Ingeniería Electrónica

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    Diseño e implementación de un laboratorio remoto para estudiar el fenómeno físico de la ley hooke utilizando un sistema masa resorte
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Gutiérrez Correa, Yéssica Lorena ; Calvo , Andrés Felipe
    La experimentación física es fundamental en muchas áreas de la ingeniería, debido a que a partir de esta los estudiantes logran familiarizarse con los aspectos prácticos de los procedimientos de diseño [1]. Sin embargo, en los últimos años la interacción con los laboratorios prácticos en las universidades ha representado un gran reto debido a la problemática sanitaria del Covid-19 [2]. El impacto, estima UNESCO (2021), afectó en el 2020 a más de 220 millones de estudiantes de nivel superior alrededor del mundo, quienes vieron afectados sus estudios debido al cierre de las escuelas, lo que ha promovido la búsqueda de otras opciones para enseñar, como el uso de videos con grabaciones de experimentos, simuladores (laboratorios virtuales) y sesiones de experimentación en vivo [11].En Colombia tuvo un total de 185.854 Ingeniería, Arquitectura, Urbanismo y afines además de 837 estudiantes de Física para el año 2016, según el Anuario Estadístico de la Educación Superior Colombiana [12]. Los laboratorios remotos presentan grandes ventajas en cuanto a disponibilidad de tiempo, accesibilidad a través de internet, eficiencia de costos debido, desarrollo de prácticas reales, entre otros [13]. Las ideas anteriormente nombradas generan una gran oportunidad para el diseño e implementación de un laboratorio remoto de ciencias básicas, para efectos de este proyecto de física para estudiar la ley de Hooke mediante experimentos de masa resorte, se tiene la posibilidad de brindar un marco de trabajo para la enseñanza de esta materia, con el mayor acercamiento a un experimento real ayudando a mejorar la calidad de enseñanza en la educación media del país. Por otro lado, reducirá costos por el uso de tarjetas como Raspberry como también por uso de instalaciones. Además, permite tener un mejor interacción y accesibilidad con el laboratorio ya que el usuario podrá ingresar al laboratorio remoto por medio de una página web por lo que no deberá tener un conocimiento avanzado en herramientas de envío de datos o de programación, permitiendo así poder estudiar el fenómeno físico de una manera mucho más fácil.
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    Diseño e implementación de un entorno de realidad virtual para el manejo de un sistema ciber-físico aplicado a la enseñanza de la electrónica digital
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Espitia Taborda, Juan Camilo ; Bejarano Martínez, Arley
    En este documento se presenta el desarrollo de un laboratorio ciber-físico en realidad virtual aplicado a la enseñanza de la electrónica digital. Este es un entorno en el que se pueden realizar prácticas de un laboratorio de sistemas digitales, específicamente en el área de lógica combinacional. El objetivo principal de este proyecto fue realizar un entorno en realidad virtual en el que los usuarios pudieran realizar montajes de circuitos con compuertas lógicas de la forma en que lo harían en un laboratorio real y a su vez poder interactuar con un sistema físico. El desarrollo de este proyecto se dividió en las actividades: creación del entorno, desarrollo de funcionalidad de componentes electrónicos, creación de un sistema físico, implementación de un protocolo de comunicación para permitir la interacción entre el entorno virtual y el sistema físico, y por último la validación de usuario para determinar el funcionamiento del laboratorio desarrollado. En este proyecto se utilizó Blender y Shapr3D como herramientas de modelado 3D, Raspberry Pi Pico para desarrollar el sistema físico, unas gafas de realidad virtual Oculus Rift S para la interacción con el usuario, y por último, la herramienta principal que reúne las anteriores es el entorno de desarrollo de Unity, en el que se ingresaron los modelos 3D y se desarrolló su funcionamiento mediante código, se integró el sistema físico con elementos del entorno virtual y se implementó la interacción en realidad virtual para que el usuario pudiera sentirse como si estuviera adentro de un laboratorio de sistemas digitales real. Para desarrollar la mayoría de las funcionalidades del laboratorio, se utilizó como base un elemento del entorno de Unity llamado “collider”, este elemento permitió la interacción entre todos los elementos del laboratorio. Gracias a la detección de colisiones fue posible desarrollar el funcionamiento de la protoboard y realizar conexiones entre componentes.
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    Diseño e implementación de una red de telecomunicaciones para el control de microrredes
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Franco González, José Esteban ; Bejarano Martínez, Arley
    En este trabajo de grado se presenta la metodología y desarrollo de un sistema de comunicaciones para una microrred, a este sistema se le pueden controlar cargas tanto ON/OFF como proporcionales, además de que puede medir la tensión y corriente que se presenta en el sistema El sistema cuenta con toda una red de comunicaciones escalable a múltiples dispositivos, fue desarrollada con el fin de darle una aplicación práctica a las microrredes, en otras palabras, un banco de pruebas. Para el desarrollo del sistema fue necesaria la implementación de un sistema de comunicaciones por medio del protocolo ModBus RTU, elegido por sus características de distancia y el fácil manejo. El sistema consta de un maestro conectado a una interfaz gráfica la cual interactúa con todos los elementos conectados, allí se podrán modificar las cargas presentes, tanto por un control ON/OFF como un control proporcional, dichas cargas están conectadas a dispositivos inteligentes, lo cuales son los encargados de recibir todas la peticiones enviadas a través del protocolo de comunicación, este transporta las tramas de datos enviadas desde el maestro, en este caso una Raspberry pi 4 con una pantalla integrada. Después de la construcción de todo el sistema se realizaron múltiples pruebas para evaluar su funcionalidad y confiabilidad en todos los apartados, desde la medición correcta de tensión, la no alteración de los datos, el cambio en las cargas y saturación del sistema. Con este sistema se busca evaluar el funcionamiento de una microrred desde la parte de las comunicaciones, siendo así este un banco de pruebas para la aplicación de múltiples algoritmos de optimización y evaluar mejores potenciales para este tipo de redes.
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    Diseño e implementación de un software que permita controlar los dispositivos del laboratorio de fotónica de la Universidad Tecnológica de Pereira
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Muñoz Tapasco , Sergio ; Calvo Salcedo , Andrés Felipe
    El control remoto de equipos de laboratorio, brinda una gran funcionalidad al momento de manipularlos ya que en la interacción hombre – maquina, el usuario se debe desplazar a la ubicación de cada equipo para configurarlo y establecer de esta forma parámetros de entrada o salida, que permite llevar a buen fin los experimentos o pruebas realizadas. El uso de los comandos SCPI bajo el estándar IEE 488.2., permite que los usuarios se comuniquen con los equipos deseados por medio de una conexión física tipo USB, que se puede configurar bajo los estándares de una comunicación serial simple. Lo que permiten enviar ordenes especificas a cada dispositivos y recibir una respuesta según sea conveniente.
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    Diseño e implementación de una interfaz de comunicación para PLC que permita el envío de datos a internet
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Bañol Escobar, Alejandro ; Bejarano Martínez, Arley
    En este trabajo de grado se presenta la metodología y desarrollo de un sistema de bajo costo el cual se conecta a internet mediante una red wifi. A este se pueden conectar las entradas del PLC para detectar la activación de los sensores y las salidas para identificar la activación/desactivación de actuadores. Al detectar los cambios en los estados de los diferentes elementos procede a almacenar la información en una base de datos y adicionalmente esta se proyecta en una interfaz gráfica de usuario. El sistema también cuenta con la funcionalidad de garantizar la no pérdida de información, tras la desconexión a internet, para esto procede a guardarla en una memoria micro sd y de forma automática detecta cuando la conexión se restableció para después subir la información registrada en la memoria a la base de datos. Otra característica de este sistema es que se conecta a una red wifi por defecto que ya tiene guardada, pero se puede modificar, ya que el sistema se configura como un punto de acceso cada vez que no es posible conectarse a la red wifi y desde una página HTML se pueden ingresar las credenciales de la nueva red. El sistema también se puede conectar a otro PLC que disponga de una conexión serial, para que mediante el protocolo de comunicación MODBUS pueda recibir la información proveniente desde el PLC. Esta última característica se incorporó dado que a pesar de que muchos PLC’s poseen interfaces seriales para la transmisión de datos, no existen dispositivos que se puedan conectar a estos ya que no hay soporte por parte de los fabricantes o ya se encuentran descontinuados.