LABSEI - Proyectos de Titulación desarrollados

1995 - 2004




Sistema de adquisición y procesamiento de datos para ensayos de máquinas eléctricas

Alumno: Carlos Sagredo
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1995

En el Laboratorio de Máquinas de la EIE se realizan frecuentemente experiencias que requieren registrar transientes de corta duración, para lo cual se utiliza un registrador de papel de alta velocidad, que consume una gran cantidad de papel especial de alto costo en poco tiempo.   

En este proyecto se fabrica un equipo capaz de adquirir, representar gráficamente, y procesar voltajes y corrientes en un sistema trifásico en condiciones estacionarias y bajo estados transientes. 

El equipo está compuesto por una unidad electrónica que contiene sensores de voltaje y corriente de gran ancho de banda aislados galvánicamente de la línea, una tarjeta de adquisición de datos instalada en un PC, y un programa que corre bajo DOS, pero que posee una interfaz gráfica similar a la que proporciona Windows, para facilitar su uso.



Avances en torno al diseño y evaluación de una red sísmica digital

Alumno: Alberto Marambio
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1996

Información




Presentación de la EIE en la WWW

Alumno: Cristián Guerrero
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1996

Se desarrolla un conjunto de páginas web para presentar a la Escuela de Ingeniería Eléctrica en la World Wide Web, servicio de Internet que ha adquirido gran popularidad recientemente.

El contenido se distribuye en 91 páginas web y 97 imágenes, e incluye información de las carreras impartidas, la planta docente, los proyectos de investigación en desarrollo, etc.



Desarrollo de un detector de apnea para infantes

Alumno: Juan Pablo Varas
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1996

Información




Sistema electrónico de monitoreo de las heladas

Alumno: Marcelo Azola
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1996



Sistema de desarrollo con el microcontrolador Basic Stamp

Alumno: Marco Delgado
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1996



Medidor básico de la contaminación del aire
 
Alumno: Roberto Bustos
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1996



Sistema de seguridad para recinto privado

Alumno: Rodrigo Albornoz
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1996



Interconexión del Analizador Digital de Señales LA-160 con un PC-AT vía puerta paralela

Alumno: John González
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1997

Información



Instrumento para medir velocidad de viento usando efecto vortex

Alumno: Rodrigo Astudillo
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1997

Anteriormente se realizó un proyecto para medir la velocidad del viento en base al tiempo de viaje de un pulso de sonido.

En este proyecto se ensaya un método basado en el efecto vortex (remolino), el cual se produce cuando un gas o un líquido pasa alrededor de un obstáculo, tal como la varilla vertical mostrada en la parte derecha del recuadro. 

El remolino modula en amplitud a un haz de ultrasonido que viaja en dirección perpendicular al vector de flujo, con una frecuencia aproximadamente proporcional a la velocidad del aire.

Dada la naturaleza semi-aleatoria de la envolvente, que se aprecia en la pantalla del osciloscopio, su frecuencia predominante debiera identificarse mediante análisis espectral, pero esta técnica encarece demasiado el sensor. En este proyecto se explora la posibilidad de usar un PLL para convertir la señal semi-aleatoria en una onda cuadrada, de frecuencia similar a la de la componente predominante, para luego medirla con un frecuencímetro.



Sensor de humedad usando un LVDT

Alumno: Claudio Leal
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998



Sensor barométrico con cámara aneroide y LVDT

Alumno: Daniel Mancilla
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998

Se desarrolla un prototipo de un barómetro electrónico formado por una cámara aneroide acoplada a un transductor de desplazamiento LVDT. La cámara aneroide se extrae de un barómetro mecánico común. Se construye el LVDT y se diseña y se monta el circuito electrónico. Se realizan evaluaciones en una cámara de presión y en condiciones normales de funcionamiento, apreciándose que el método es una alternativa viable para la medición automatizada de la presión atmosférica.


Cámara aneroide acoplada al LVDT

Evaluación en un cámara de presión



Estudio de sensor de presión usando un LVDT para medir profundidad en el mar

Alumno: Jorge Armijo
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998



Estudio de Linux como sistema operativo de red

Alumno: Marcelo Collao
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998



Prototipo de monitor de apnea basado en un sensor de presión

Alumno: Ramón Valenzuela
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998

En 1987, Humberto Villarroel desarrolló un monitor de apnea que usaba electrodos para detectar la respiración del infante, midiendo las variaciones de la impedancia del tórax. El método dio resultado, pero la electrónica era bastante compleja, y la colocación de los electrodos resultaba engorrosa para los padres del menor.

En 1996, Juan Pablo Varas exploró la posibilidad de detectar la respiración con un sensor de presión, recostando al infante sobre el sensor, tal como se observa en el recuadro superior derecho de la imagen. Se intentó fabricar un sensor con placas metálicas separadas por esponja (formando un capacitor), y con un cristal de cuarzo de bajo costo. Esta última alternativa resultó exitosa.

En este proyecto se desarrolla un prototipo del monitor basado en el sensor con cristal de cuarzo, y se optimiza el diseño para minimizar el circuito y el consumo de energía, logrando suficiente autonomía con una batería pequeña de 9 V.

Se realizan varias evaluaciones con infantes, para ajustar correctamente el umbral del equipo.



Medición de diámetro de conductores mediante un rayo láser

Alumno: Rodrigo Muñoz
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1998



Planificación, diseño y evaluación de un medidor electrónico de la calidad del agua de los hidrocultivos

Alumno: Brian Gutiérrez
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1999

Se desarrolla un prototipo de un instrumento para medir los parámetros físico-químicos del agua utilizada en la acuicultura, determinantes del crecimiento y de la reproducción de las especies, tales como la temperatura, el oxígeno disuelto y la turbidez.

El instrumento está basado en un microcontrolador; incluye un conversor análogo digital, y un visor de cristal líquido mediante el cual se comunica con el usuario.

Además cuenta con los siguientes transductores: una sonda polarográfica para la medición del oxígeno, un sensor de temperatura y un sensor de turbidez.



Estudio de factibilidad económica de monitor de apnea para infantes

Alumno: Eduardo Quezada
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 1999



Estudio de factibilidad técnico-económico de una industria diversificada de instrumentos electrónicos con capacidad exportadora para el área electroquímica

Alumnos: Germán de la Rosa & Víctor Soto
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1999



Estudio, diseño, fabricación y evaluación de un medidor de la calidad del agua de riego agrícola

Alumno: Hugo Monsalves
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1999



Desarrollo de un sistema de adquisición de datos y control en forma automática a través de una red, utilizando como plataforma los protocolos de comunicación TCP-IP

Alumno: Luis Valenzuela
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 1999



Estudio, desarrollo y evaluación de un sistema de sensores que permita medir la calidad del suelo para fines agrícolas

Alumno: Ricardo Salinas
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 1999



Detector de fallas en cables usando TDR

Alumno: Carlos Ávila
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2000



Diseño y evaluación de un sistema activo atenuador de ruido ambiental

Alumno: Carlos Silva
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2000

Existen muchas situaciones en las que un ruido intenso y persistente puede causar molestia, irritación o cansancio, e incluso daño al oído en el largo plazo. Por ejemplo, el ruido en la cabina de un camión, en la cabina o fuselaje de un avión, o el martilleo de una perforadora de cemento. 

Los protectores en forma de copa (similares a audífonos) atenúan las frecuencias altas, pero no las bajas, ya que el espesor del material es mucho menor que la longitud de onda. Se puede aumentar la atenuación en frecuencias bajas incluyendo un micrófono dentro de la copa y realimentando la señal a un sistema que inyecta ruido en contrafase por medio de un parlante ubicado dentro de la copa, tratando de anular el ruido que las atraviesa. Esta técnica funciona bien en frecuencias bajas, ya que la longitud de onda es muy grande en comparación con las distancias dentro de la copa, por lo que el micrófono y el oído escuchan casi el mismo sonido.

En este proyecto se instala un micrófono dentro de un audífono, se aplica la señal del micrófono a la entrada de audio de un PC, y se escribe un programa que implementa un filtro digital adaptivo, cuya salida amplificada es aplicada al parlante del audífono. La respuesta de frecuencia del filtro se ajusta continuamente, tratando de minimizar la señal captada por el micrófono.

En el archivo  avioneta.mp3  se muestra una de las evaluaciones efectuadas, atenuando el ruido de una avioneta. En la primera mitad se escucha el ruido sin realimentación, y luego con realimentación. Para percibir mejor el efecto se requiere un parlante sub-woofer.



Probador de circuitos integrados controlado por computador personal

Alumno: Claudio Herrera
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2000



Unidad electrónica de alarmas con sensores semiconductores para un edificio inteligente

Alumno: Gabriela Rojas
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2000



Medidor y alarma de gases de uso doméstico

Alumno: José Maturana
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2000



Sistema de control de llamadas telefónicas para el hogar

Alumno: Guillermo Cartes
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2000



Sistema de alarma personal por vía telefónica

Alumno: Javier Pinto
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2000

Se desarrolla un prototipo de una alarma personal para el hogar, orientada a casas o departamentos que permanecen desocupados durante el día, y cuyos moradores prefieren no depender de una empresa de vigilancia.

La alarma emite llamadas telefónicas a uno o más números por la red celular en forma automática si detecta anomalías predefinidas, tales como presencia de humo, rotura de vidrios, apertura de puertas, etc., informando verbalmente al usuario el tipo de anomalía detectado.

El usuario puede enviar comandos a la alarma presionando los botones del teléfono, para desactivarla, o para accionar una sirena, por ejemplo.



Sistema difusor de video y sonido

Alumno: Mario Leiva
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2000



Medidor de potencia activa para uso domiciliario

Alumno: Rafael Farías
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2000



Estudio, planificación y evaluación económica de un Centro de Formación Técnica de nivel superior en las especialidades de electrónica, electricidad e informática

Alumno: Antonio Rienzo
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001



Vehículo terrestre detector de metales radio controlado

Alumno: César Mejías
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2001

Se diseña y evalúa un prototipo de un vehículo autónomo equipado con un sistema de detección de objetos metálicos, el cual se basa en la variación de la frecuencia de un campo magnético. 

El vehículo está orientado a la búsqueda de minas antipersonales en terrenos desérticos.



Laboratorio de calibración de la instrumentación electrónica de Cemento Melón S.A

Alumno: Daniel Escobar
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001



Estudio, diseño y simulación de un vehículo submarino operado remotamente

Alumno: Felipe Daruich
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001

Los ROV (Remote Operated Vehicle) son vehículos submarinos autónomos capaces de desplazarse bajo la superficie del mar, tomar fotografías o filmar en tiempo real, y en algunos casos manipular objetos.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de un ROV, el cual cuenta con motores que le permiten desplazarse en cualquier dirección, un compás o brújula digital, una cámara de video, y un microcontrolador que procesa las señales y se comunica con un PC en la superficie.

Se desarrolla un programa para el PC que, mediante una interfaz gráfica y un joystick, permite controlar el ROV y observar la imagen captada por la cámara.



Estudio, diseño y evaluación de un sistema medidor de madurez para la chirimoya chilena

Alumno: Fernando Díaz
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001

Se fabrica un prototipo de un instrumento que indica el estado de madurez de la chirimoya basándose en el color de la fruta, el cual se mide con una fuente de luz y un conjunto de sensores sintonizados en longitudes de onda diferentes.



Electrocardiógrafo con capacidad de diagnóstico remoto vía Internet

Alumno: Gonzalo Olaeta
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2001

La escasez de recursos y especialistas en el sistema de salud en Chile, la dificultad de desplazamiento dentro del país debido a su singular geografía, y problemas debido a su mala distribución demográfica, especialmente su centralización, han motivado la búsqueda de nuevas formas de proporcionar servicios de salud a las personas.

Gracias a los avances de la tecnología y en especial de las telecomunicaciones, nuestro país encuentra en la telemedicina, una forma innovadora y eficiente de “eliminar” las distancias que separa a los pacientes de los médicos especialistas.

El trabajo realizado en este proyecto consiste en la implementación de un sistema de telemedicina cuyo objetivo es el de capturar, procesar, graficar y enviar a una estación remota, a través de Internet, señales electro cardíacas.

El diseño del sistema se realiza pensando en zonas rurales alejadas de los principales centros hospitalarios. Para concebir este diseño, se tomaron en cuenta factores económicos (recursos disponibles), recursos básicos para el funcionamiento del equipo (electricidad, línea telefónica, etc.), portabilidad del equipo (para facilitar el manejo en zonas de difícil acceso o en ambulancias), confiabilidad para encontrar a un especialista disponible, etc.



Monitoreo de vehículo a distancia

Alumno: Hernán Cortés
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001

Se desarrolla un sistema de alarma a distancia para un vehículo estacionado. Si algún sensor detecta una condición anómala, el sistema transmite una señal de radiofrecuencia a un receptor equipado con una pantalla LCD, en la cual se despliegan detalles del evento. El receptor puede estar conectado a un PC vía puerta serial, en cuyo caso se presenta una ventana de advertencia en la pantalla y se emite una alarma acústica.

Con este sistema se evita la polución acústica que genera la mayoría de las alarmas de automóviles, y se garantiza que el propietario se entere de la anomalía.



Sistema medidor de unidades de frío para frutales de hoja caduca

Alumno: José Núñez
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2001



Estudio y planificación de un sistema de selección automático de tomates de exportación mediante análisis de imagen

Alumno: Leonardo Arriagada
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2001



Medición de flicker de línea usando un procesador DSP

Alumno: Leonardo Bustamante
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2001

Se denomina "flicker" de la línea de distribución eléctrica a las fluctuaciones de tensión que son percibidas por el ojo humano como un parpadeo molesto de la iluminación. Estas fluctuaciones pueden ser causadas por cargas pesadas intermitentes tales como soldadoras de arco, o pueden deberse a oscilaciones del sistema interconectado. Existen normas que regulan el nivel de flicker aceptable.

Para medir el flicker, se utiliza generalmente un sistema basado en el diagrama en bloques siguiente.



En forma resumida, los bloques realizan las siguientes funciones:

  1. La señal se normaliza en amplitud.
  2. Se obtiene la envolvente de la tensión.
  3. Se filtra la envolvente con un filtro pasabanda que incorpora la dependencia de la sensibilidad del ojo humano con respecto a la frecuencia del parpadeo.
  4. Se integra la magnitud de la envolvente filtrada, para incorporar el efecto acumulativo del parpadeo en el cerebro.
  5. Se clasifican las fluctuaciones en forma estadística, durante un intervalo típico de 10 minutos.

En el diagrama en bloques anterior existen varios filtros pasabajos, pasaaltos y pasabanda, con respuesta de frecuencia precisa definida por las normas. Dado que los primeros medidores de flicker eran análogos, requerían de un gran número de componentes pasivos de precisión, lo que los hacía vulnerables a las derivas térmicas y al envejecimiento de los componentes.

En este proyecto se realiza un medidor digital de flicker, utilizando un procesador DSP Texas Instruments modelo TMS320C6711, montado en la tarjeta de evaluación mostrada en la figura.

El procesador efectúa cálculos en punto flotante a una velocidad de 900 MFlops.


El programa desarrollado ejecuta las tareas mostradas en el diagrama en bloques.

Una vez terminado, el sistema se evalúa con señales afectadas por flicker conocido, encontrándose que entrega el resultado esperado dentro del margen de error aceptado por las normas, y que el procesador es capaz de efectuar los cálculos requeridos en tiempo real.



Estimación de la evapotranspiración para la optimización del agua de regadío

Alumno: Luis Fabres
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2001

La evapotranspiración corresponde al proceso combinado de evaporación y transpiración mediante el cual se transfiere agua desde la superficie del suelo (evaporación) y desde la cubierta vegetal (transpiración) hacia la atmósfera. Teniendo esta información se puede calcular la demanda de agua necesaria para los cultivos, confeccionar un calendario de riego y dimensionar obras tales como canales, tranques, embalses, etc.

En este proyecto se diseña y se construye un prototipo de un instrumento capaz de medir la evapotranspiración. El  instrumento mide la temperatura del aire, la radiación solar incidente y la velocidad del viento y luego utiliza estos valores para calcular la evapotranspiración en un microcontrolador, usando un modelo matemático propuesto por la FAO.

Si bien el dispositivo es autosuficiente, el usuario puede también configurarlo y consultar los datos desde un computador personal, por medio de la puerta serial RS-232C.





Estudio de factibilidad técnica y económica de fabricar perfiladores de salinidad y temperatura de agua de mar

Alumno: Orlando Rojas
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2001



Emulación de un amplificador de audio a tubos usando un procesador DSP

Alumno: Vicente Brunet
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2001

Los amplificadores de audio a tubos son muy apreciados por los músicos que tocan guitarras eléctricas, ya que introducen un tipo de distorsión especial, que agrega colorido al sonido. Dado que estos amplificadores tienen un costo elevado y resulta difícil encontrar repuestos, se desarrolla un emulador con tecnología moderna.

En primer lugar se mide la respuesta de frecuencia y la característica de transferencia no-lineal de un amplificador a tubos Mesa/Boggie (ver figura), para diferentes posiciones de los controles del panel frontal. Luego se diseña un sistema de procesamiento basado en filtros digitales y sistemas digitales no-lineales que se comportan en forma similar al amplificador usado como modelo.

El sistema se implementa en MATLAB, con el objeto de evaluar el funcionamiento de las distintas etapas diseñadas y efectuar las correcciones necesarias. En el recuadro inferior izquierdo de la figura se muestra la interfaz gráfica del programa.

Por último, se traspasan los algoritmos a una plataforma DSP de Texas Instruments (recuadro inferior derecho), la cual cuenta con conversores A/D y D/A, lo que permite realizar un sistema completo con entrada y salida análoga, que funciona en tiempo real.

En los archivos  vb-in.mp3  y  vb-out.mp3  se muestran ejemplos de sonido, antes y después del procesamiento, respectivamente.




Sistema electrónico de monitoreo de oxigeno y dióxido de carbono

Alumno: Iván Vásquez
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002



Factibilidad técnica y económica de elaboración de oxímetros de pulso en el país

Alumno: Jaime Leyton
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002



Importación de insumos electrónicos aprovechando los TLC

Alumno: Jorge Allendes
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2002



Restauración digital de sonido de discos de vinilo

Alumno: Jorge Bacic
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002

Los discos de vinilo se ven afectados por desgaste y defectos que aumentan con el tiempo de uso, y que generan ruido de tipo impulsivo (clicks) y ruido de fondo (hiss).

En este proyecto se desarrollan algoritmos y programas para restaurar el sonido de dichos discos, el cual es posteriormente grabado en formato digital.

Para eliminar los clicks, el programa los reemplaza por sonido interpolado en base a un filtro digital adaptivo. En la figura se observa el efecto logrado, el cual puede ser apreciado comparando la señal original con la procesada.

Para reducir el hiss, el programa procesa la música por medio de un filtro digital multibanda adaptivo, cuya respuesta se modifica varias veces por segundo, dejando pasar solamente aquellas bandas donde existe música. La característica de enmascaramiento que afecta al oído humano hace inaudible al ruido presente en esas bandas. La mejora lograda se puede apreciar comparando un segmento de música original con uno procesado.



Desarrollo de un sensor para el análisis de vibraciones en máquinas

Alumno: Manuel Troncoso
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002

La medición de vibraciones en máquinas resulta útil para detectar el desgaste de rodamientos, engranajes, etc., cuando el problema está recién  comenzando, de manera de poder planificar la detención de la máquina, y efectuar las reparaciones en el momento más conveniente. Cuando la máquina no tiene defectos, se almacena un análisis espectral de sus vibraciones, para compararlo con análisis posteriores.

En este proyecto se fabrica un sensor para medir aceleración, el cual, en conjunto con la tarjeta de sonido de un PC y un programa de análisis espectral común, puede convertirse en un sistema de medición y registro de vibraciones.

El acelerómetro se construye adosando una pequeña masa a un cristal de cuarzo de bajo costo. El dispositivo terminado se observa en la esquina superior derecha de la fotografía, e incluye el circuito electrónico necesario para adaptar la señal del transductor a la entrada de la tarjeta de sonido del PC. 

El mayor problema encontrado resulta ser la calibración del dispositivo, ya que se requiere de una plataforma vibratoria y de un acelerómetro patrón (del cual no se dispone). Para resolver este problema, se monta el sensor en el centro de un woofer (parlante de bajos), el cual actúa como plataforma vibratoria. Luego se coloca un espejo sobre el sensor, y se proyecta un rayo láser con un puntero común, ajustando el rayo para llegar a un papel milimetrado, lo que permite medir la amplitud del movimiento. Como el movimiento es sinusoidal, se puede calcular la aceleración a partir de la amplitud. De esta forma se obtiene la constante del sensor, que resulta ser igual a 50 mV/g.



Medición de temperatura a distancia

Alumno: Marcelo Gutiérrez
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2002

Se desarrolla un prototipo de un instrumento para medir la temperatura de un cuerpo a distancia, sin hacer contacto con él, a partir de la radiación infrarroja emitida por el objeto. En la figura siguiente se muestra un esquema de la etapa sensora.

La señal entregada por el sensor es muy pequeña, y se confunde con la deriva térmica del voltaje de offset de los amplificadores operacionales. Por lo tanto, el amplificador cuenta con un sistema de ajuste automático de cero.

El instrumento incluye un microcontrolador, el cual convierte la señal amplificada a temperatura, y controla el sistema de ajuste automático de cero del amplificador. La temperatura medida se despliega en un visor de cristal líquido.



Monitor digital de apnea basado en un sensor de presión

Alumno: Mauricio Muñoz
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002



Estudio y diseño de un sistema electrónico de medición de visibilidad en carreteras en presencia de neblina

Alumno: Omar Estay
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2002

Se diseña un instrumento que permite determinar la visibilidad relativa en las carreteras, con la finalidad de limitar la velocidad de los vehículos frente a una situación de visibilidad reducida. Se implementa un prototipo que determina la distancia hasta la cual existe visibilidad mediante la cuantificación de la reflexión de un haz luminoso en la neblina.


                          

El proyecto está orientado a dar una solución en tiempo real, que permita mejorar las condiciones de conducción en carretera, disminuyendo el porcentaje de accidentes de transito, y que pueda ser aplicado en otros ámbitos donde las situaciones de visibilidad reducida son de vital importancia, tales como tráfico aéreo y navegación.



Estudio de viabilidad de una empresa orientada al diseño, configuración, y soporte de redes computacionales en la V Región

Alumno: Ramón Palma
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2002



Sistema de diagnóstico del mecanismo de aceleración y frenado de un tren eléctrico

Alumno: Alejandro Fernández
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2003

Los automotores utilizan un complejo sistema eléctrico, basado en un gran número de resistencias, contactores y levas, para controlar la aceleración y el frenado.

Cuando se produce una falla, se requiere bastante tiempo para identificar el elemento defectuoso, lo que genera pérdidas para la empresa, ya que el tren no puede circular.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de un sistema de diagnóstico compuesto por sensores aislados del circuito del tren (el cual se alimenta con 3000 Volt DC y consume varios centenares de Amperes), una unidad electrónica de adquisición y procesamiento de datos análogos y digitales basada en un microcontrolador, y un programa para un PC portátil, que abrevia significativamente el proceso de diagnóstico de la falla.



Sistema de prevención de fallas de neumáticos para la gran minería

Alumno: Carlos Velásquez
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2003

Los neumáticos de los camiones utilizados en la gran minería representan un gran costo operacional para las empresas, típicamente del orden de varios millones de dólares anuales. 

La duración de los neumáticos depende significativamente de la presión y la temperatura a la que se encuentran operando. Idealmente, estos datos debieran obtenerse varias veces al día, sin embargo resulta engorroso y peligroso hacerlo en forma manual, tal como se aprecia en la figura siguiente!






En este trabajo se realiza un estudio de factibilidad técnica y económica de un proyecto que consiste en monitorear la temperatura y la presión con sensores adosados a la parte interior del aro de los neumáticos, y de transmitir la información a la cabina del camión para llevar un registro de estos parámetros y emitir la alarma correspondiente en caso de una anomalía.

En la figura se muestra una ampliación de la tarjeta electrónica que contiene los sensores, un microcontrolador y un transmisor de radio, la cual se instala en el interior del neumático. 

En el extremo derecho de la tarjeta se aprecia la antena y un capacitor trimmer de sintonía.


En la figura se ilustra el proceso de transmisión de información de datos hacia la cabina.

Algunos de los problemas que se afrontan en este proyecto son:

  • el efecto de la alta temperatura y alta presión en el interior del neumático sobre los componentes electrónicos de la tarjeta sensora.
  • la atenuación del neumático y de la estructura metálica del camión, que podría impedir la recepción de las señales en la cabina.
  • la duración de las baterías de los módulos sensores, las cuales no pueden ser reemplazadas fácilmente. 

Los resultados del estudio sugieren que este sistema podría aportar un ahorro considerable de divisas a las empresas mineras.



Sistema de registro y análisis de excesos de velocidades variables empleando tecnología GPS

Alumno: Cristian Aracena
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2003



Medidor de capacidad de saltos de atletas

Alumno: Eduardo Silva
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2003

Se fabrica el equipo LABSEI-100 "Medidor de Capacidad de Salto", el cual tiene como objetivo medir la potencia generada por un atleta durante un salto vertical, para ayudarlo a perfeccionar su técnica.

El equipo mide el tiempo de vuelo del atleta, calcula la altura del salto, despliega ambos valores en una pantalla LCD, y envía los datos a un PC por medio de una puerta serial, donde se calcula y despliega la potencia del salto, y se registra el progreso del atleta. El tiempo de permanencia en el aire se mide detectando la ausencia de reflejo de 2 haces de luz infrarroja en las zapatillas del atleta, haciendo innecesaria una plataforma de salto especial.

El LABSEI fabrica este equipo para la Escuela de Educación Física de la PUCV.



Sistema de comunicación para unidad de adquisición de datos y control de una planta

Alumno: Enrique Almuna
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2003

Este proyecto se inicia con el estudio de los protocolos de comunicación en el área industrial, con el fin de conocer los avances tecnológicos actuales, extrayendo de ellos sus principales características, para desarrollar un software y un hardware capaz de comunicar dos dispositivos esclavos y un módulo maestro.

El sistema se utiliza para controlar el nivel y la temperatura del líquido de un estanque, logrando monitorear estas variables satisfactoriamente, y apreciando los cambios producidos en las variables sensadas por medio de una interfaz gráfica. 

El protocolo creado permite controlar estas variables, e incluye la capacidad de poder monitorear más variables en tiempo real. La experiencia desarrollada pretende ser una solución para reemplazar las complejas redes de interconexión análoga en Sistemas de Control Distribuido.



Sistema de difusión de información para transporte colectivo

Alumno: Hipólito González
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2003



Plataforma de seguimiento solar

Alumno: Jimmy González
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2003

La radiación solar es un recurso energético limpio, que puede ser captado con paneles solares, los cuales convierten la radiación en energía eléctrica sin generar contaminación.

Para obtener la mayor cantidad de energía posible, el panel debe estar permanentemente orientado hacia el sol.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de un sistema de seguimiento automático del sol. El sistema consta de 4 sensores de luz adheridos a las paredes de una estructura en forma de pirámide; la señales generadas por los sensores son interpretadas por un microcontrolador, el cual acciona motores paso a paso para orientar la estructura en 2 ejes perpendiculares, tratando de igualar la radiación percibida por los 4 sensores.

Enlace a video demostrativo.



Control de acceso para recinto privado

Alumno: Mauricio Barra
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2003

Por diversos motivos de seguridad, el control de acceso a recintos privados es una práctica que se ha vuelto habitual en estos días. Para buscar una solución a esta necesidad, se desarrolla un control de acceso que ofrece un alto nivel de seguridad en la identificación de la persona.

El sistema es autónomo, es decir, puede ser configurado sin necesidad de un PC. En la figura inferior, se muestra el kit básico del sistema y su instalación.



Como medio de identificación, se elige una tarjeta que funciona en base a radio frecuencia. Como muestra la figura a la derecha, su información es leída cuando se acerca al equipo lector.

La tarjeta se complementa con un código secreto que debe ser digitado en un teclado, con lo cual aumenta la seguridad del sistema.

Además de controlar el acceso, el sistema registra los ingresos al recinto, información que puede ser transferida a un PC y desplegada mediante una interfaz grafica, que además permite ver el listado en MS-EXCEL.





Sistema de lectura de formularios basado en procesamiento de imágenes

Alumno: Mauricio Cabrera
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2003

En la Escuela de Ingeniería Eléctrica se realizan semestralmente encuestas de evaluación docente, en las cuales se consulta a los alumnos respecto de la calidad de las asignaturas y del desempeño de los profesores y ayudantes.

El número de encuestas respondidas es considerable. Actualmente se cuenta con un sistema automático de corrección, basado en emisores y detectores de luz.

En este proyecto se explora una solución diferente, que utiliza una cámara web y algoritmos de reconocimiento automático de caracteres. En la figura siguiente se muestra la interfaz gráfica del programa desarrollado.





Reconocimiento automatizado de rostros

Alumno: Carlos Nicolini
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

Se desarrolla un sistema capaz de obtener la imagen del rostro de una persona y determinar con un cierto porcentaje de error si la imagen adquirida corresponde a algún individuo dentro de un conjunto de personas cuyas características faciales se encuentran archivadas de antemano en una base de datos.

Para llevar a cabo el reconocimiento de rostros se usa la técnica de correlación de imágenes, que permite ubicar rasgos faciales prominentes en la imagen obtenida.



En la figura derecha se observa un ejemplo correspondiente a la ubicación del ojo derecho en una imagen facial.













En el gráfico tridimensional se muestran los valores normalizados de la correlación entre el ojo derecho usado como patrón, y el rostro de la persona. El gráfico corresponde al sector del rostro enmarcado por el rectángulo rojo.

La correlación alcanza su mayor valor en el punto en el cual se localiza el ojo derecho en la imagen del rostro. Este mismo procedimiento puede generalizarse para localizar otros rasgos faciales (nariz, mentón, etc.).

Una vez localizados los rasgos faciales, se aprovechan algunas de sus características (su forma o las distancias entre algunos de ellos, por ejemplo) para determinar si la imagen obtenida corresponde a alguno de los individuos de la base de datos.

El desarrollo del proyecto también contempla el uso tentativo de redes neuronales para entregar mayor confiabilidad a los resultados.



Sistema de seguridad de vehículos vía red celular

Alumno: Héctor Quitral
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

Se construye un prototipo de una alarma para vehículos que envía información al propietario por medio de un teléfono celular instalado en el automóvil.

El propietario puede optar por acudir a constatar el problema o activar la alarma acústica.


Tarjeta de circuito impreso del sistema desarrollado.


 



Medición en línea de nivel de combustibles en estanques de servicentros

Alumno: Hugo Astorga
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

Las estaciones de servicio almacenan el combustible que venden en estanques subterráneos de gran capacidad. Frecuentemente se requiere medir el nivel de los estanques, para lo cual se utilizan generalmente reglas calibradas. El procedimiento está sujeto a errores de interpretación por parte del operador, y requiere quitar la tapa del estanque, lo que libera gases inflamables. 

En este proyecto se diseña y evalúa un sistema de medición que no requiere abrir el estanque, y que informa continuamente la altura del combustible, permitiendo el registro automático del nivel, la emisión de alarmas de bajo nivel, y la detección de agua en el estanque.

La principal dificultad del proyecto es la selección del sensor más adecuado, ya que éste debe ser preciso, debe diferenciar el combustible del agua, no debe ser dañado por el medio en el que se encuentra, no debe introducir riesgo de explosión o incendio, y no debe tener un costo demasiado elevado.



Frecuencímetro de latidos cardíacos fetales

Alumno: José Navarro
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

En el mercado existen monitores de latidos fetales basados en el efecto Doppler, con los cuales se puede percibir el movimiento del corazón del feto a partir de 2 o 3 meses después de la gestación.

Estos monitores envían ondas de ultrasonido, generalmente de 2.5 MHz, y detectan la frecuencia del eco recibido, la cual fluctúa al reflejarse en el corazón en movimiento.

En el archivo  doppler.mp3  se puede escuchar un ejemplo del sonido reproducido por estos monitores. Para conocer la frecuencia cardiaca, el médico cuenta el número de latidos durante un cierto tiempo y luego multiplica por el factor correspondiente.

En este proyecto se desarrolla un frecuencímetro de latidos fetales, el cual recibe la señal de audio como entrada, calcula la frecuencia y la despliega en un panel LCD.

El problema principal que se debe resolver es darle al dispositivo la inteligencia suficiente como para distinguir la señal del ruido, completar la señal en caso de latidos perdidos, rechazar "latidos" demasiado cercanos, etc., para evitar lecturas erróneas.



Sistema de monitoreo del crecimiento del tronco o tallo de una planta

Alumno: Juan Medina
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2004

La medición del diámetro de los troncos o tallos de plantas o árboles es de gran importancia para los científicos que estudian su crecimiento. El diámetro varía levemente entre el día y la noche, o cuando la planta se riega.

En este proyecto se desarrolla un sistema para medir y registrar las variaciones del diámetro. El sensor, construido especialmente para el proyecto, es un LVDT de recorrido largo, el cual se muestra dentro del círculo inferior en la fotografía, y ampliado en el recuadro superior derecho, y es capaz de detectar desplazamientos de centésimas de milímetro. La señal es procesada en forma análoga, digitalizada en un microcontrolador, y transmitida a un PC para ser representada y almacenada.

Circuito montado en protoboard                                          Sensor instalado de un tallo




Fertirrigación de paltos

Alumno: Juan Montes
Profesor Guía: Emilio Quezada
Año: 2004

La fertilización y el regado de los paltos requieren bastante atención de parte del agricultor para lograr los mejores resultados. 

En este proyecto se desarrolla un sistema automático que controla válvulas, bombas y motores, para aplicar las cantidades requeridas de fertilizante y agua en los momentos más adecuados.

El sistema está basado en un microcontrolador, y puede ser programado por el usuario en forma directa o por medio de un microcomputador personal.



Simulador de Ondas Cerebrales

Alumno: Karl Aguilera
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

Los electroencefalógrafos son equipos que miden las ondas cerebrales, las cuales son de gran importancia en el estudio del funcionamiento del cerebro y el diagnóstico de enfermedades asociadas. Estos equipos deben cumplir con varios requisitos técnicos, tales como sensibilidad, rechazo de ruido de modo común, respuesta de frecuencia, capacidad de atenuar interferencias, etc.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de un simulador de ondas cerebrales, el cual permite determinar el estado operativo de los electroencefalógrafos, y entrenar a futuros operadores de estos equipos, prescindiendo de la necesidad de contar con pacientes.

El simulador produce ondas cerebrales típicas, tales como Alfa, Beta, Delta, Theta y otras, y posee la capacidad de incorporar nuevas formas de onda en su banco de memoria.



Estudio y evaluación de un instrumento para medir la calidad de los sedimentos en los hidrocultivos

Alumno: Marco Ascencio
Profesor Guía: Mario Bahamondes
Año: 2004



Sistema de monitoreo para una cámara de conservación de vacunas

Alumno: Rodrigo Palma
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

 
Las vacunas requieren ser conservadas dentro de un rango de temperatura relativamente estrecho, ya que en caso contrario pierden su efectividad. En el país existen muchas cámaras de conservación de vacunas, tal como la que se muestra en la fotografía superior derecha, pero pocas cuentan con sistemas de monitoreo de temperatura y de alarmas de fallas.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de un sistema capaz de monitorear varias cámaras con umbrales de alarma independientes, de registrar las temperaturas para graficarlas posteriormente, y de transmitir la información en tiempo real vía Internet a otros computadores.


 

En las siguiente figura se muestra la interfaz gráfica del programa que permite monitorear las temperaturas de varias cámaras en forma simultánea, y de desplegar un gráfico para comprobar la evolución de la temperatura.





Diseño y simulación de un eliminador de acoplamiento acústico

Alumno: Rodrigo Zárate
Profesor Guía: Juan Vignolo
Año: 2004

En sistemas de amplificación de audio o refuerzo sonoro, donde se tiene uno o más micrófonos para amplificar señales de voz u otras, es común que aparezcan "acoples" al llegar a ciertos niveles de ganancia, cuando algunas señales llegan a un nivel de amplitud tal que se realimentan produciendo este desagradable efecto.

Este proyecto consiste en el diseño  de un sistema que, basándose en el análisis espectral de la señal de audio, detecta la frecuencia de las componentes que tienen comportamiento de acople (diferenciándolas de las componentes útiles mediante un algoritmo de decisión basado en ciertos parámetros ajustables) y coloca filtros notch centrados en esas frecuencias para eliminar el acople.



Interfaz gráfica mostrando formas de onda                                          Interfaz gráfica mostrando espectrogramas


Ejemplo de sonido afectado por acople                              Ejemplo de sonido procesado