Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

Preliminary statistics of the refractivity of the troposphere in the sea north of Cuba

RESUMEN La troposfera es una capa de la atmósfera cuyo coíndice de refracción N es variable en el tiempo y con la geografía por las variaciones con la altura de: la temperatura T, la humedad del vapor de agua e y la presión atmosférica p. Para considerar la influencia de la refracción, en las bandas del espectro radioeléctrico, es tradicional emplear un radio ficticio de la Tierra a e y no su radio real a . Con frecuencia se emplea: a e = 8500 km (4/3 de a) - válido para países de clima templado-, al determinar las coberturas por campo: del servicio móvil terrestre (SMT), de las líneas de radio enlace (RE) y el alcance de radares. Un objetivo del trabajo consiste en, a partir de las mediciones existentes de T, e y p, estructurar algoritmos teóricos y de cómputo para determinar, estadísticamente, los valores: medios, medianos y la desviación estándar de N y a e hasta una altura de 2 km. Los períodos que se consideran de interés: semanales, mensuales y anual, de inicio en los años 2016 hasta 2020. Los resultados se han comparado y validado con los de otras investigaciones anteriores, y aportan nuevos conocimientos. Las estadísticas semanales y mensuales se consideran aportes de este trabajo. Un aspecto importante debido a las interferencias externas - y poco estudiado- , no objeto de este artículo-, es cuantificar la ocurrencia de la superrefracción y de los conductos (ductos) elevados y superficiales sobre el mar.

ABSTRACT The troposphere is a layer of the atmosphere whose co index of refraction N is variable in time and with geography due to variations with height of: temperature T, humidity of water vapor e and atmospheric pressure p. To consider the influence of refraction in the bands of the radio spectrum, it is traditional to use a fictitious radius ae of the Earth and not its real radius. Frequently is used: a e = 8500 km (4/3 of a) - valid for countries with a temperate climate -, for determining field coverage of: the land mobile service (SMT), the radio link lines (RE) and the range of radars. One objective of the work is, based on the existing measurements of T, e and p, to structure theoretical and computational algorithms to determine statistically, until a height of 2 km, the values: means, medians and the standard deviation of N and ae. The periods that are considered of interest: weekly, monthly and annual, starting in 2016 until 2020. The results have been compared and validated with those of other previous investigations, and provide new knowledge. Weekly and monthly statistics are contributions of this work. An important aspect due to external interferences- but little studied and objet of another article- is to specify the occurrence of super refraction and elevated and superficial ducts over the sea.

Design and Implementation of a software for modular medical devices.

RESUMEN Este trabajo trata sobre el diseño e implementación de un software para equipos médicos modulares dedicados a la monitorización de pacientes en terapias. Para ello se utiliza como caso de estudio la familia de monitores de pacientes Doctus del fabricante cubano COMBIOMED. Se persigue el objetivo de generar un software lo suficientemente flexible que permita hacer modificaciones en su distribución, cambios en la configuración de los módulos que admite, y modificación de los algoritmos de procesamiento de señales digitales; sin tener que realizar modificaciones al software. Para el proceso de desarrollo se utiliza una metodología Agile modelo-V, y para la implementación se utiliza la tecnología .NET 6 de Microsoft.

ABSTRACT This work is about the design and implementation of software for modular medical equipment dedicated to patient monitoring in therapies. The Doctus family of patient monitors from the Cuban manufacturer COMBIOMED is used as a case study. The objective is to generate software that is flexible enough to allow modifications in its distribution, changes in the configuration of the modules it supports, and modification of digital signal processing algorithms, without having to make any changes to the software. An Agile V-model methodology is used for the development process, and Microsoft’s NET 6 technology is used for the implementation.

Title: Control system for SAKURA FI-371 steam sterilizer

RESUMEN El objetivo de este artículo es presentar la metodología de diseño de una solución de control alternativa para la recuperación de esterilizadores a vapor de uso médico inoperantes producto de fallas graves en el hardware de control y carentes de soporte por parte del fabricante. Las autoclaves permiten esterilizar instrumental médico-quirúrgico y de laboratorio de hospitales y centros de salud. Son de vital importancia para el mantenimiento y calidad de servicios médicos. La metodología presentada expone detalladamente el procedimiento de diagnóstico, identificación de curvas de sensores, definición de requisitos, diseño de hardware y diseño de software que soporten la solución de control definida. El artículo propone una arquitectura de control por sobrecorrida para la temperatura en las diferentes etapas del proceso de esterilización que contempla la modulación de ancho de pulso para el accionamiento del generador de vapor eléctrico a partir de un contactor magnético convencional, considerando las limitaciones asociadas a los tiempos de conmutación para este tipo de actuador. La metodología es aplicada a un esterilizador a vapor modelo “SAKURA FI-371”. Los resultados exponen una solución de interfaz de usuario más amigable, que permite la supervisión, seguimiento del proceso y el registro de tendencias de variables deseadas. Igualmente, se demuestra el cumplimiento de las etapas de un ciclo de trabajo y el correcto ajuste del lazo de control de temperatura en la cámara de esterilización. La certificación de la solución se alcanzó mediante la realizaron pruebas biológicas por parte de la entidad nacional reguladora correspondiente.

ABSTRACT This article aims to present the design methodology of an alternative control solution for the recovery of inoperative medical steam sterilizers resulting from serious failures in the control hardware and lack of support from the manufacturer. Autoclaves allow sterilizing of medical-surgical and laboratory instruments from hospitals and health centers. They are of vital importance for the maintenance and quality of medical services. The methodology presented presents in detail the diagnostic procedure, identification of sensor curves, definition of requirements, hardware design, and software design that support the defined control solution. The article proposes an overflow control architecture for the temperature in the different stages of the sterilization process that contemplates the pulse width modulation for the activation of the electric steam generator from a conventional magnetic contactor, considering the limitations associated with the switching times for this type of actuator. The methodology is applied to a steam sterilizer model “SAKURA FI-371”. The results present an ergonomic solution that allows supervision, monitoring of the process, and recording trends of desired variables. Likewise, compliance with the stages of a work cycle and the correct adjustment of the temperature control loop in the sterilization chamber is demonstrated. The certification of the solution was achieved through biological testing by the corresponding national regulatory entity.

Design of a Groove Cap Waveguide antenna array for W-band operation

RESUMEN En el presente artículo se hace un estudio de la tecnología Groove Gap Waveguide (GGW) y su posible aplicación en los nuevos escenarios, que surgirán con el despliegue de la sexta generación (6G) de los sistemas de comunicaciones inalámbricas, para lograr una mayor transmisión de datos y confiabilidad de las redes de comunicación, por las ventajas que puede brindar esta tecnología en entornos donde se requiere una alta disponibilidad de las bandas milimétricas (mmWave). Esta tecnología permite la transmisión de ondas sin la necesidad de un contacto físico entre los materiales conductores, solventando el problema del contacto físico necesario en las guías de ondas tradicionales, mediante una estructura de pines metálicos con separación entre sí, que emulan la función de material conductor magnético perfecto (PMC). El presente trabajo está dirigido al diseño de un arreglo de antenas de ranura de 2 × 2 elementos para aplicaciones satelitales en la banda W, empleando la variante de la tecnología GGW. Se obtiene una ganancia máxima de 12.2 dBi, con un ancho de banda aproximadamente de un 18.2 %, a la frecuencia de diseño (94 GHz), que puede solucionar problemas en futuros diseños de antenas para el desarrollo de nuevas aplicaciones en la 6G, por la capacidad que brinda la tecnología GGW al lograr bajas pérdidas y una alta capacidad de manejo de la potencia a altas frecuencias.

ABSTRACT This article studies the Groove Gap Waveguide (GGW) technology and its possible application in the new scenarios that will arise with the deployment of the sixth generation (6G) of wireless communications systems, to achieve greater data transmission and reliability of communication networks, due to the advantages that this technology can provide in environments where high availability of the millimetre bands (mmWave) is required. This technology allows the transmission of waves without the need for physical contact between the conductive materials, solving the problem of physical contact necessary in traditional waveguides, by means of a structure of metallic pins with separation between them, which emulate the function of perfect Magnetic Conductive Material (PMC). The present work is aimed at the design of a 2 × 2 element slot antenna array for W-band satellite applications, using the GGW technology variant. A maximum gain of 12.2 dBi is obtained, with a bandwidth of approximately 18.2 %, at the design frequency (94 GHz), which can solve problems in future antenna designs for the development of new 6G applications, due to the capability of GGW technology to achieve low losses and high power handling capacity at high frequencies.

Data-based identification of dynamic system

RESUMEN En el contexto de la iniciativa Industria 4.0, se enfrenta el desafío crucial de analizar grandes volúmenes de datos para la optimización de procesos y mejorar la toma de decisiones. En este entorno, la creación y el uso de gemelos digitales, réplicas virtuales de sistemas del mundo real, se vuelve esencial. Sin embargo, la construcción de gemelos digitales precisos y confiables utilizando principios básicos se convierte en un problema muy complicado dada la complejidad de las plantas industriales modernas, por lo que se necesita entonces buscar nuevas herramientas que permitan encontrar los modelos para la construcción de esos gemelos digitales. En este trabajo se presenta el uso de la Descomposición en Modos Dinámicos (DMD) para la obtención de modelos discretos lineales de sistemas no lineales a partir de los datos obtenidos del proceso que no precisa de un conocimiento profundo del mismo. Para validar la factibilidad de esta herramienta, se experimenta con los datos generados a partir de la simulación del modelo no lineal de un manipulador robótico de una unión rígida. Usando el algoritmo de Descomposición en Modos Dinámicos con Control (DMDc), se construye el modelo dinámico discreto lineal del mismo y se verifica el satisfactorio comportamiento del modelo al compararse su respuesta con la del sistema no lineal.

ABSTRACT In the context of the Industry 4.0 initiative, there is a crucial challenge of analyzing large volumes of data for process optimization and to improve the decision-making. In this environment, the creation and utilization of digital twins, virtual replicas of real-world systems, becomes essential. However, constructing precise and reliable digital twins using basic principles becomes a highly complicated problem given the complexity of modern industrial plants. Therefore, it is necessary to explore new tools to find models for the construction of these digital twins. This paper presents the use of Dynamic Mode Decomposition (DMD) to obtain discrete linear models of nonlinear systems from the data obtained from the process that does not require in-depth knowledge of it. To validate the feasibility of this tool, experiments are conducted by using the data generated from the simulation of the nonlinear model of a robotic manipulator of a rigid joint. Using the Dynamic Mode Decomposition with Control (DMDc) algorithm, the linear discrete dynamic model is constructed and the satisfactory behavior of the model is verified by comparing its response with that of the nonlinear system.

Wireless trainer for drone pilots using single board computers

RESUMEN El adiestramiento de pilotos de drones es un desafío creciente debido a la necesidad de mejorar las habilidades de vuelo y reducir los costos. En este trabajo se presenta el desarrollo de un entrenador inalámbrico con el objetivo de lograr un sistema virtual que simule las condiciones de vuelo y facilite el aprendizaje práctico con total seguridad. La solución expuesta combina un radiocontrol Futaba, un receptor de señales PWM, un Arduino Leonardo y un Latte Panda V1.0, conectados a través del protocolo de comunicación serie USB HID. El simulador de vuelo Aerofly RC7 se instala en el sistema operativo de la computadora de placa única, lo que permite a los pilotos adquirir habilidades, exentos de peligro en la manipulación del equipamiento. La innovación de la propuesta radica en la interacción lograda entre recursos tecnológicos económicos y accesibles, con la aplicación de simuladores de vuelo, para obtener una solución viable en la formación de pilotos.

ABSTRACT Drone pilot training is a growing challenge due to the need to improve flight skills and reduce costs. This paper presents the development of a wireless trainer with the objective of achieving a virtual system that simulates flight conditions and facilitates practical learning in complete safety. Exposed solution combines a Futaba remote control, a PWM signal receiver, an Arduino Leonardo, and a Latte Panda V1.0, connected through the USB HID serial communication protocol. Aerofly RC7 flight simulator is installed on the single-board computer operating system, which allows pilots to acquire skills free of danger in handling the equipment. Innovation of the proposal lies in the interaction achieved between economical and accessible technological resources, with the application of flight simulators, to obtain a viable solution in the training of pilots.