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Artículos

Comunicación serial FPGA Cámara CMOS para lectura y escritura de datos mediante el protocolo SCCB

José Carlos Delgado Vázquez, Mario Alberto García Martínez, José de Jesús Agustín Flores Cuautle

 

Abstract

 

En este artículo se presenta la comunicación entre un sensor de imagen CMOS y FPGA, mediante el protocolo SCCB de OMNIVISION, el cual realiza la lectura y escritura de datos en registros del sensor. Esta comunicación permite configurar dicho sensor para obtener imágenes con características específicas. Para este caso la configuración deseada es obtener una imagen con una resolución de 640 pixeles por 480 pixeles, formato RGB de dos Bytes por pixel, el cual se conforma de 5 bits de Rojo, 6 Bits de verde y 5 Bits de Azul. Para llevar a cabo esta comunicación entre estos dispositivos, se realizó el código del software en lenguaje VHDL

Rediseño de un sistema de detección de fuerzas multiaxiales y torque para mano y muñeca

Erick Trigos López, Gerardo Águila Rodríguez, Ignacio Herrera

 

Abstract

 

Este artículo presenta un replanteamiento en el diseño de un prototipo de detección de fuerzas enfocados al área de rehabilitación de mano o muñeca. Se propone la integración de sensores de fuerza para la detección de los vectores de fuerza interactuantes en el proceso de rehabilitación y para proveer información de ayuda en lavaloración del estado de recuperación de los pacientes, tomando como base prototipos desarrollados en el Tecnológico de Orizaba. Son descritos un par de procedimientos llevados a cabo con la finalidad de mejorar un sistema de detección de fuerzas multiaxiales y finalmente, se presentan las conclusiones de la importancia del desarrollo de este prototipo y el trabajo a futuro.

 

Estudio Experimental de la respuesta inicial y en estado de equilibrio de sensores químicos para gas LP

Javier Arturo Álvarez Hernández, Gerardo Águila Rodríguez y Oscar O. Sandoval González

 

Abstract

 

Los sistemas para detección y medición de variables químicas aun presentan diferentes problemas. Entre los más comunes se pueden señalar la falta de reproducibilidad, tiempos de respuesta largos (varios minutos), tiempo de vida corto y la necesidad de múltiples etapas de acondicionamiento electrónico para extraer la información. Con el objeto de compensar algunas de las desventajas anteriores, en la literatura se encuentran diferentes estrategias para acondicionar y procesar las señales provenientes de los sensores. En vista de lo anterior en este trabajo se presenta un estudio experimental de la respuesta de sensores químicos para gas LP con el objetivo de analizar cómo es la sensibilidad y la reproducibilidad en un rango de concentraciones que van desde 847 a 2973 ppm. Específicamente se utilizaron los sensores TGS-2610 de la compañía Figaro y los resultados muestran que la sensibilidad y la reproducibilidad son adecuadas para su posible uso en la implementación de una nariz electrónica para gases explosivos.

Fabricación de instrumentación electrónica para la medición de humedad, temperatura y pH

Daniel Moguel López, Albino Martínez Sibaja, Ignacio Herrera Aguilar, Rubén Posada Gómez, Blanca Estela González Sánchez

 

Abstract

 

 

Se construyeron dos prototipos para medir las variables de temperatura, humedad y pH, variables fundamentales para monitorear en un invernadero. El primer instrumento responsable del monitoreo de la temperatura y humedad, el cual utilizó un sensor que tiene un circuito integrado que proporciona la humedad relativa de manera lineal y además tiene un termistor de tipo NTC para medir la temperatura. La ecuación de Steinhart-Hart es indispensable para interpretar la respuesta del termistor. En el prototipo de medición de pH, se utilizó una sonda de medición de pH además se construyó una tarjeta de adquisición que no es más que una etapa de amplificación para interpretar las señales que proporciona la sonda. Los resultados de ambos prototipos fueron mostrados en pantalla de una PC, para esto en ambos prototipos se tiene una etapa de comunicación serial que trabaja con el protocolo de comunicación RS232.

Estudio de modelados matemáticos para la estimación de humedad en el proceso de secado de café

 

Asael Gutiérrez, Albino Martínez Sibaja, Blanca Estela González Sánchez

 

Abstract

 

Este artículo presenta un estudio de modelos matemáticos para la estimación de la humedad en el proceso de secado del grano de café, de entre los cuales destacan el modelo de Thompson y el modelo de MSU, con el fin de seleccionar uno de ellos utilizable para la estimación de la humedad, que en próximos estudios pueda ser utilizable como base para el desarrollo de nuevos modelos; consecuentemente, estableciendo un enfoque para nuevos proyectos que puedan surgir para apoyar a los productores de café que así lo requieran.

 

Diseño de Controladores en cascada de un motor C.D.

Daniel Moguel López, Javier Álvarez Hernández, Damir Flores Rojas, Isaias Juárez Barojas, Albino Martínez Sibaja

 

Abstract

 

Se diseñaron 3 esquemas de control cascada, el primero es un control cascada PI-PI, el segundo un control cascada PID-PI y un último esquema de control cascada PID-PI Difuso, para el control de velocidad y corriente en un motor de corriente directa de 1.2 Kw; para los dos primeros esquemas de control se calculan los parámetros por el método Lugar de las Raices (Root Locus), para el tercer esquema se utilizó el modelo Difuso tipo Mandani. Se simulan los esquemas de control en cascada diseñados y con los resultados obtenidos en las simulaciones se realiza un análisis, se comparan las diferencias y mejoras en la respuesta transitoria y estable de cada esquema de control simulado, los cuales son aplicados a un modelo matemático del motor de C.D., en el software Simulink de Matlab.

 

Comparación entre controladores cascada PI Convencional y PI Difuso para un motor de CD

Sofía Quiroz Ontiveros, José Carlos Delgado Vázquez, Octavio Sánchez Flores, Erick Trigos López, Blanca Estela González Sánchez

 

Abstract:

 

En este artículo se desarrolla y analiza el diseño de dos esquemas de control cascada con diferentes tipos de controladores, PI Convencional y PI Difuso. Tomando como caso de estudio a un motor de CD al cual se le controla la corriente y la velocidad, esto con el propósito de comparar los tiempos de asentamiento y los sobretiros que presentan los esquemas de control.

Implementación de un goniómetro digital en aplicaciones de rehabilitación motriz

Miriam C. Reyes-Fernández, Venancio Rosas-Mosqueda, Rubén Posada-Gómez, Albino Martínez-Sibaja

 

Abstract

 

En este trabajo se propone el desarrollo de un goniómetro digital para la medición de los ángulos de flexión, que podrá ser empleado en aplicaciones de rehabilitación motriz. Se realizó un goniómetro digital usando un potenciómetro, una barra de acrílico colocada sobre la parte estática del mismo y otra sobre la giratoria. Debido a que la medición del ángulo se obtiene directamente por medio de la variación de la posición en el potenciómetro, Es necesario efectuar una caracterización del comportamiento resistivo respecto a su desplazamiento angular, esto se realiza con un divisor de tensión. Se implementó un dispositivo para sincronizar los desplazamientos angulares con las lecturas de tensión del circuito. Como resultados de este trabajo, se obtuvo una curva de histéresis que describe el comportamiento no lineal entre el desplazamiento angular y la tensión del potenciómetro, de esta manera se determinan los parámetros necesarios para el ajuste del ángulo tomando en consideración dicha histéresis. Se desarrolló también un algoritmo que identifica la dirección del desplazamiento angular, y un filtro digital de medio de cuarto orden para reducir el ruido de la línea eléctrica. Finalmente se presenta una interfaz que mapea la tensión obtenida respecto a un ángulo de inclinación. Este trabajo muestra la factibilidad para implementar un goniómetro utilizando un potenciómetro con errores menores a dos grados.

Diseño y desarrollo de un sistema de captura de movimiento para análisis biomecánico

JJoshua Adán Flores Pérez, Oscar Osvaldo Sandoval González, Albino Martínez Sibaja, Blanca Estela González Sánchez, Victorino Juárez Rivera, Erika Barojas Payan

 

Abstract

 

En este artículo se presenta un sistema de captura de movimiento aplicado al estudio de la marcha humana mediante: sensores inerciales para la obtención de orientación absoluta, multiplexores para la comunicación entre los diferentes módulos de sensores inerciales con el microcontrolador, cables retractiles para la conexión entre los módulos con la tarjeta madre, tarjeta Sd para el almacenamiento de información fuera de línea, comunicaciones serial con diferentes software de procesamiento de datos y recreación de movimientos en realidad virtual para la observación y análisis. De tal manera que mediante estos dispositivos se pueda obtener las posiciones angulares de diferentes partes del cuerpo, para posteriormente realizar un análisis biomecánico en los diferentes sectores de salud, industrial y deportivo y así determinar de una forma cuantitativa las curvas características de los ángulos de cada articulación en la marcha humana.

Sistema de calentamiento por inducción

Gabriel Granados Vásquez, Ignacio Herrera Aguilar, Albino Martínez Sibaja, José De Jesús Agustín Flores Cuautle, Blanca Estela González Sánchez

 

Abstract

 

Se diseñó un sistema de calentamiento por inducción para utilizarse en una línea de galvanizado, específicamente para la tina de flux. Los objetivos de este sistema son: disminuir el consumo de gas licuado a presión, y por lo tanto, abatir los costos de producción del alambre galvanizado, acelerar el tiempo de arranque de la línea de galvanizado, lo que permitirá incrementar el stock de producto terminado e incrementar las ganancias económicas de la empresa, así como brindar un método de calentamiento del agua que sea mucho más eficiente.

 

Análisis comparativo de un esquema de control PI difuso contra un esquema de PI convencional

Miriam C. Reyes-Fernández, José Luis Aduna Padilla, Miguel Ángel Marcial Rodríguez, Albino Martínez Sibaja, Benjamín Colorado Galindo

 

Abstract

 

Este artículo presenta el diseño y análisis de dos sistemas de control cascada, PI-PI y PI–PI difuso, para controlar la velocidad y la corriente de un motor de CD; se describen los cálculos y procedimientos utilizados, se muestran tablas y gráficas comparativas donde se establecen las ventajas y desventajas de cada caso de estudio presentado al cual se realiza una variación de carga para determinar lda eficiencia de los dos controladores mencionados para el control de un MOTOR de CD de 1.5 Kw.

Diseño y simulación de controladores PID para fuentes conmutadas

Sofía Quiroz Ontiveros, Blanca Estela González Sánchez, Albino Martínez Sibaja, Ignacio Herrera Aguilar

 

Abstract

 

En este artículo se presenta el diseño de 2 controladores del tipo Proporcional-Integral Derivativo (PID). La metodología propuesta utiliza el método del lugar geométrico de las raíces; para facilitar la sintonización de dichos controladores se desarrolló un programa en Matlab. El diseño propuesto será implementado en 2 fuentes conmutadas: la primera es una topología elevadora y la segunda es una topología híbrida, las cuales serán parte de una fuente de alimentación de energía solar. En este trabajo también se presentan las simulaciones de estos controladores en el software Simulink.

Configuración y adquisición de datos con ADS1299 aplicado en señales EEG

Víctor Manuel López Rodríguez, Ignacio Herrera Aguilar, Oscar Osvaldo Sandoval Gonzales, Gerardo Águila Rodríguez

 

Abstract

 

Las señales EEG son generadas por las neuronas en la corteza cerebral, en un rango de entre los -70 a +40 microvolts. Esta señal es demasiado débil para ser procesada por un dispositivo, por lo que debe de ser amplificada. El empleo de un amplificador de instrumentación con el fin de acondicionar la señal y lograr una lectura más adecuada ha sido una tarea importante. El presente trabajo presenta la configuración de registros y obtención de datos empleando C.I. ADS1299, amplificador de instrumentación de 8 canales de lectura, con la finalidad de obtener una señal EEG.

Estrategias de control para regular la velocidad de una banda transportadora

Ulises Cruz Aguirre, Albino Martínez Sibaja, Rubén Posada, Blanca Estela González Sánchez, Mario Alberto García Martínez

 

Abstract

 

Las bandas transportadoras son uno de los sistemas electromecánicos más utilizados en las industrias, es por ello su importancia en las industrias. Y cuyos sistemas de control tienden a ser muy diversos, a la fecha no existe un estudio que establezca una comparación entre las estrategias de control, el presente artículo presenta un análisis de criterios de error para establecer cuál es el mejor sistema de control entre el PI, Fuzzy y un sistema de control poco utilizado el acotado positivo.

Medición de CO y CO2 generado por frutas climatéricas a través de un sistema programable en chip (PSoC)

Edmundo Efraín González Cerezo, Gerardo Águila Rodríguez, Oscar Osvaldo Sandoval González, Ignacio Herrera Aguilar, Albino Martínez Sibaja

 

Abstract

 

En este artículo se presenta el desarrollo de un dispositivo con la capacidad de realizar las mediciones de concentraciones de CO y CO2 generado por las frutas climatéricas en cámaras herméticamente selladas. Consiste en medir la concentración en ppm a través de sensores de gas de monóxido de carbono y dióxido de carbono para observar los cambios presentes en frutas climatéricas a través del procesamiento digital de señales y comunicación serial utilizando un sistema programable en chip (PSoC). El PSoC es un sistema reconfigurable en la parte interna capaz de ser manipulado de manera eléctrica y electrónica, esta característica es un punto importante para el desarrollo de aplicaciones en esta clase de sistemas. Se ha desarrollado una interfaz de usuario para poder procesar los datos, llevar un registro de las mediciones y visualizar gráficamente las concentraciones de los gases. Los resultados muestran la capacidad del sistema para la medición de concentraciones de CO y CO2 generados por las frutas.

Aplicación de microscopia fotoacústica para control de calidad de circuitos impresos flexibles

José Luis Aduna Padilla, Ignacio Herrera Aguilar, José de Jesús Agustín Flores Cuautle, Gerardo Águila Rodríguez, Blanca Estela González Sánchez, Alfredo Cruz Orea

 

Abstract

 

El efecto fotoacústico proporciona las propiedades ópticas y térmicas de muestras de materiales, específicamente la microscopia fotoacústica permite crear imágenes térmicas de ellos, con esto es posible obtener un parámetro de calidad en la creación de pistas flexibles a fin de verificar que la manufactura sea correcta. Con los resultados encontrados se pretende aplicar un control de calidad para los circuitos impresos flexibles generados en el departamento de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico de Orizaba. Este artículo presenta la teoría del efecto fotoacústico así como distintos ensambles, también se describe el montaje de microscopia fotoacústica utilizado y algunos resultados en experimentos hechos en circuitos impresos flexibles para determinar su calidad de manufactura.

 

Celda de medición para determinar cloro residual en una muestra de agua para consumo humano

Oscar Guillermo Garza Martínez, Gerardo Águila Rodríguez, Oscar Osvaldo Sandoval González

 

Abstract

 

En este artículo se presenta una celda de medición que facilitará la cuantificación de cloro residual en in-situ de una muestra de agua. Esta celda de medición se basa en la determinación de cloro residual por medio de colorimetría, la cual consiste en agregar un reactivo a una muestra de agua, por lo que tornara a una coloración proporcional a la cantidad de cloro residual en la muestra, para después ser comparada con una banda de colores de referencia. La ventaja de esta celda de medición es que la coloración de la muestra se analiza con ayuda de un sensor RGB, un microcontrolador, una aplicación visual y un algoritmo de programación para determinar el valor cuantitativo del cloro residual en la muestra, esto elimina errores propios de la vista humana cuando se lleva a cabo la comparación de la coloración de la muestra con la banda de referencia.

IP-core para Almacenamiento y Desplegado de Imágenes en una Plataforma de Hardware Reconfigurable

U.A. Hernández Sánchez, J.C. Delgado Vázquez, Mario Alberto García Martínez, Albino Martínez Sibaja, Oscar Osvaldo Sandoval González

 

Abstract

 

En este trabajo se proponen tres herramientas de hardware para el procesamiento digital de imágenes. La primera para el manejo de información contenida en los registros de la memoria interna de un FPGA; otra para el desplegado de una imagen en un monitor mediante el estándar de comunicación VGA, y por último una herramienta para el control de memoria RAM externa. Se ha utilizado una tarjeta de desarrollo Nexys 3 de Digilent para implementar los diseños en un FPGA Spartan 6 instalado en la tarjeta. Para el desarrollo de este trabajo se utilizó una resolución de 224x160 pixeles y una profundidad de color de 8-bits por imagen. Primeramente las imágenes deben ser configuradas y almacenadas como una memoria ROM en formato de 8 bits por pixel; posteriormente con el primer bloque el sistema calcula la dirección de memoria que se desea leer y se sincronizan los tiempos generados por el sincronizador VGA. Cuando este sincronizador ha recibido la información, la señal es enviada a través del puerto VGA del dispositivo para visualizar el resultado del proceso.

Sistema de reconocimiento de gestos utilizando señales EMG para aplicaciones de control de prótesis biónicas y exoesqueletos de mano

Carlos Alberto Aguilar Lazcano, Oscar Osvaldo Sandoval González

 

Abstract

 

En este artículo se presenta un sistema de reconocimiento de gestos utilizando señales EMG con la finalidad de que pueda ser aplicado en el control de fuerza-posición de prótesis biónicas de la mano. Para la realización del sistema se hicieron una serie de experimentados basados en el uso de Redes Neuronales Artificiales a través de la utilización de señales electromiográficas, haciendo uso de amplificadores de instrumentación, convertidores AD (ADC) de 12 bits de resolución, un microcontrolador Atmel ARM de 32 bits, sensores de flexión para medir la posición de los dedos de la mano y de fuerza para posteriormente ser analizadas y procesadas para entrenar el algoritmo de inteligencia artificial que será el encargado de interpretar los datos obtenidos.

Diseño y construcción de una prótesis robótica con teleoperación bidireccional enfocado a personas con discapacidades motrices de la mano

José Antonio Díaz Reyes, Oscar Osvaldo Sandoval González

 

Abstract

 

Este trabajo de investigación describe el diseño y construcción de una mano robótica, para asistir a las personas con discapacidad motriz a causa de la artritis y cualquier otro tipo de discapacidad en el miembro superior, cada dedo de la mano tiene 3 falanges acopladas por medio de un sistema de engranes y motores de cd, cuenta con retroalimentación haptica para el paciente, para que exista un mayor control a la hora de sujetar o manipular objetos, esto es gracias a un guante que se coloca el paciente para poder percibir la fuerza con la que la prótesis sujeta los objetos, para ello se utilizaron redes neuronales para poder interpretar los débiles movimientos de la mano atrofiada y poder interpretarlos en la prótesis robótica. El propósito es que la mano robótica se convierta en una extensión del cuerpo y así ayudar al paciente con su discapacidad

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