Envíos recientes

Grupo de Investigación y Desarrollo en Microelectrónic a Aplicada y Control - GIDMAC

|

Implementation of an automated dryer with solar collector

Regino Ubarnes, fernando Jesús | 2022-01-10

This research work consists of the development of an automated sustainable drying system using forced and preheated air to reduce the production time of handmade bricks, so a dryer witha solar collector wasimplemented to take advantage of the energy from solar radiation. A virtualinstrument was developed, which allows to visualize the variables of temperature and humidityinside the drying chamber, additionally a temperature control was implemented, this control allows the system to maintain a constant temperature during the drying process. Samples were taken from the production of the brick kiln “El Tejar” and dried by this device, thenthe drying times and their physical and mechanical properties were compared, finding that the bricks dried with the proposed prototype retained these properties. As for the compressive strength tests for samples of both processes was around 30.6 Kgf/cm² and 31.2 Kgf/cm², the deflection resistance was around 1.2 Kgf/cm² and 1.3 Kgf/cm², the initial absorption rate was around 0.3 g/cm²/min and 0.4 g/cm²/min, and finally the percentage of water absorption for both processes were around 12.9% and 13.1%. The difference lies in the drying times, since drying in the artisanal brick kilns takes about 15 daysin the proposed dryer takes 9 days, resulting in a decrease of 40% in this process.

Adaptive nodes algorithm to solve the orphan nodes problem in a ZigBee Tree WSN

Escobar Amado, Christian David | 2021-06

We have developed an algorithm based on hybrid nodes composed of an XBee S2C module configured in API mode with escape and connected to a microcontroller ATMEGA 328P to solve the orphan node problem of a ZigBee tree topology. The sensor nodes have both features End Device and Router that may alternate depending on the situation, and the node can adapt itself to keep the network integrality as much as possible. On the other hand, the coordinator node comprises an XBee S2C module and the embedded system Raspberry Pi 3, which hosts the algorithm and is set up as an access point, a database server, and a web server. Using the proposed algorithm, we were able to recover up to 42.8% of the network coverage, but it comes with an energy cost due to the switch from End Device to Router. Additionally, a mobile application integrated with notification service and Google Maps was developed to monitor every node’s behavior in the Wireless Sensor Network.

Making the case for time-of-use electric rates to boost the value of battery storage in commercial buildings with grid connected PV systems

Sepúlveda, Sergio | 2021-03-01

We performed a techno-economic analysis of behind-the-meter photovoltaics (PV) coupled with lithium-ion battery storage under a flat rate and a time-of-use (TOU) rate for commercial buildings using HOMER Grid software. Unique contributions from this work include determining the impact that the battery degradation limit has on the cost-effectiveness of the system, and demonstrating the impact of tariff rates using high-resolution real load data of commercial buildings with different energy usage during a project lifetime of 25 years. From the results, we found that delaying the replacement of the battery has a substantial economic benefit for the system owner. Letting the battery degrade to 50 % of initial capacity is comparable to a 30 % reduction in the battery capital cost during the lifetime of the project because the battery will be replaced only once instead of twice lowering the Net Present Cost. The ability of a given building to benefit from solar-plus-storage depends on the degradation limit and tariff structure, but it does not depend strongly on the load pattern and size. We conclude that TOU tariffs would promote more rapid cost-effective adoption of PV systems with batteries in commercial buildings in the upcoming years

Servidor web y punto de acceso basado en un sistema embebido para la supervisión de un proceso desde una aplicación móvil con sistema operativo Android

Celis Peñaranda, José Miguel | 2016-03-14

Para monitorizar el proceso de control en una intersección semafórica, es decir, el encendido de cada una de las luces, el historial de los fallos presentados y la notificación en caso de un nuevo daño, se diseñó un sistema de supervisión integrado por un servidor web y una aplicación móvil que ha sido desarrollada siguiendo la metodología propuesta por la comunidad de desarrolladores Android. Se utilizó el sistema embebido Raspberry Pi B+, configurándose como punto de acceso, y creando una red de área local mediante el estándar de comunicación inalámbrica IEEE 802.11n. Los resultados obtenidos evidencian la capacidad del sistema embebido usado para procesar múltiples tareas orientadas a las telecomunicaciones; la importancia y las ventajas que brinda utilizar tareas asíncronas al momento de desarrollar una aplicación móvil que ejecute varios procesos; y la escalabilidad que ofrece para un proyecto integrar un servidor web, servidor de base de datos, acondicionador de señales y punto de acceso en un mismo dispositivo.

Sistema de control activo resonante integral para vibraciones en una viga en voladizo

MORENO GARCIA, FRANCISCO ERNESTO | 2016-10

El presente trabajo se implementa un controlador resonante integral para la atenuación del primer modo de vibración de una estructura flexible tipo viga en voladizo. El controlador se implementa mediante un circuito electrónico analógico y se u tilizan actuadores piezoeléctricos. Se presenta el proceso de acondicionamiento de la señal de aceleración utilizada, la sintonización del controlador y finalmente se exponen los resultados obtenidos experimentalmente, donde se observa una disminución en e l tiempo de estabilización superior al 50% con respecto al tiempo del sistema no controlado.

Aplicación móvil Android para un sistema de domótica en un aula de clases de la Universidad Francisco de Paula Santander

Roca Pérez, Napoleón | 2016-12

En este trabajo el objetivo fue diseñar e implementar una aplicación móvil en Android que permita controlar por medio de comunicación bluetooth la temperatura, vídeo beam, encendido de luces y la puerta de una aula de clases. El procesador de información es una tarjeta Arduino Mega, que por medio de un módulo bluetooth HC-05 recibe datos de una aplicación en un dispositivo móvil con sistema operativo Android. La tarjeta Arduino utiliza las variables que envía el usuario desde la aplicación para controlar cada uno de los procesos antes mencionados. Este proyecto permite un acercamiento al desarrollo de aplicaciones en Android para mejorar el uso de las aulas de clases en sus procesos académicos, modernización y reducir el consumo de energía eléctrica

Estrategias de control MPPT aplicadas en un convertidor DC/DC tipo Boost para sistemas fotovoltaicos

Acevedo Meza, Heynler | 2017-03-27

Se desarrolló el estudio e implementación de algoritmos para el seguimiento del punto de máxima potencia mediante el microcontrolador PIC16f877A, el cual ejerce control sobre un convertidor DC/DC tipo boost. El sistema fue diseñado para garantizar una alta eficiencia, utilizando la técnica de PWM de una señal de 30 kHz. Con el fin de validar los resultados experimentales, se llevó a cabo el análisis del sistema mediante el software Matlab/Simulink.

Sistema inalámbrico modular de bajo costo para supervisar variables ambientales en invernaderos: un respaldo al agricultor de pequeña escala

Monroy-García, Oscar Yesid | 2017-05-01

La supervisión del microclima en invernaderos de la región de Norte de Santander es realizada por los agricultores mediante una estimación intuitiva, basada en su actividad empírica adquirida durante los años. Un método que es completamente inadecuado y subjetivo, lo que repercute de manera negativa en el desarrollo y rendimiento de los cultivos, limitando su calidad y producción. Por tal razón, este método de agricultura exige el desarrollo y la implementación de tecnologías eficaces que ayuden al mejoramiento de la producción. Teniendo en cuenta los bajos ingresos de los pequeños agricultores, el acceso a estos sistemas de supervisión representa un alto costo de inversión y desarrollo, por lo que en muchos casos optan por prescindir de las ventajas que estas tecnologías puedan ofrecerles. Así, en este artículo se presenta el diseño y la implementación de un sistema modular de bajo costo que permite la supervisión de variables ambientales en un invernadero. El sistema funciona con el protocolo Zigbee y emplea una red inalámbrica de sensores para recolectar información acerca de la humedad relativa, la temperatura y la luminosidad, la cual se almacena en una base de datos y permite su visualización gráfica en tiempo real y en reportes históricos. El sistema desarrollado tiene la capacidad de transmitir la información medida con un porcentaje de paquetes recibidos entre el 70 % y el 100 %. Además, el sistema propuesto tiene una reducción en el costo cercana al 87 % respecto a sistemas comerciales con características similares.

Sistema de monitorización de contaminación ambiental alimentado con energía solar fotovoltaica para una estación de autobús

Quintero Arenas, Eneil | 2017-06-30

Para incentivar y mejorar el uso de las estacionesde autobuses, se ha realizado el diseño de un sistema ecológico y tecnológico en el cual, por medio de sensores, se miden las variables climatológicas de humedad, temperatura, ruido, nivel de rayos ultravioleta y de gas carbónico. Estos parámetros son adquiridos por un microcontrolador para su posterior envío al sistema embebido Raspberry Pi 3, que procesa la información y genera la interfaz gráfica compuesta de cinco ventanas que se visualizan secuencialmente en una pantalla LED. La energía requerida para el funcionamiento de los dispositivos electrónicos es de 3922,4 Wh/día, y será suministrada por un sistema fotovoltaico autónomo. Con el uso

Análisis estadístico de la radiación solar en la ciudad de Cúcuta

Contreras Sepulveda, Wilmer | 2018-10-02

En el presente documento se realiza un análisis de la radiación solar en la ciudad de Cúcuta, Norte de Santander, Colombia, con el objetivo de brindar una descripción detallada de la energía del Sol o insolación presente en este territorio. Para realizar estos análisis se trabajó sobre una base de datos compuesta por muestras de radiación solar global por 24 horas del día durante un periodo de nueve años; por medio del software libre especializado en estadística denominado R, se ejecutaron diferentes tipos de cálculos. A partir de estos estudios se obtuvieron gráfi cas en donde se presentan en forma de resumen estadístico, los valores de radiación para cada mes del año y para un año completo, además de obtener un valor de 5.335 horas para las horas solares pico en la ciudad y encontrar una ecuación que prediga con base en los datos obtenidos, la radiación solar de este sitio. Asimismo, con el presente análisis se pretende cuantificar desde un punto de vista descriptivo, el recurso solar presente en la ciudad de Cúcuta.

Validación del modelo matemático de un panel solar empleando la herramienta Simulink de Matlab

Vera-Dávila, Anderson Guillermo | 2018-06-01

El objetivo de este trabajo es realizar un análisis estadístico y una validación de los resultados obtenidos de las simulaciones de un panel solar, con la herramienta Matlab/Simulink. Se realizaron una serie de mediciones de la potencia generada por el panel solar, bajo diferentes condiciones de radiación y temperatura de operación; luego se simuló el comportamiento del panel mediante el modelo matemático y el modelo del mismo establecido por Simulink; por último, se realizó un análisis de la aproximación de cada una de las simulaciones con los datos reales. Los resultados indican que, para la simulación por medio del modelo matemático del panel solar, se obtuvo un coeficiente de determinación de 0.9889, mientras que, para el modelo del panel solar establecido por Simulink fue de 0,8673. Lo anterior evidencia la buena correlación de cada una de las simulaciones realizadas con los valores reales, llegando a la conclusión que, aunque los dos métodos utilizados se acercan a la realidad, el modelo matemático del panel solar consigue una mejor aproximación.

Viabilidad técnico-económica de un sistema fotovoltaico en una planta de tratamiento de agua

García Garnica, Jesús | 2018-01-01

Introducción: Los sistemas de iluminación basados en vapor de sodio y vapor de mercurio son ineficientes y conllevan a un mayor consumo de energía eléctrica. La iluminación LED representa una alternativa atractiva para disminuir el consumo de electricidad. Por otra parte, los sistemas fotovoltaicos están siendo utilizados como una fuente de energía renovable para reducir las emisiones de dióxido de carbono, pero su implementación también depende del beneficio económico. Objetivo: El propósito de este estudio fue evaluar la viabilidad técnica y económica de implementar un sistema fotovoltaico para optimizar un circuito de iluminación, el cual pertenece a una planta de tratamiento de agua Metodología: Se analizaron las configuraciones fotovoltaicas autónoma y conectada a red. Se analizó el circuito actual y se determinó su equivalente LED. Con base en el nuevo circuito de iluminación, se dimensionó el sistema autónomo, el cual deberá garantizar energía durante tres días en ausencia total de sol. Se tomó la nueva potencia de consumo del circuito con iluminación LED para dimensionar el sistema fotovoltaico que inyectará energía a la red de la planta. Los dos escenarios posibles son evaluados a través de la herramienta PVsyst, que permite establecer parámetros como la evaluación económica. Resultados: Aunque el cambio de luminarias reduce el costo de funcionamiento en un 50 %, el sistema autónomo es inviable debido al alto costo de inversión inicial; mientras que el sistema conectado a la red es viable, con una tasa de retorno de inversión más elevada que la establecida por la empresa. Conclusiones: El cambio de luminarias a tecnología LED es una decisión acertada para la empresa. En cuanto al sistema fotovoltaico conectado a la red, puede ser atractivo si se consideran los incentivos tributarios y la reciente reglamentación de los generadores a pequeña escala en Colombia.

Acoustic and language modeling for speech recognition of a Spanish dialect from the Cucuta Colombian region

Celis Nuñez, Juan David | 2017-09-12

Contexto: El reconocimiento automático del habla requiere el desarrollo de modelos de lenguaje y modelos acusticos para los diferentes dialectos que existen. El objeto de esta investigacion es el entrenamiento de un modelo acustico, un modelo de lenguaje estadístico y un modelo de lenguaje gramatical para el idioma espahol, específicamente para el dialecto de la ciudad de San Jose de Ctucuta, Colombia, que pueda ser utilizado en un sistema de control por comandos. Lo anterior motivado por las deficiencias que presentan los modelos existentes para el idioma espadol, en el reconocimiento de la frecuencia fundamental y contenido espectral, el acento, la pronunciacioí n, el tono o simplemente al modelo de lenguaje de la variante dialectica de esta region. Metodo: Este proyecto utiliza el sistema embebido Raspberry Pi B+ con el sistema operativo Raspbian que es una distribucion de Linux y los softwares de codigo abierto CMU-Cambridge Statistical Language Modeling toolkit de la Universidad de Cambridge y CMU Sphinx de la Universidad Carnegie Mellon; los cuales se basan en los modelos ocultos de Markov para el caí lculo de los paraí metros de voz. Ademas, se utilizaron 1913 audios grabados por locutores de la ciudad de San Jose de Cicuta y el departamento de Norte de Santander para el entrenamiento y las pruebas del sistema de reconocimiento automaítico del habla. Resultados: Se obtuvo un modelo de lenguaje que consiste de dos archivos, uno de modelo de lenguaje estadístico (. lm), y uno de modelo gramatical (. jsgf). En relación con la parte acústica se entrenaron dos modelos, uno de ellos con una versión mejorada que obtuvo una tasa de acierto en el reconocimiento de comandos del 100 % en los datos de entrenamiento y de 83 % en las pruebas de audio. Por último, se elaboró un manual para la creación de los modelos acústicos y de lenguaje con el software CMU Sphinx. Conclusiones: El número de participantes en el proceso de entrenamiento de los modelos acústicos y de lenguaje influye significativamente en la calidad del procesamiento de voz del reconocedor. A fin de obtener una mejor respuesta del sistema de Reconocimiento Automático del Habla es importante usar un diccionario largo para la etapa de entrenamiento y un diccionario corto con las palabras de comando para la implementación del sistema. Teniendo en cuenta que en las pruebas de reconocimiento se obtuvo una tasa de éxito mayor al 80 % es posible usar los modelos creados en el desarrollo de un sistema de Reconocimiento Automático del Habla para una aplicación orientada a la asistencia de personas con discapacidad visual o incapacidad de movimiento

Experimentación de controladores digitales clásicos en un sistema embebido aplicado en un proceso térmico

MORENO GARCIA, FRANCISCO ERNESTO | 2018-01-08

Este proyecto de investigación muestra la implementación de controladores digitales clásicos dentro de un sistema embebido para controlar la temperatura de un sistema térmico. El sistema embebido seleccionado fue el computador de placa reducida Raspberry Pi 2 B con una tarjeta Arduino UNO. En la etapa de medición se desarrolló el hardware para transmitir los datos de la temperatura desde el transductor PT-100 hacia la Raspberry Pi. Para la etapa de computacional se desarrollaron diferentes algoritmos de los controladores en la plataforma Python 2.7. Para el actuador se diseñó una etapa de potencia que convierte el voltaje ac en un voltaje dc, de acuerdo a una señal PWM. Este voltaje dc se utiliza para alimentar una resistencia térmica encargada de ejecutar la acción de control del sistema. Con el desarrollo de este tipo de controladores se realizó un análisis comparativo destacando las características más relevantes del sistema para cada tipo de controlador y permitiendo evaluar también el rendimiento de la Raspberry Pi. Con base en los resultados obtenidos en la ejecución del proyecto, se concluye que es viable controlar sistemas térmicos bajo diferentes tipos de controladores embebidos en la Raspberry Pi y con la posibilidad de desarrollar estrategias de control inteligente para futuros proyectos, con la ventaja de usar herramientas de software y hardware libre.

Performance comparison between PWM and MPPT charge controllers

Laguado, Miguel | 2019-03

Charge controllers are implemented in several electronic systems to protect and control the charge and discharge rates of a battery; for off-grid Photovoltaic (PV) systems, there are two types of technologies, Pulse Width Modulation (PWM) and Maximum Power Point Tracking (MPPT). In this work, we compared two charge controllers in PV systems with the same technical specifications in order to determine the behavior of each of them under similar environmental conditions. The implementation of both charge controllers was based on firmware and hardware with original designs, using PWM and MPPT technologies. Both PV systems are composed of the charge controller, a 30 W solar panel and a 12 V – 18 Ah battery; in the experimental tests we measured the voltage and current in the panel and the battery in charge and discharge processes, observing that the MPPT controller has a higher average efficiency than the PWM controller, elucidating that the type of technology used in the charge controller has a direct impact on the efficiency, even under unfavorable conditions of solar radiation and environmental temperature. The PWM controller is an option of acceptable efficiency and lower price in relation to the MPPT controller. In the implementation of both controllers we calculated similar periods of autonomy.

Vulnerabilidad en la seguridad del internet de las cosas

Cárdenas Quintero, Diego Mauricio | 2020-01-01

En poco tiempo, internet cambió rápidamente la manera en la que trabajamos y la actual fase, llamada el Internet de las Cosas (IoT), permitirá la conexión del mundo físico a la red. Este trabajo busca conocer de IoT sus generalidades, comunicación, amenazas y metodologías que contrarresten los peligros existentes. Finalmente, el aumento de dispositivos IoT conectados es inminente, lo que conllevará a la creación de nuevas tecnologías; por ende, se debe prestar atención a los grandes cambios tecnológicos, principalmente en temas de seguridad y privacidad de la información, ya que la vulnerabilidad en la mayoría de dispositivos de IoT permite a los atacantes tener acceso remoto al dispositivo o tomar el control completo del sistema. Debido a este crecimiento y a los problemas existentes en IoT es necesaria la alianza entre empresas para crear soluciones que permitan tener una mayor seguridad, y así, más usuarios implementen esta tecnología sin el temor a que su información sea manipulada, un tema que involucra a la comunidad en general.

Mathematical analysis of physical stability in the design of bipolar amplifiers through a computer tool

Ramirez Mateus, Jhon Jairo | 2020-11-04

This article presents a computer tool that allows to carry out a mathematical analysis of the physical stability of the bipolar transistor in the design of amplifiers. The tool allows to introduce the values of voltage gain, output impedance and input impedance, current gain of transistors and power supplies, to give as a result the values of the resistances. It also allows modifying the transistor operating point and graphing in real time the behavior of the load line and the output signal of the amplifier. Different designs were made with the tool and the results obtained were compared with academic software approved by the scientific community. The errors in all variables evaluated were less than 1.5%. The results are important for semiconductor physics, taking into account that they reaffirmed the directly proportional relationship between the stability of the transistor in its amplification state and the power required to operate. Finally, we conclude that the computer tool allows us to design amplifiers with bipolar transistors with precision and, depending on the need or application of the amplifier, the operating point Q is located in the load line to obtain an output signal without distortion and with the least power dissipation.

Sistema adaptativo de inferencia neuro-difusa (ANFIS) para la estimación de la radiación solar globa

Bastos Guerrero, Diana | 2020-12-14

Objetivo:Ajustar un sistema adaptativo de inferencia neuro-difusa (ANFIS) para la estimación de la radiación solar global en la ciudad de Cúcuta. Metodología: A partir de registros históricos del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) se obtuvieron las variables: temperatura ambiente, brillo solar, velocidad del viento, humedad relativa, hora de medición y radiación solar global entre los años 2005 y 2015. Usando la herramienta Fuzzy Logic Toolbox de Matlab y los datos del IDEAM se crearon redes ANFIS con diferentes configuraciones. Después de comparar los errores estadísticos, se escogió el modelo ANFIS que permitió minimizar el error cuadrático medio (RMSE). Resultados: Los errores estadísticos del modelo son: R2 = 0.9115, RMSE = 124,23 Wh/m2 y MAPE = 27,8 %, evidenciando una alta precisión para la estimación de la radiación solar global en el territorio seleccionado. Conclusiones: La red ANFIS propuesta es un modelo basado en inteligencia artificial con precisión suficiente para ser usado en el diseño de sistemas fotovoltaicos en la región, que no cuenta con una amplia red de piranómetros para medir el recurso solar.

Modelo empírico de Angström-Prescott para estimar la radiación solar en Norte de Santander, Colombia

Contreras Sepulveda, Wilmer | 2021-02-15

The document shows the application of the empirical Angström-Prescott model in different places in Norte de Santander, Colombia. The model estimates solar radiation from hours of sunlight, at a site where brightness and solar radiation are measured. The data were obtained from the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental Studies, IDEAM; algorithms were developed in RStudio to process and ana-lyze the information. The model establishes a linear relationship between solar radiation and the hours of sunlight, in a specific geographic location. Therefore, regression analyzes were performed for three different sites, using histori-cal records of brightness and solar radiation, ob-taining the R-squared coefficients of: 0.73, 0.78,and 0.42. The models were then extrapolated to nearby regions with solar brightness records, but without solar radiation data, to obtain an estimate of radiation at these locations. Finally, a database was created with monthly aver-age information on solar radiation for various subregions of Norte de Santander, which can be used for the design and implementation of photovoltaic systems.

Experimental development of fuzzy controllers for thermal and pneumatic processes

Hernández Mesa, Richard Samir | 2021-05-12

In this project, a Fuzzy control system is proposed in an industrial process training module with two independent systems between them, one thermal and the other pneumatic. The control algorithm is developed in Python language v3.6 executed by a Raspberry Pi B+, both controllers depend on the error and change in error that are updated in times of 2 s and 1 s, for temperature and pressure respectively, communication with the plants uses A/D and D/A converters, the thermal Fuzzy was analyzed with three temperature references [50,100 and 150]°C, with a rise time of 191 s, 360 s and 505 s; steady state error of 5.5%, 0.7% y 0.7%, in the pneumatic system the speed of change between references is evaluated from 10 psi to 15 psi varying the activation of the compressor at the beginning of the experiments, the settling times obtained are 111 s and 106 s, with the compressor off the result is 116 s and 88 s, besides a maximum excess of 13% with inherent oscillations to the type system that are in an acceptable range.