experimental para la futura implementación de una placa de expansión que incluya comunicación Bluetooth, WiFi y USB, almacenamiento local en tarjeta microSD, interfaz de usuario embebida (display y botones) y aplicación externa multiplataforma (PC/android), carga de batería con medición del porcentaje de carga (RSoC) y algoritmo de estimación del tiempo de operación restante. El sistema fue validado bajo diferentes condiciones operativas, demostrando una precisión en la medición del RSoC superior al 98% y permitiendo una comunicación inalámbrica para graficar en tiempo real. Esta placa facilitará el desarrollo rápido de prototipos portátiles en aplicaciones médicas, IoT y sistemas embebidos
Evaluación acústica de la cabina audiométrica del CINTRA
Get PDFAudiometric booths are a fundamental component in conducting hearing assessment studies. They must meet strict interior background-noise requirements to ensure the validity of the evaluations performed. This work presents the methodology used to acoustically characterize —based on the interior noise levels— the audiometric booth of the Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA), UE CONICET–UTN. The study involved surveying sound pressure levels on different days and at various times, and comparing the measured values with the limits specified in the IRAM 4026:1986, ISO 8253-1:2010, and ANSI S3.1-1999 (R2008) standards. The results allow assessing the suitability of CINTRA’s booth for the reliable execution of audiological examinations.Las cabinas audiométricas constituyen un elemento fundamental en la realización de estudios destinados a evaluar la audición. Las mismas deben cumplir estrictas condiciones de ruido de fondo interior para garantizar la validez de las evaluaciones. Este trabajo presenta la metodología utilizada para caracterizar acústicamente —en términos de los niveles de ruido en su interior— la cabina audiométrica del Centro de Investigación y Transferencia en Acústica (CINTRA), UE CONICET–UTN. El estudio consistió en relevar los niveles de presión sonora en distintos días y horarios, y comparar los valores obtenidos con los límites especificados en las normas IRAM 4026:1986, ISO 8253-1:2010 y ANSI S3.1-1999 (R2008). Los resultados permiten evaluar la idoneidad de la cabina del CINTRA para la ejecución confiable de estudios audiológicos
Sistema de medición de presiones para calibración de sondas multiagujeros
Get PDFVelocity measurement is a central point in all experimental work in Fluid Mechanics, especially if one wants to analyze the wake behind objects inside a wind tunnel. One type of instrument available is the multi-hole probe that infers the velocity vector by measuring the pressure distribution at the tip of a specially designed tip. This work describes the design, construction and calibration process of a pressure acquisition system to measure the velocity vector in a subsonic wind tunnel.La medición de la velocidad es un punto central en todo trabajo experimental de Mecánica de Fluidos, principalemente si se quiere analizar la estela detrás de objetos dentro de un túnel de viento. Un tipo de instrumento disponible es la sonda multiagujeros que infiere el vector velocidad a partir de medir la distribución de la presión en el extremo de una punta especialmente diseñada. Este trabajo describe el proceso de diseño, construcción y calibración de un sistema de adquisición de presiones para medir el vector velocidad en un túnel de viento subsónico
Diseño y modelado de arreglos de antenas basado en metamateriales para sistema de comunicación de nanosatélite
Get PDFThe design and modeling of compact antenna arrays based on metamaterials for nanosatellite communication systems is presented. The main objective is to optimize performance at 2.45 GHz (S-Band). As a first step, a single coaxially fed antenna was designed on a Rogers RO4350B substrate (0.76 mm thick, εᵣ = 3.48). A unit cell with Minkowski fractal geometry was incorporated into the ground plane, and two opposite corners of the patch were truncated to induce right-hand circular polarization. Different antenna arrays were designed in 1×2 (47 × 100 mm), 1×4 (47 × 165 mm), and 2×2 (75 × 80 mm) configurations, all with the same thickness of 0.76 mm. The feeding networks were implemented using Wilkinson power dividers. These arrays enabled an increase in gain to 5.0 dBi, 7.3 dBi, and 5.9 dBi, as well as an improvement in axial ratio, while maintaining efficiencies between 79% and 87%. The useful bandwidths obtained (VSWR < 2, S₁₁ < -10 dB, axial ratio < 3 dB) were 20.7 MHz, 21.4 MHz and 31.1 MHz. The compact dimensions allow integration with the structure and subsystems onboard a CubeSat: the 1×2 and 2×2 arrays are compatible with a 1U format, while the 1×4 can be integrated into a 2U format.Se presenta el diseño y modelado de arreglos de antenas patch compacta basada en metamateriales, destinada a sistemas de comunicación para nanosatélites. El objetivo principal es optimizar el desempeño a una frecuencia de 2.45 GHz (Banda S). Como primer paso, se diseñó una antena individual con alimentación coaxial sobre un sustrato Rogers RO4350B (espesor de 0.76 mm, εᵣ = 3.48). En el plano de tierra se incorporó una celda unitaria con geometría fractal tipo Minkowski, y se truncaron dos esquinas opuestas del parche para inducir polarización circular derecha. Se diseñaron diferentes arreglos de antenas en configuraciones 1×2 (45 × 85 mm), 1×4 (48 × 155 mm) y 2×2 (75 × 85 mm), todos con el mismo espesor de 0.76 mm. La alimentación se realizó mediante divisores de potencia tipo Wilkinson. Estos arreglos permitieron aumentar la ganancia a 5.1 dBi, 5.2 dBi y 5.8 dBi, y mejorar la relación axial, manteniendo eficiencias entre el 71% y el 78%. Los anchos de banda útiles obtenidos (ROE < 2, S₁₁ < -10 dB, relación axial <3 dB) fueron de 22 MHz, 39 MHz y 27 MHz. Las dimensiones compactas permiten su integración con la estructura y los subsistemas a bordo de un CubeSat: los arreglos 1×2 y 2×2 son compatibles con un formato de 1U, mientras que el 1×4 puede integrarse en un formato de 2U
Comunicación entre computadora industrial e interfaz sincrónica - digital
Get PDFIn various types of industries, legacy systems coexist with modern systems. This paper presents the design work of a microcontroller-based embedded system intended to digitize a set of synchronous signals, package them using the UDP protocol, and then send them to a board designed by another work group, which serves as a gateway to an older industrial computer.En diversos tipos de industrias conviven sistemas antiguos con sistemas modernos. En el presente escrito se expone el trabajo de diseño de un sistema embebido basado en un microcontrolador para digitalizar un grupo de señales sincrónicas, empaquetarlas en protocolo UDP y luego enviarlos a una tarjeta diseñada por otro grupo de trabajo que hace las veces de Gateway con una computadora industrial antigua
Aprendizaje anticausal en problemas inversos y su aplicación a tomografía optoacústica
Get PDFArtificial intelligence algorithms commonly exhibit poor performance when deployed on data whose distribution deviates from the one utilized during the training phase. While this vulnerability can be addressed post-training, doing so may necessitate a computationally intensive fine-tuning process and/or require a significant acquisition of new data. In this context, causality theory presents an excellent paradigm for distinguishing variation-prone mechanisms from invariant ones. This distinction would permit fitting the model exclusively to the variable components, thereby reducing the complexity of the overall problem. However, this paradigm remains under-explored in relation to inverse problems, primarily because such problems are, by their very definition, anticausal. This work undertakes an analysis of the performance and inherent limitations of fundamental algorithms in inverse problems that satisfy the criteria for anticausal learning. Specifically, these algorithms are investigated within the context of image reconstruction in optoacoustic tomography.Los algoritmos de inteligencia artificial habitualmente fallan cuando la distribución de los datos se desvía de la utilizada durante el entrenamiento. Esta vulnerabilidad puede ser corregida post-entrenamiento, pero la misma puede requerir una etapa de ajuste computacionalmente pesada y/o una gran necesidad de nuevos datos. En este contexto, la teoría de causalidad suele ser un excelente paradigma para diferenciar los mecanismos propensos a variaciones de los invariantes. Esto permitiría hacer un ajuste solamente sobre el modelo variable, reduciendo la complejidad del problema. Sin embargo, este paradigma está muy poco estudiado en lo referido a problemas inversos, principalmente porque estos problemas son por definición anticausales. En este trabajo se analiza el desempeño y limitaciones de algoritmos básicos en problemas inversos que cumplan el requisito de aprender de forma anticausal. En particular, se estudian estos algoritmos en el contexto de reconstrucción de imágenes en tomografía optoacústica