Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

Analysis of the potentiometric responses of Glass/ITO and Glass/ITO/PANI-LS electrodes in pH measurement

RESUMEN Hoy en día numerosas investigaciones están enfocadas a la búsqueda de nuevos materiales sensibles a la presencia de diferentes agentes químicos, para ser empleados en sensores de diversos tipos. La Polianilina (PANI), la Liquinina Sulfonada (LS) y el óxido de indio y estaño (ITO) se han reportado como materiales sensibles al cambio de concentración de varios iones. En este trabajo se presenta el empleo de estos materiales en la construcción de electrodos para la medición de pH. Se desarrollaron dos tipos de electrodos: de Vidrio/ITO y de Vidrio/ITO/PANI-LS. La deposición de las capas de PANI-LS sobre los substratos se realizó utilizando una técnica conocida como Layer by Layer. Los electrodos se caracterizaron experimentalmente mediante la técnica conocida como potenciometría. Se diseñó un sistema de medición potenciométrico basado en las técnicas de la instrumentación virtual. Los resultados experimentales mostraron que tanto los electrodos de Vidrio/ITO como los de Vidrio/ITO/PANI-LS presentaron respuestas potenciométricas que pueden clasificarse como cercanas a la nernstiana en un rango de medición de pH de 3 a 11 unidades. En este intervalo se evidenció una relación lineal entre la tensión de la celda de medición y el pH medido, con coeficientes de regresión lineal y correlación superiores a 0,9.

ABSTRACT Nowadays numerous investigations are focused on the search of new materials for the manufacture of sensors of diverse types. These materials change their properties in the presence of different chemical agents. Polyaniline (PANI) and ITO can be used as sensitive materials to detect concentrations of various ions. In this work, glass/ITO/PANI-LS and glass/ ITO working electrodes were constructed for the measurement of pH with dimensions of 2.5 cm x 1.5 cm and 2.5 cm x 2.5 cm. The deposition of the PANI-LS layers was performed using the Layer-by-Layer technique. A potentiometric measurement system for pH measurement was designed, based on the use of Virtual Instrumentation techniques. The results showed that the glass/ ITO/ PANI-LS and glass/ ITO electrodes had potentiometric responses close to nernstian in a pH measurement range of 3 to 11 units. In this measurement range there was a linear relationship between the difference in voltage and pH, which is evidenced with coefficients of linear regression and correlation higher than 0.9. The results obtained experimentally are similar to those reported in the literature with other materials.

Reducing the effects of muscle fatigue on upper limb myoelectric control using adaptive LDA

ABSTRACT Muscle fatigue is considered one of the main causes of sEMG changes during repetitive contractions performed for long periods of time. In the current work we are proposing and evaluating an approach in order to reduce the effects of muscle fatigue on upper limb myoelectric control using adaptive LDA. A dataset of surface EMG signals from nine subjects, including six normally-limbed and three upper limb amputees, was processed. The EMG signal was encoded using four time-domain features and four coefficients of an auto-regressive model. Adaptive and non-adaptive strategies were compared using Accuracy, False Positive Rate, Sensitivity and F1 score. Results obtained with normally-limbed subjects show that in normal scenario while muscle fatigue increases, the recognition accuracy and Sensitivity of the classifier decrease from more than 90 % to less than 58 %; False Positive Rate increases from around 9 % to 36.2 %, and F1-score decreases from 0.9 to 0.6. In contrast, parameters maintain a more stable and higher performance when adaptive LDA is evaluated. Although control in amputees shows a reduction in performance compared with normally-limbed subjects, results show a similar trend. The Wilcoxon sum rank test shows a significant increase in performance of upper limb myoelectric control tasks when adaptive LDA is used. The main limitation of this work is the need of supervision in the adaptation procedure to decide if a trial is adequate for retrain the model, making the proposed method difficult to implement in a real scenario. Future work is needed in order to obtain a parameter that serves to choose the proper trial for model retraining.

Estimation of objective video quality using HEVC / H.265

RESUMEN HEVC/H.265 es un nuevo estándar de codificación de video. Su objetivo principal es mejorar los niveles de compresión de video. La compresión de video ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de las aplicaciones multimedia. La necesidad de reducir el bitrate, y a su vez mantener la calidad lo mayor posible, ha traído consigo la utilización de herramientas que permitan un proceso de codificación eficiente y eficaz. Este trabajo realiza una estimación de los parámetros relativos a la compresión eficiente de señales de video, así como las métricas de calidad objetiva; a partir de la modificación de los parámetros de codificación de la señal, utilizando potentes herramientas de software libre y un clúster de alto rendimiento.

ABSTRACT HEVC / H.265 is a new standard for video encoding. Its main objective is to improve video compression levels. Video compression has played a fundamental role in the development of multimedia applications. The need to reduce the bit rate, and in turn maintain the highest possible quality, has brought the use of tools that enable efficient and effective process of coding. This work makes an estimation of the parameters related to the efficient compression of video signals, as well as objective quality metrics; from the modification of the coding parameters of the signal, using powerful free software tools and a high performance cluster.

Characterizing two-terminal devices using Remote Virtual Instrumentation

RESUMEN En este trabajo se presenta el diseño de un instrumento virtual, conjunto hardware-software, usado para la caracterización de dispositivos electrónicos de dos terminales, tales como resistores y diodos, de forma remota. La caracterización de un dispositivo consiste en la medición de pares ordenados (tensión, corriente) para el trazado de curvas de corriente en función de la tensión (característica I-V). El hardware del sistema consta de: un circuito acondicionador de señal y de excitación, una fuente de alimentación, una Tarjeta de Adquisición de Datos (TAD) y una computadora personal a la que se conectan diferentes equipos clientes a través de una red TCP/IP. El software es un instrumento virtual programado en LabVIEW 2015 y se ejecuta en la computadora. Mediante este se realiza el procesamiento de las señales asociadas a los dispositivos, adquiridas a través de la TAD, para la posterior presentación de los resultados. La programación realizada permite la ejecución y configuración del instrumento virtual de forma remota mediante una interfaz web. Se incluyó la posibilidad de salvar a la computadora del usuario los resultados de las mediciones como un fichero de texto. Para la validación del sistema, se compararon mediciones de diferentes dispositivos de dos terminales con sus valores teóricos y datos experimentales brindados por sus fabricantes.

ABSTRACT This paper presents the design of a remote virtual instrument, hardware-software set, used for the characterization of two-terminal electronic devices, such as resistors and diodes, with remote access capability. The characterization of a device consists of measurement of ordered pairs (voltage, current) for drawing current curves as a function of voltage (I-V characteristic). The hardware system consists of: a conditioning and excitation circuit, a power supply, a Data Acquisition Board (DAQ Board) and a personal computer to which different client computers connect through a TCP/IP network. The software is a virtual instrument programmed in LabVIEW 2015 and runs on the computer. This program performs the signal´s processing associated to the devices, acquired through the DAQ Board, for the subsequent presentation of the results. The programming made allows the execution and configuration of the virtual instrument in a remote form through a web interface. The possibility to save measurement results at the user´s computer as a text file was included. For the system´s validation, different measurements of different two-terminal electronic devices were compared with its theoretical results and experimental data provided by their manufacturers.

Subspace-Based SNR Estimator for Cognitive Radio and Link Adaptation

ABSTRACT Signal-to-Noise Ratio (SNR) parameter represents the main metric to characterize the performance of signal reception. Determining this parameter is of major importance for a wide variety of communication techniques such as spectrum sensing in Cognitive Radio, Link Adaptation, and power allocation. In general, there are two kinds of SNR estimation techniques: Data-Aided (DA) and Blind Estimation (BE). By using Data-Aided estimation (DA), the receiver estimates the SNR based on prior information from the transmitter. On the other hand, by using Blind-Estimation (BE), the receiver does not have any prior-knowledge of transmission parameters. This technique is extremely used for scenarios where transmission parameters are unknown, a common situation on spectrum sensing for non-cooperative applications in Cognitive Radio. However, some reported BE algorithms have been developed exploiting specific properties of some modulation schemes, which also demands some prior knowledge of signal parameters. This work is focused on describing SNR estimation algorithms suitable for several digital and analog modulation schemes. We propose the Subspace-Based SNR estimator for spectrum sensing by using the Energy Detector and Link Adaptation applications. Comparative simulation results regarding estimator performance exhibit the high precision for several channel models. The applicability of this estimator for several analog and digital modulation schemes is also shown as well as proper performance for low SNR levels is obtained, in exchange for higher computational complexity.

RESUMEN La Relación Señal a Ruido representa una de las principales métricas para caracterizar la recepción de una señal. Determinar con la mayor precisión posible este parámetro es de gran importancia para una variedad de técnicas de comunicaciones como: el sensado de espectro en la Radio Cognitiva, la Adaptación de Enlace y el control de potencia. En general, existen dos clasificaciones en cuanto a técnicas de estimación de la SNR: Las técnicas de estimación asistidas por datos (DA) y las técnicas de estimación a ciegas (BE). En la estimación asistida por datos (DA), el receptor estima la SNR basado en el conocimiento previo de los datos enviados por el transmisor. Por otra parte, en las técnicas de estimación a ciegas (BE), el receptor no conoce los parámetros de la transmisión de antemano. Esta técnica resulta de gran utilidad para escenarios donde se desconocen parámetros de la transmisión, situación típica del sensado de espectro en la Radio Cognitiva en escenarios no cooperativos. Sin embargo, algunos de los algoritmos BE han sido desarrollados aprovechando propiedades específicas de algunos esquemas de modulación, lo cual implica el conocimiento previo de los parámetros de la señal. Este trabajo está enfocado en la descripción de algoritmos de estimación de la SNR aplicables a varios esquemas de modulación digital y analógica. Se propone el algoritmo de estimación de la SNR basado en el método del subespacio para aplicaciones de sensado de espectro con el empleo del detector de energía y adaptación de enlace. Resultados comparativos por simulaciones en relación al desempeño del estimador muestran la precisión del mismo para varios modelos de canales. También se muestra la aplicabilidad de este estimador para varios esquemas de modulaciones analógicas y digitales, así como un buen desempeño del mismo en bajos niveles de SNR, a cambio de una mayor complejidad computacional.

Titulo en Inglés: Wireless Electronic System for Invalid Persons using Android devices

RESUMEN Recientemente se está usando un nuevo dispositivo hardware que posibilita el uso de los sensores que tienen los “Smartphone” sin tener que utilizar el resto de los escudos de “Arduino”, llamándose dicha tarjeta “1Sheeld” y esto posibilita que se le añadan muchas prestaciones a la plataforma “Arduino”. El sistema que se propone tiene el objetivo de asistir a personas discapacitadas motoras y débiles visuales, para lo cual se han usado los sensores de un “Smartphone” para interactuar, a través de Bluetooth v4.0, con un dispositivo de hardware y software libre como el “Arduino” que junto con una APK que utiliza dos de los sensores de un dispositivo Andriod se puede accionar, remotamente, equipos y sistemas de una vivienda, luces, aire acondicionado, apertura de puertas, equipos electrodomésticos y otros dispositivos electrónicos.

ABSTRACT Recently new hardware device is using that we have the possibility to use the Smartphone` sensors without having to use the rest of the shields of "Arduino", this target is called 1Sheeld and this facilitates added many benefits to the platform "Arduino." The systems that we propose has the goal to support invalid people and weak visual people and for this reason the sensor of a Smartphone have been used for to impact, through Bluetooth v4.0, in a device with both, hardware and free software how the Arduino that join with the app that use tow sensors of android device, can to work, wirelessly, domestic devices, lights, air conditioning, opening of doors, etc.

Modeling and identification in a DFIG-WECS in the presence of saturation

RESUMEN El artículo presenta el modelado de un sistema de conversión de energía del viento basado en un Generador de Inducción Doblemente Alimentado en presencia de la saturación en la máquina afectando el comportamiento dinámico. A partir de un modelo básico de este tipo de proceso, se desarrolla el modelado del efecto de la saturación basado en las ecuaciones que implican la inductancia mutua, como principal variable para indicar la presencia de la saturación. Las variables consideradas en el sistema fueron velocidad de rotor, potencia y tensión y corrientes en estator y rotor. Se demuestra la posibilidad de obtener con el modelo desarrollado el comportamiento de las principales variables cuando el punto de operación se mueve de la zona de inductancia de mutua constante a la zona donde esta varía debido a la saturación. Se muestran los resultados de la simulación del modelo general que demuestran su efectividad en las condiciones de operación especiales cuando se presenta la saturación magnética en el generador.

ABSTRACT The article presents the modeling of a wind energy conversion system based on a Double Feed Induction Generator in the presence of saturation in the machine, affecting the dynamic behavior. From a basic model of this type of process, the modeling of the effect of saturation is developed based on the equations that imply mutual inductance, as the main variable to indicate the presence of saturation. The variables considered in the system were rotor speed, power and voltage and currents in stator and rotor. It is demonstrated the real possibility of using the developed model to obtain the behavior of the main variables when the operating point moves from the zone of constant mutual inductance to the region where it is varying because of saturation. The results of simulation of the general model are shown, demonstrating their effectiveness in special operating conditions when magnetic saturation occurs in the generator.

Design of an offset parabolic cylindrical antenna in the X band for the FURUNO radar

RESUMEN En un radar costero se requiere además de un patrón de radiación directivo un nivel de lóbulos secundarios o parásitos pequeño. Con el objetivo de reducir a 3o el ancho del haz de media potencia de la antena original del radar FURUNO, en el presente artículo se muestra al lector el diseño de una antena cilindro parabólica de foco desplazado en la banda X a 9,4 GHz. Se plantea el análisis por separado de la antena en dos planos. En el plano vertical se propone como antena excitadora una antena de bocina sectorial H. En el plano horizontal se propone un arreglo lineal uniforme de 129 elementos. De los resultados obtenidos se ve como con el diseño presentado se logra una mayor directividad, un aumento de la ganancia en aproximadamente 8dB lo que trae como consecuencia un aumento en la relación Ganancia-Temperatura de ruido, niveles de lóbulo secundarios de -25 dB y además, de forma teórica, se logra aumentar en más de dos veces el alcance del radar costero.

ABSTRACT In coastal radar, In addition to a direct radiation pattern, a level of secondary lobes or small parasites is required. With the aim of reduce the width of the half-power beam of the original FURUNO radar antenna to 3o, in this article the reader is shown the design of an offset parabolic cylindrical reflector antenna in the X band at 9.4 GHz. The analysis of the antenna in two planes is proposed separately. In the vertical plane, a sector horn antenna is proposed as an excitation antenna. In the horizontal plane, a uniform linear array of 129 elements is proposed. From the results obtained it is seen how with the presented design a greater directivity is achieved, an increase of the gain in approximately 8dB which results in an increase in the noise Gain-Temperature ratio, secondary lobe levels of -25 dB and in addition, theoretically, it is possible to increase the scope of the coastal radar by more than twice.