Diseño Modular de un Cercado Eléctrico Solar

Edgar Alonso Corzo, Juan Manuel Franco Jácome, Juan Gabriel Araque Mora
Talentos TecnoParque Colombia Nodo Bucaramanga.
Santander, Colombia
edalco@hotmail.com
juanmfranco@gmail.com
araquemora@gmail.com

Abstract : Se propone el diseño de un cercado eléctrico modular con capacidad de operación a partir de energía fotovoltaica, con el objeto de suplir la necesidad de un sistema eficiente, acorde con la capacidad económica local.

I.INTRODUCCION
Los cercados eléctricos son una buena opción para el control de animales y la seguridad perimetral de predios residenciales, agrícolas y demás. La incómoda reacción generada en el cuerpo de ciertos mamíferos por el pulso eléctrico de alta tensión han convertido a las cercas eléctricas en una aplicación que en comparación con las prácticas tradicionales reduce los costos de mantenimiento y el impacto al medio ambiente. Actualmente en el país existen variedad de dispositivos de fabricantes nacionales o extranjeros los cuales generalmente carecen de dispositivos eficientes o en su defecto requieren de inversiones considerables.
La oferta de cercas eléctricas actual se puede diferenciar entre las de fabricación nacional y las importadas, siendo muy marcada la diferencia en cuanto a desempeño, confiabilidad y costo. El objetivo del presente proyecto es el desarrollo de una alternativa de alto desempeño, mayor confiabilidad y mejores prestaciones que las de fabricación nacional, a un precio acorde a la capacidad económica de nuestros campesinos, además de ofrecer la posibilidad de uso de energías alternativas como la fotovoltaica.
Este desarrollo igualmente contempla hacia el futuro la investigación de estrategias para mitigar el impacto de la descargas atmosféricas al igual que el desarrollo de alarmas para el monitoreo del estado del cercado y la evasión de animales.

II.ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto actualmente está dividido en tres módulos.
El módulo impulso o básico: Se encarga de almacenar la energía y entregarla de forma controlada a través de un transformador de pulsos.
Modulo de respaldo: Se encargara de mantener la carga de una batería la cual respaldara el sistema en caso de que haya una suspensión del servicio de energía. Básicamente este modulo constara de un regulador un circuito de control de carga y un inversor para alimentar el primer modulo.
Modulo alternativo: En este modulo permitirá el acople de un sistema de paneles fotovoltaicos.

III.ACTUALIDAD EL PROYECTO
Para el circuito básico es necesario utilizar una configuración que nos permita almacenar la energía y otra que mediante un circuito de control nos permita la energía se transfiera a través del alambre del cercado y la tierra luego que un objeto hace contacto con estos dos. Normalmente estos circuitos constan el primero de un multiplicador con diodos y condensadores y el segundo de un circuito con semiconductores como DIACs, tiristores, IGBTs, Transistores y un trasformador de pulsos.
Teniendo en cuenta la importancia de un bajo consumo de potencia del primer y segundo modulo para la viabilidad del proyecto se ha realizado pruebas con diferentes configuraciones para el modulo básico y se han alcanzado eficiencias del 90% entre la energía almacenada y entregada. Estos resultados nos han llevado a continuar optimizando específicamente el circuito de control de energía y el transformador de pulsos ya que el objetivo es alcanzar una eficiencia mayor.
Algunas de la graficas del pulso a la salida de primer modulo obtenidas en laboratorio mediante la captura en el osciloscopio digital se presentan a continuación. La carga de prueba es una resistencia de 560 ohm en serie con una resistencia de 1 ohm donde se capturaron los datos de la tensión y luego se graficaron mediante programa de computador.

En la figura 1 se representa el pulso para tres condensadores de almacenamiento diferentes.
El color azul oscuro corresponde al condensador con capacidad menor y el color verde corresponde al condensador de mayor capacidad.
La figura 2 corresponde al mismo condensador de almacenamiento y dos transformadores diferentes.


Como se puede observar en la figura 2 la diferencia en eficiencia es considerable.
Dentro de los desafíos a los que se deben someter el dispositivo se encuentra el diseño del transformador de pulsos, teniendo en cuenta que están en juego el tamaño, el material del núcleo y la forma más eficiente de bobinar el transformador. Desde el punto de vista electromagnético la opción más óptima es el núcleo de ferrita. El problema aparece al momento de conseguir el material para realizar pruebas al igual que proveedores o información en Colombia. De esta manera hay que dirigirse a otras opciones como lo núcleos laminados.
Actualmente se ha implementado un prototipo de prueba para evaluar eficiencia, capacidad y durabilidad del primer modulo del proyecto el cual se muestra en figura 3




IV.PRODUCTOS DESTACADOS

Speedrite 3000
30W panel & mounting bracket
Maximum Power Factor: 25km
Min Battery: 50 amp/hr

V.CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

•Es importante igualmente indagar sobre los calibres adecuados de los alambres en los bobinados del transformador de pulso puesto que si no se seleccionan correctamente se puede ocasionar perdidas por efecto joule, o perdidas por falta de acoplamiento.
•Dentro del control de energía cabe resaltar que también existe circuitos que pueden variar la entrega de energía dentro un rango establecido de forma que el circuito pueda ser optimizado dependiendo de ciertas condiciones de carga. Actualmente no hemos realizados pruebas con este tipo circuito en el laboratorio aunque ya se ha hecho algunas simulaciones.
•Es común encontrar que se trabaja con condensadores electrolíticos para almacenar energía, pero no resultan ser una buena opción si se trata de optimizar la eficiencia del generador de pulsos ya que tiene una resistencia en serie que para esta aplicación empieza a ser considerable.

VI.REFERENCIAS

[1] M. H. Rashid, Power electronics handbook, Academic PRESS
[2] (2010) Electronic Materials and Circuits – Core Material. Available: http://www.vias.org/eltransformers/lee_electronic_transformers_03_03.html
[3] (2010) Producing wound component. Available: http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/index.html
[4] T. Cadwaller, D. Cosgrove, “Fencing Systems for Rotational Grazing”. U. Wisconsin .Available: http://www2.uwrf.edu/grazing/energizer.pdf
[5] P. C. Lunenburg, B. Woodhead, R. Charles and J. Murphy, “Electric fence energiser”, U.S. Patent DN/20060087178
[6] Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE: http://www.portalelectricos.com/retie/cap2art17_cercas.php

MEDIDOR DE VELOCIDAD INALÁMBRICO PARA PATINES PROFESIONALES EN LINEA

Manuel Ignacio Forero A, David Rivera Mora.
Talentos TecnoParque Nodo Bucaramanga, Santander Colombia.

Abstract—El objetivo del trabajo fue desarrollar un dispositivo inalámbrico el cual permita a un patinador tener una lectura de su velocidad y programar de mejor manera su entrenamiento, este dispositivo consta de un reloj de mano para que el patinador visualice su velocidad, un sensor encargado de recolectar la información de la velocidad en la rueda y un monitor para el entrenador, el cual muestra la velocidad del patinador en la pista. Todo lo anteriormente mencionado se realizó teniendo en cuenta: las variables a medir, el tipo de transmisión a utilizar, el terreno donde se practica el deporte, la estructura física del patín y el dispositivo para la visualización de la velocidad.

I.INTRODUCTION

El siguiente trabajo de grado es de gran aplicación en la parte deportiva, específicamente en el patinaje profesional sobre ruedas, en el cual nuestro país es potencia y campeón mundial actualmente.

El patinaje de velocidad es un deporte donde se miden tiempos por vueltas (en una pista generalmente de 200 o 300 metros) y se programan entrenamientos basados en la distancia de las pistas. Existen algunas competencias donde se depende del tiempo que dura el deportista en recorrer la pista para hallar los resultados adecuados para estar en la competencia. Observando este caso, se quiere implementar un dispositivo que permita al patinador poder observar su rendimiento y auto-exigirse en sus entrenamientos y no esperar hasta que termine la vuelta para aumentar o disminuir la velocidad.

Basados en los medidores de velocidad de las bicicletas alambricos, surge la idea de implementar un medidor para el patinaje de velocidad, pero con algunas modificaciones, tales como; una conexión inalámbrica ZigBee, desde el sensor inductivo del patín que permite censar la velocidad, hasta el reloj o dispositivo que mostrará la velocidad; esto permite una mayor maniobrabilidad al patinador, ya que el deportista lleva su cuerpo todo en movimiento. Lo anterior no le ocurre a un ciclista, pues solo mueve sus piernas y en la bicicleta solo se mueven las ruedas, permitiendo colocar un sensor fijo a la bicicleta que no se involucre con el ciclista y seria incomodo para el patinador tener un cable desde su pie hasta su muñeca.

Otra modificación fue un monitor que muestra la velocidad del patinador en pista, esto permitirá al entrenador verificar la velocidad de su deportista y poder controlar mejor el entrenamiento y la exigencia dependiendo del rendimiento de ese día; la comunicación con el monitor es inalámbrica y se utilizó el protocolo IEEE 802.15.4 (ZigBee).

El proyecto propuesto en este trabajo de grado, enriquece el estudio de las comunicaciones inalámbricas con tecnología zigBee y esta es una de tantas aplicaciones de se le puede brindar a esta tecnología.


II.DESARROLLO
Para generalizar todo el proyecto mostraremos una breve explicación grafica. (Ver figura 1). La cual explicaremos de forma reducida y explicita en tres partes.

Figura 1: Imagen Juan Nayib Tobon Patinador de Cali Colombia, patrocinado por Bont Zepto en Europa

1: Sensor inductivo.
2: Circuito transmisor zigbee
3: Reloj de mano patinador (receptor zigbee 1)
4: Monitor portátil de mano entrenador (receptor zigbee 2).
Los puntos anteriormente mencionados se pueden observar en la imagen (Ver figura 1).

El dispositivo desarrollado se compone de tres módulos y cada modulo se compone de un transceptor, una CPU y un sensor o pantalla, podemos mirar en la figura 2 un diagrama de bloques de las especificaciones de cada modulo.

Figura 2: Diagrama de bloques del proyecto

Como se puede observar en la figura 1 existen tres módulos que corresponden:

Modulo A (Receptor del patinador).
Modulo B (Receptor del entrenador).
Modulo C (Emisor del patín).

El modulo C es el modulo coordinador el cual toma unos datos de un sensor inductivo y los transmite por medio de zigbee a los otros dos módulos, estos módulos toman los datos y los procesan para ser visualizados en pantallas LCD.

Los tres módulos tienen en común un dispositivo transceptor zigbee (marca xbee), los módulos A y B tienen un xbee de corto alcance (100m) y el Modulo C tiene un alcance mayor (1,5 Km. en campo abierto) La imagen de los transceptores se puede observar en la figura 3.

Figura 3:Transceptor xbee

El modulo A y B solo se diferencian entre si por su pantalla LCD, ya que el modulo B consta de una pantalla LCD de 16 caracteres por 2 líneas y el modulo A consta de una pantalla LCD de 8 caracteres por 2 líneas.

A continuación se explicara cada uno de los módulos más a fondo:

1.MODULO A Y B

Figura 4: Diagrama módulos A y B

Estos dos módulos como se dijo anteriormente tienen una misma configuración que consta de un receptor Zigbee, una CPU (microcontrolador) y una pantalla (ver configuración en la figura 4), donde cada uno de estos dispositivos tiene una función especifica en cada uno de sus módulos.

Daremos una explicación de cada uno de los elementos que componen el modulo y su funcionamiento general, empezaremos explicando la función de la CPU o pic 16f648a, ya que este es el encargado de tomar los datos del xbee, transformarlos y enviarlos a la pantalla para ser visualizados.

La CPU (pic 16f648a), se escogió esta CPU para todos y cada uno de los módulos por su elaboración física ya que al tener 18 pines es un micro bastante pequeño (comparado con otros micros) para lo que se requería con el proyecto.

Los pic necesitan de un reloj externo para configurar su ciclo de maquina y teniendo en cuenta que se necesitaban tomar muestras que eran demasiado rápidas (aproximadamente de 25 ms), se utilizo un cristal o reloj externo de 20 Megas, lo que da un tiempo de muestreo de 50 microsegundos.

La programación del pic se llevo a cabo en C con el programa C compilar para llegar a la programación final se elaboraron los diagramas de flujo mostrados en la figuras 5 y 6, en estas mismas se puede observar el proceso que elabora con los datos obtenidos el pic.

Figura 5: Diagrama de flujo interrupción del receptor

Figura 6: Diagrama de flujo general del receptor

En resumido el programa recibe un valor y este se multiplica por ciertas constantes para hallar la velocidad y se envía a una pantalla para ser mostrado cada cierto tiempo.

La pantalla LCD, tanto la de 16 caracteres por 2 líneas y la de 8 caracteres por 2 líneas, permiten visualizar la velocidad obtenida y dependiendo de el botón que tiene el modulo se muestras la velocidad promedio o la velocidad máxima alcanzada.

El transceptor zigbee permite la comunicación con el modulo C, este transceptor funciona solo como receptor el cual fue configurado para recibir datos del coordinador (modulo xbee ubicado en el patín).

En la figura 7 y 8 encontraran los módulos A y B terminados y se puede observar la diferencia de las pantallas entre ellos.

2.MODULO C


Como los dos módulos anteriores este modulo consta de un transceptor Zigbee y una CPU, pero difiere en ellos ya que en ves de una pantalla tiene un sensor inductivo y una etapa de amplificación, (ver configuración en la figura 9).

Para este caso también se dará una explicación breve de cada uno de los componentes empezando por la CPU (pic16f648). Con respecto a la CPU del modulo A y B las configuración del reloj externo es el mismo de 20 Megas y la programación también fue elaborada en C, peor el programa interno que maneja el pic es totalmente diferente.

En las figuras 10, 11 y 12 se puede observar los diagramas de flujo utilizados para elaborar el programa del emisor


Resumiendo este programa maneja dos interrupciones una por timer esta permite transmitir cada cierto tiempo el valor obtenido por el sensor inductivo y otra por un interruptor externo que incrementa un contador cada que llega una señal al sensor en la rueda y el programa principal esta monitoreando si el patín esta o no en el piso.

Las interrupciones están aparte del programa principal ya que estas se activan en cualquier momento del programa, no se pueden referenciar a una parte específica.

El sensor inductivo consta de una bobina de 10 mh, a la cual se le acerca un imán n veces y este induce una corriente en sus terminales la cual debe ser amplificada.

La parte de amplificación consta de un amplificador operacional de tipo diferencial el lf351 este permite rectificar la señal obtenida en la bobina por una cuadrada y a la salida del lf un mosfet 2n7000 invierte la señal y genera una señal cuadrada de 0 a 5 voltios.

El transceptor xbee permite transmitir los datos obtenidos por la bobina hacia los módulos A y B.

En las figuras 13 se puede observar el modulo del emisor finalizado.



Como se puede obsrvar en la figura 13 hacia la parte inferior derecha se puede ver la etapa de amplificacion el lf351 y el mosfet, hacia la parte superior derecha se puede reconocer el transceptor xbee y hacia el lado izquierdo en la mitad de la baquela se observa la cpu (pic16f648a).

III.PROCESO MATEMATICOS
El objetivo principal del proyecto es obtener la velocidad de un patinador mientras esta entrenado, y para esto se podía obtener fácil de una rueda las revoluciones por segundo o por minuto, pero esta no es una velocidad estándar o fácil de manejar luego esta velocidad se debía llevar bien sea a Km/h o m/s, ante esto se utilizo la siguientes formulas.
Para nuestro caso en especial como se usaron imanes simétricamente en la rueda el perímetro se debía dividir en la cantidad de imanes, entonces:


Al tener revoluciones por minuto, se puede hallar la distancia recorrida en una revolución teniendo el radio o el diámetro de la rueda entonces:



Donde r= radio, d= diámetro, reemplazando en la formula de vel se tiene

Si se toman rpm esto equivale a que se toman n revoluciones en 1 minuto y para el patín se toma el radio en mm, luego reemplazando en (4) la formula quedaría:

Para nuestro caso en especial como se usaron imanes simétricamente en la rueda el perímetro se debía dividir en la cantidad de imanes, entonces:

Las unidades que se tienen en la formula son de milímetros por minutos pero estas se deben llevar a km/h entonces:

Luego multiplicando las constantes quedaría:

Para la parte del programa también se necesito una formula para hallar el tmr1 el cual permite que entre a la interrupción por timer, esta formula fue:
Donde Tiempo se fija según requerimiento, Fosc=reloj externo (para nuestro caso fue de 20 Megas), Preescaler=8 y se halla el tmr1.

IV.RESULTADOS



Después de la etapa de amplificación se obtuvieron las señales esperadas una señal cuadrada en la (parte de arriba de la figura 14) y una señal amplificada de 0 a 5 (parte de debajo de la figura 14).

Se logro que los tres módulos se conectaran entre si y transmitieran la información obtenida desde el sensor en el patín.

Los circuitos impresos finales obtenidos, que se pueden observar en las figuras 7, 8 y 13.

DISEÑO DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD PARA PREVENCION DE FUGAS DE GAS Y PRESENCIA DE INTRUSOS CON TECNOLOGIA INALÁMBRICA DEL ESTÁNDAR ZIGBEE

Julián David Trejos Torres

Talentos TecnoParque nodo Bogotá, Bogotá D.C, Cundinamarca, Colombia

Resumen: Los principales problemas que azotan a los hogares en nuestra sociedad son los que ponen en peligro la salud y la integridad de las personas, y los altos precios en los servicios públicos. El monóxido de carbono es muy difícil de percibir y puede causar desde asfixia o hasta la muerte. La delincuencia común ha tenido un crecimiento abrumador en los últimos cinco años, el hurto a hogares es un acto debido a este crecimiento. El consumo innecesario de energía es un problema que no solo nos afecta económicamente, también afecta el medio ambiente, por consiguiente la vida en la tierra. Es necesario encontrar y buscar soluciones útiles y eficaces. La tecnología es una increíble herramienta que utilizada de una buena manera nos ayudara a tener un hogar libre de dificultades mejorando nuestra calidad de vida.

Palabras claves—Zigbee, Domótica, Xbee.

I. INTRODUCCIÓN

La siguiente investigación, trata el tema de la comunicación inalámbrica del estándar IEEE 802.15.4 más conocido como el protocolo Zigbee. El diseño de un sistema de seguridad el cual permita controlar situaciones de riesgo dentro del hogar, actuando sobre dispositivos que se encuentren en la red Zigbee con el fin de proteger el bien inmueble.

La interfaz de usuario hace posible manipular los dispositivos finales como lo son la válvula de gas y las bombillas de simulación de presencia en cualquier instante. En caso de emergencia, la interfaz de usuario permitirá que el usuario pueda manipular y observar lo que acontece con su sistema de seguridad.

Tres de los seis consejos para ahorrar energía expuestos en la revista virtual la reserva1 dicen que se debe, Apagar las luces que no se utilizan La iluminación de una vivienda es aproximadamente el 11% de la factura de la luz. Adquirir las bombillas de bajo consumo, también llamadas “lámparas fluorescentes compactas” y Usar el ordenador portátil, en lugar del ordenador de escritorio. El apagar las bombillas que no se usan ahorra una gran cantidad de energía, en la mayoría de las casas colombianas se usan bombillas de 100w que prendidas ocho horas al día pueden consumir una gran cantidad de energía que se verá reflejada en nuestra factura.

El gas natural es un gas más liviano que el aire es incoloro inodoro e insípido por lo que no se podrían detectar las fugas, lo que hace necesario la adición de otros químicos como el compuesto mercaptano o con sensores especializados en este tipo de gas.

La combustión incompleta a causa de la carencia de oxigeno con el gas natural produce el monóxido de carbono, es un gas difícil de notar, puesto que no tiene olor, sabor, ni color y no irrita los ojos ni la nariz. Las empresas de gas natural de cada ciudad le adicionan un químico para diferenciarlo de su olor natural.

Los hurtos a residencias y establecimientos son unos de los delitos más comunes en Bogotá, dentro de las modalidades más frecuentes están, el acceso violento, el robo silencioso y el denominado Inteligencia a los vecinos.

El aumento de estos delitos requiere que los dueños de bienes inmuebles busquen soluciones para mitigar el daños a sus propiedades y el robo a sus pertenencias, teniendo en cuenta que no solo basta con contratar personal de vigilancia, sino además tener un sistema de monitoreo anti intrusos capaz de reaccionar de manera inmediata.

A. Estructura del artículo.
Las soluciones planteadas en este artículo están encaminadas a los tres casos expuestos anteriormente, con el fin de ayudar a las personas y cuidar el medio ambiente se diseño un sistema Domótico capaz de responder de forma automática a las variables que afectan la seguridad del hogar.

Como primera medida se explicara la función de cada uno de los modos del sistema: modo ahorro de energía, modo anti-intrusos y modo prevención de fugas
Luego se explicara el funcionamiento del sistema en conjunto.


II. SISTEMA DE SEGURIDAD

1. MODO AHORRO DE ENERGÍA

El sistema entra al modo de ahorro energía al activar el botón destinado a esta tarea haciendo clic sobre el, para desactivarlo se hace clic en el mismo y se muestra un indicador lumínico dependiendo del estado en que se encuentre. En este momento la información es enviada a través de la red Zigbee al microcontrolador que activa este modo.

En este estado el sensor de presencia al detectar o no un obstáculo activa o desactiva el bombillo que se encuentre en la habitación, y envía la información a la interfaz de usuario en donde se ilumina un indicador mostrando así la acción realizada. Con esta acción se evitan gastos innecesarios, se economiza en la factura de este servicio y se ayuda al medio ambiente evitando el calentamiento global.

2. MODO ANTI- INTRUSOS

En la figura 4 se muestra el icono encargado de activar y desactivar el modo detención de intrusos por medio de la interfaz de usuario. Haciendo clic sobre él se envía la información solicitada atreves del modulo Zigbee al microcontrolador el cual realiza la acción deseada por el usuario. Cuando este modo de operacion es activado permite que el sensor envía información de sus estado de operación.

El sensor es activado en el momento en que se abre una puerta o ventana, el señor por medio de una alarma avisa al usuario que alguien intenta ingresas a la vivienda. Y envía usa señal a través de la red Zigbee a la interfaz de usuario.

En el momento de existir una posible fuga la HMI informara de manera inmediata al usuario de lo que sucede en el área donde se detecto la acción.

III. RESULTADOS

Como resultado se conformo un sistema integrado por 2 módulos Xbee pro serie 2. Un modulo AMP1-C, 3 sensores y dos actuadores.

1. MODULO XBEE POR SERIE 2

Es un dispositivo creado bajo la tecnología del estándar IEEE 802.15.4 Zigbee, este modulo esta configurado para trasmitir y enviar datos en formato FULL DUPLEX. Los Xbee pro serie 2 tienen un alcance de 1600 metros en línea de vista, y 90 metros en interiores, permitiendo comunicarse con un máximo de 65530 dispositivos dentro de una misma red Zigbee.

La interfaz de usuario diseñada se muestra a continuación, además de los botones activadores de los modos del sistema, se puede prender un bombillo en el momento que se desee y activar el mecanismo que cierra la válvula del paso de gas.

Por último se muestra el modulo APM-1C que en su interior contiene el microcontrolador AP16 encargado de realizar las tareas del sistema. Es microcontrolador esta conectado a un modulo Xbee pro serie 2.

IV. CONCLUSIONES

Un sistema electrónico de seguridad que ayude a los propietarios de una vivienda un establecimiento comercial es de gran ayuda puesto que mantiene un total control del bien inmueble.

El mando inalámbrico permite el ahorro en el cableado estructural.
La tecnología Zigbee permite una comunicación veloz con dispositivos de bajo nivel.

IV. CONCLUSIONES
Un sistema electrónico de seguridad que ayude a los propietarios de una vivienda un establecimiento comercial es de gran ayuda puesto que mantiene un total control del bien inmueble.

El mando inalámbrico permite el ahorro en el cableado estructural. La tecnología Zigbee permite una comunicación veloz con dispositivos de bajo nivel.

REFERENCIAS
[1]Enviado por LaReserva 18/07/2008 http://www.lareserva.comhome/consejos_ahorrar_electricidad
Cómo detectar una fuga de gas natural

[2]CÓMO DETECTAR UNA FUGA DE GAS NATURAL HTTP://WWW.SOCALGAS.COM/SP/SEGURIDAD/EMERGENCIA/FUGA.HTML>

Julián David Trejos T: Estudiante de ingeniería de diseño y automatización electrónica, pregrado de la universidad de la Salle. Creador y del proyecto hogar inteligente en TecnoParque nodo Bogotá.

SISTEMA AUDIO RÍTMICO PARA FUENTE DE AGUAS DANZANTES

Fernando Moreno Encisso
Talento TecnoParque nodo Bogotá
Cundinamarca, Colombia

Resumen: Este proyecto se refiere a un circuito electrónico audio rítmico que provee la potencia para el funcionamiento de un conjunto de bombas acopladas a un sistema integrado de cuerpo de boquillas generadoras de chorros de agua ascendentes y un sistema de reflectores led de color que inciden angularmente en los chorros.

Palabras claves—Fuente de agua, luces rítmicas, captador de sonido, cuerpo de boquillas, reflectores led.

I. INTRODUCCIÓN

Es conocida la amplia gama de fuentes de aguas danzantes de gran tamaño que generan infinidad de formas de chorro y luces que obedecen a software programado para funcionar secuencialmente o en forma aleatoria de acuerdo a una melodía especifica. El problema básicamente radica en la dependencia de un software y a la vez de un computador para controlar dichas secuencias.

Existe gran diversidad de tamaños, formas y colores, su uso se prolonga cada vez más en parques y espacios abiertos, por esta razón este proyecto está pensado para espacios cerrados y ambientes que no requieran mucho espacio ni que exijan condiciones especiales para su instalación.

A continuación se describe la metodología dada del diseño estructural de la fuente y el diseño electrónico, luego se presentarán los resultados con evidencias del proceso, culminando este artículo con las conclusiones.

II. METODOLOGÍA

La presente invención se sale del modelo tradicional de fuentes audio rítmicas, proponiendo un sistema audio rítmico autónomo para la generación de los chorros, la altura alcanzada por estos y la intensidad de las luces de color.

El sistema consta de un circuito electrónico, un sistema integrado de cuerpo de boquillas y un conjunto de reflectores led.

El circuito electrónico se compone de un sensor que capta la música, en este caso una capsula de micrófono, una etapa preamplificadora, una etapa amplificadora, un acoplador de impedancias, un sistema divisor de frecuencias compuesto por filtros RC (pasivos) y una etapa de potencia implementada con triacs para el manejo de las bombas y tiristores para el conjunto de reflectores led.

El sistema integrado de cuerpo de boquillas generadoras de los chorros de agua ascendentes está compuesto por una base y tres receptáculos circulares montados concéntricamente y en forma piramidal, en los que se ubican radialmente los tubos eyectores de agua.

Los receptáculos están sellados herméticamente entre sí, disponiendo cada uno de ellos (excepto la base) de una boquilla de entrada del agua proveniente de las bombas y salida de esta por los tubos eyectores.

Los reflectores led están dispuestos en forma concéntrica alrededor del sistema integrado de cuerpo de boquillas formando un ángulo de 120º entre si y un ángulo de 15º respecto al eje de simetría de este, mediante el montaje de un plato porta reflectores cerca a la base; dispone también de un segundo plato, el cual distribuye los tubos eyectores en la parte superior.

Para complementar la descripción realizada y con el fin de ayudar a la comprensión de las características del proyecto, se tiene la siguiente figura:

Circuito electrónico: El sonido es captado por un micrófono que lo convierte en señal eléctrica, la cual pasa a una primera etapa de pre amplificación y seguidamente a una segunda etapa amplificadora cuya ganancia es de 200 voltios por voltio.

La señal así amplificada pasa al primario de un transformador acoplador de impedancias, cuyo secundario está conectado al circuito divisor de frecuencias el cual separa mediante unos filtros RC la corriente eléctrica que contiene la señal de sonido en tres canales diferentes, en función de las frecuencias contenidas en dicha señal: un canal corresponderá a tonos graves, otro a medios y el tercero a tonos agudos. La salida de cada uno de los filtros está conectada a la compuerta de su respectivo triac que entregara la tensión de red a la bomba, así como también a la compuerta de su respectivo tiristor que lo hará con el reflector correspondiente a dicha gama de frecuencias. Una sola fuente provee el voltaje requerido por el circuito preamplificador y el circuito amplificador, mientras el voltaje DC pulsante requerido por el circuito de tiristores es provisto por un transformador un puente diodo.

Sistema integrado de cuerpo de boquillas: La base (1) se une al receptáculo grande mediante una saliente; y de la misma forma se unen los demás receptáculos, el receptáculo grande está provisto de una boquilla de entrada y una serie de 8 tubos eyectores:

III. RESULTADOS

El sistema audio rítmico para el manejo de chorros y luces de una fuente de aguas danzantes se realizó de manera que sean directamente tres canales de las frecuencias audibles (bajos, medios y agudos) los que manejen la potencia de las bombas generadoras de los chorros y la intensidad lumínica de los reflectores. Además al configurar el sistema en círculos de chorros concéntricos y disponer los reflectores generadores de las luces de color alrededor de estos e incidiendo angularmente en ellos, se logra infinidad de combinaciones de luz y color, como también de las formas de los chorros ascendentes.

IV. CONCLUSIONES

Es importante destacar el desarrollo realizado y el aprendizaje obtenido, se realizaron diversas correcciones en la etapa electrónica hasta lograr un excelente funcionamiento, así mismo se realizó un modelo de fuente más pequeña que la inicial.
Todo este proceso ha sido producto de la creatividad y se ha logrado tener un producto innovador, por esta razón se esta realizando todo el proceso de protección de la idea, generando una patente.

Fernando Moreno. ecoluz@misena.edu.co ecoluz@hotmail.com 3004604397

Sistema de Reconocimiento de Palabras para un robot instrumentista

Jhon Jairo García Moncada

Talento TecnoParque nodo Bogotá
Cundinamarca, Colombia

Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá, Cundinamarca, Colombia
Integrante Macro Proyecto: Robot Instrumentista quirúrgico con reconocimiento de voz

Resumen: El uso de herramientas computacionales, hardware y software con capacidades de desarrollo en torno al manejo de modelos bioinspirados generó la idea de construir un robot instrumentista aplicando la ejecución por medio de la señal de voz. Para ello se desarrollo un software el cual realiza el proceso de reconocimiento del instrumental (Palabra) requerido por un solo medico (interlocutor) en determinado momento y que por medio de una comunicación USB con el hardware este tomara el instrumental y lo pasara al médico.

Palabras claves: Reconocimiento de voz, Reconocimiento de Palabras, DTW (Dinamic Time Warping)

I. INTRODUCCIÓN
Reproducir las capacidades de los seres vivos para en la informática e inteligencia artificial ha sido uno de las mayores metas para los investigadores sobre el tema en particular. Como resultado de los años de estudio se han venido desarrollando técnicas aplicables y útiles a problemas específicos, aunque vale aclarar que estos no pueden llegar a competir con las capacidades de los seres vivos. Estos sistemas de reconocimiento de voz/palabras ha tenido una gran demanda en la sociedad moderna, ante la necesidad de tener sistemas controlados de manera no física. Para el desarrollo de este sistema de reconocimiento se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: frecuencia de muestreo, método de extracción de parámetros de la señal de voz y algoritmo de comparación. El software implementado permite realizar un reconocimiento de palabras en español básicamente, por parte de un locutor, aplicado primeramente a la ejecución de comandos de un robot instrumentista y actualmente para cualquier aplicación. La aplicación cuenta con un desarrollo adelantado en el lenguaje m (MatLab) y consta de cinco etapas principales: obtención de la señal hablada, extracción de características utilizando el método de codificación por predicción lineal (LPC) y energía, comparación de características con el método de alineación temporal dinámica (DTW), codificación de la palabra reconocida y transmisión de la trama por comunicación USB.

A. Revisión de literatura.

El proceso de reconocimiento del habla empezó tras el surgimiento del espectrógrafo a mediados del siglo XX aproximadamente, en donde se pudo visualizar el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos capaces de reconocer la voz de manera automática, en un tiempo no muy lejano. Luego en los laboratorios Bell se idearon el primer sistema capaz de distinguir los dígitos pronunciados de manera aislada por el mismo interlocutor. Poco después tras la evolución de los sistemas informáticos y sus avances, comenzaron a aparecer un numero de trabajos sobre el reconocimiento de voz de palabras aisladas, con una visión de poder llegar a sistemas capaces de distinguir cualquier palabra por cualquier interlocutor de manera continua [1]

Los primeros trabajos que hacen uso de tecnología informática comienza a aparecer en la década de los 60, con Deves y Mathews quienes introducen el concepto de normalización temporal no lineal, que permite la comparación de parámetros de palabras iguales pronunciadas a distintas velocidades, a partir, comienza la explotación de trabajos, principalmente en el reconocimiento de palabras aisladas, con la visión optimista de ascender a un nivel de reconocer de forma precisa casi - cualquier palabra pronunciada por cualquier locutor de manera continua.[2] A finales del siglo XX el departamento de Defensa de EE.UU dio a conocer un proyecto de un nivel de evolución avanzado el cual lo denominaron ARPA-SUR (Advance Research Projects Agency Speech Understanding Research) el cual tuvo una inversión de quince millones de dólares. A partir de entonces, los trabajos en este campo vienen siguiendo de forma más o menos continua, siempre influenciados de una u otra manera por la umbría del proyecto ARPA-SUR y de sus contribuciones y resultados. A pesar de todo el esfuerzo y dedicación a este tema no se ha podido llegar a alcanzar sistemas óptimos, pero los aportes que derivan de aquellos proyectos contribuyen de gran manera en los métodos, problemas y limitaciones relacionadas con el reconocimiento automático de palabras.[3]

B. Estructura del artículo.

El presente artículo está distribuido de la siguiente forma, en el capítulo II está plasmado el análisis, diseño e implementación de un sistema de reconocimiento de palabras para una aplicación medica, en donde el usuario por medio del habla, da una instrucción al sistema y éste mediante la lógica y algoritmos implementados, identificará automáticamente el instrumental requerido. Esta señal posteriormente será codificada en una trama de bits, que será enviada mediante una comunicación USB 2.0 hacia una etapa de potencia y control electrónico del manipulador instrumentista, en el capítulo III se mostraran los resultados obtenidos tomando un tamaño de muestra de 10 palabras y la ecuación de porcentaje de aciertos planteada y finalmente en el capítulo IV se darán algunas recomendaciones para próximos trabajos.

II. METODOLOGÍA

El fin de esta fase, es el desarrollo del sistema de reconocimiento de 5 instrumentales quirúrgicos por medio de la voz humana, para un solo médico cirujano, por medio de una interfaz gráfica desarrollada bajo la plataforma MATLAB. Se realizo una investigación bibliográfica sobre diferentes técnicas que se han utilizado en la actualidad para el reconocimiento de palabras aisladas, enfatizando la investigación principalmente al diseño de sistemas de reconocimiento. El objetivo de la investigación fue mostrar un panorama de la manera en que se logra procesar la señal voz, conociendo los diferentes aspectos y variables que se deben considerar al momento de desarrollar una aplicación de este tipo, además, una descripción de las principales técnicas de parametrización empleadas en la actualidad. Posteriormente se realizo una investigación sobre la comunicación USB bajo la plataforma MatLab, tanto en arquitectura y topología del protocolo USB como del modo de implementación en el software mencionando anteriormente. Seguido de esto se procedió al desarrollo e implementación del procesamiento de la señal de voz, codificación del algoritmo de reconocimiento y por último la programación del uso de la librería de microchip para la comunicación USB en MatLab.

A. Captura de la señal de la palabra por medio del micrófono

La captura de voz se realiza en el PC bajo el software MatLab, teniendo en cuenta el teorema de muestreo y el ancho de banda en el cual se encuentra la señal de voz humana 100 - 3400Hz, la frecuencia de muestreo elegida fue de 2.5 FMax que corresponde a 8500 muestras/s y cuantificada con 2 bytes (16 bits). Por otro lado considerando la aplicación, la duración de la captura de la señal de voz es de 2 s, ya que el usuario es quien tiene el control sobre el momento en que debe empezar la grabación, mediante una orden mecánica.

B. Enventanado

Debido a la inercia inherente a los órganos articulatorios se puede suponer que las características y propiedades de la señal de voz no varían apreciablemente en un intervalo corto de tiempo, que aproximadamente oscila entre [20 30ms], por lo cual es posible realizar un análisis espectral cuasi-estacionario sobre segmentos de señal de esta duración temporal.


La evolución temporal de las características espectrales se obtiene repitiendo el análisis sobre segmentos consecutivos de la señal, que suelen tomarse con un cierto solapamiento temporal que va desde el 50% al 70% del segmento previo [4]. El resultado del proceso de cada ventana es uno o varios parámetros que producen una sucesión nueva, que evoluciona en el tiempo. Esta parametrización de cada ventana se utiliza como una representación de la señal de voz.



Para este fin los tipos de funciones ventana más utilizados son el tipo Hann y el tipo Hamming, ecuaciones mostradas a continuación respectivamente.

C. Filtrado

Se realiza un proceso de filtrado mediante ya que en primer lugar los segmentos de voz sonoros tienen una pendiente espectral negativa (aproximadamente 20 dB por década), este filtro tiende a contrarrestar esta pendiente mejorándose la eficiencia de las etapas posteriores; y, segundo, es que la audición es más sensible por encima de 1KHz en la región del espectro. Este filtro amplifica esta zona del espectro ayudando a las etapas posteriores de análisis a modelar los aspectos más importantes del espectro de la voz. En las siguientes Fig. II.3, II.4 se puede observar como en la segunda se acentúan mas las frecuencias altas (referente a la consonante "s") tras el paso de la señal por el filtro de preénfasis.

D. Etapa de ajuste

Una vez capturada la palabra, muestreada y almacenada en el sistema, es decir tener un vector con las muestras respectivas, se realiza el siguiente paso que refiere a la normalización, ya que es necesario ajustar el tamaño temporal de la trama de estudio. Un problema importante en el proceso de reconocimiento de palabras es la detección de la señal de voz en un entorno con un porcentaje de ruido medio; para solventar este problema lo que se hace es buscar un detector de los bordes de la palabra, que consiga distinguir entre voz y silencio. El algoritmo implementado es un ajuste de una serie de parámetros, calculados fundamentalmente a partir de dos medidas de la señal: la densidad de cruces por cero y la energía. La detección de borde de las palabras no es una tarea simple excepto en casos de entornos acústicos con proporción de señal frente a ruido extremadamente alta. Por ejemplo, en grabaciones efectuadas en cámaras antieco con alta calidad de grabación. En esos casos, la medida de energía es suficiente para determinar entre voz y silencio ya que incluso los sonidos hablados con menor nivel energéticos (como fricativos débiles, segmentos sonoros débiles, etc...) serían superior al nivel de ruido prácticamente inexistente. Sin embargo, en cualquier otro contexto, la energía no es suficiente para determinar los bordes de una palabra que comienza por un sonido fricativo p.e "sapo", en un entorno ruidos.

E. Extracción de parámetros LPC

El análisis de predicción lineal (LPC linear Predictive Coding) es una de las técnicas más usadas y potentes en el reconocimiento de voz, este método permite estimar los parámetros fundamentales de la voz, como son las frecuencias formantes, el espectro y la función de área del tracto vocal, además, permite representaciones de la voz para el almacenamiento o transmisión con una baja porción de bits por segundo. Este análisis proporciona, al igual que la TFDT, un conjunto autosuficiente de parámetros (representación de la señal que permite su adecuada reconstrucción). La filosofía de la predicción lineal está muy relacionada con al modelo básico de síntesis de la voz, cuyo esquema se ve en la Fig. 3.16, en donde la señal de voz se puede modelar como la salida de un sistema lineal variable en el tiempo con una fuente de excitación dependiendo si el sonido es sonoro o sordo. En el caso de sonido sonoro, la fuente de excitación consiste en un tren de deltas de Dirac que representan la vibración de las cuerdas vocales y en el caso de sonido sordo, la fuente de excitación consiste en ruido aleatorio o blanco que representa las turbulencias que dan lugar por ejemplo a las fricativas.

La importancia de esta técnica está en la seguridad con que aplica un modelo básico al problema de la producción de voz, con los efectos de radiación, tracto vocal y excitación glotal representados por un filtro digital variable con el tiempo cuya función de transferencia del sistema es de la forma.

Tomando la transformada z inversa se obtiene:Donde p es el orden de predicción, +k son los coeficientes de predicción y e(n) es el error de predicción que equivale al error entre el valor real x(n) y el valor estimado x(n):

Existen varios métodos de obtención de estos coeficientes que parten de la base del cálculo de la función de autocorrelación, la matriz de covarianza, e incluso un planteamiento de un filtro equivalente en red que permite obtener de forma recurrente dichos coeficientes para cada instante. Una decisión muy importante es la elección del filtro lineal óptimo para la predicción, para ello, se debe resolver una serie de ecuaciones lineales que tienen una simetría especial. Para obtener la solución de estas ecuaciones se pueden utilizar dos algoritmos, el algoritmo Levinson-Durbin y el algoritmo de Schür, que proporcionan la solución a las ecuaciones a través de procedimientos eficientes de cálculo que explotan las propiedades de simetría.

F. Extracción de parámetros Autocorrelación (Energía)

La función de autocorrelación se define como la correlación cruzada de la señal consigo misma, esta función resulta de gran utilidad para encontrar patrones repetitivos dentro de una señal, p.e., la periodicidad de una señal enmascarada bajo el ruido o para identificar la frecuencia fundamental de una señal que no contiene dicha componente. Por lo cual en este proceso de parametrización se hace uso de las propiedades de la autocorrelación, la cual refiere a la simetría de la autocorrelación, reduciendo costo computacional para siguientes procesos, así mismo, se hace uso de la periodicidad de la autocorrelación si la función correlacionada es periódica lo cual nos muestra una periodicidad en los sonidos sonoros, parámetro que se verá reflejado en la energía de la autocorrelación.

G. Etapa de Reconocimiento

Para la etapa de reconocimiento se tiene establecido el vocabulario del sistema (Escarpelo, Tijeras, Succion, Bisturi y Pinzas) y con él los parámetros LPC y energía de autocorrelación. La fase de reconocimiento se inicia con la palabra pronunciada por el locutor la cual es parametrizada del mismo modo y el correspondiente patrón es comparado con los patrones de referencia previamente almacenados en memoria usando una medida de similitud (Hamming, euclidiana, distancia máxima); La medida de similitud utilizada entre los parámetros es la medida del coseno.

Debido a la variabilidad de la señal, hay diferencias no lineales en la duración de los sonidos y la velocidad de pronunciación de los mismos. Por tanto, se realiza un alineamiento temporal de los patrones, es decir, los recién calculados y los almacenados en memoria correspondientes a cada palabra del vocabulario. El fin consiste en minimizar la distancia total. Para realizar el alineamiento se utiliza el método de DTW (Dynamic Time Warping), el cual se basa en determinar el patrón más similar a la palabra pronunciada, es decir, el que proporciona una menor trayectoria y costo en la etapa de comparación. De manera más explícita, la comparación se realiza a cada palabra del vocabulario generando un plano en el cual un eje se conforma de los parámetros calculados y el otro de los parámetros almacenados. El objetivo es encontrar la ruta mínima T desde el origen hasta la última intersección de ambos ejes, mediante la suma de las distancias de la diagonal en el plano. Para lograr mejores resultados y evitar que la ruta siga en forma vertical o diagonal, se realiza un límite diagonal o radio, de manera que los valores seleccionados en el cálculo de las distancias e implementación del algoritmo están más cerca de la diagonal.

III. RESULTADOS

La tasa de aciertos de una determinada configuración es la medida aritmética de la tasa de acierto de los ejemplos presentados. Para cada uno de los ejemplos, se considera que la tasa de acierto es la proporción entre el número de palabras reconocidas positivamente y el número de palabras consideradas en la evaluación del sistema.Para el experimento, se consideraron 10 ejemplos dereconocimiento, cada ejemplo se selecciona de manera aleatoria del conjunto de palabras (instrumentales), en la tablaII.1 se pueden observados los resultados obtenidos.
IV. CONCLUSIONES

- Es necesario analizar la señal de voz de manera segmentada para entender la evolución temporal, ya que si se usa una ventana muy grande los cambios locales se omiten y si es muy pequeña se reflejan demasiados cambios puntuales.
- Para el proceso de filtrado se requieren de un arreglo lo bastante robusto con el fin de lograr una limpieza ideal a la señal de voz.
- Para una toma mejor de la señal de voz se requiere el uso de un micrófono tipo balaca ya que mantiene un distancia fija con el interlocutor y esto reduce el error de salida del algoritmo de reconocimiento.
- Para una parametrización robusta, es necesario hacer uso de métodos combinados como los LPC, Cepstrum, entre otros.
- Un reconocimiento óptimo puede ser integrado por un sistema híbrido entre DTW, Modelos ocultos de Markov y algunas redes neuronales, ya que se encuentra con mayor eficiencia y fiabilidad en el acierto de la palabra pronunciada, porque dos algoritmos pueden solventar a uno el error y seguir dando una eficiencia y fiabilidad en el reconocimiento.

REFERENCIAS

[1] Tecnologias del habla, Reconocimiento automático del habla, http://dihana.cps.unizar.es (09 Mar 2010)
[2] Casacuberta Nolla, Francisco, Vidal Ruiz, Enrique, Benedi Ruiz, José M y Martí I. Roca, Josep. Reconocimiento automático del habla. 1995, Barcelona Marcombo.
[3] L.Rabiner y B._H Juang (2008). Speech Processing (1ed). Canada. Historical perspective of the _eld of ASR/NUL. Pag 521.
[4] Hernando P., F.J. 1993. Técnicas de procesado y representación de la señal de voz para el reconocimiento del habla en ambientes ruidosos. Tesis teoría de la señal y comunicaciones, Barcelona, Uni. Politecnica de Cataluna

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN PROCESO AUTOMATIZADO DE ENVASADO

Lina Margarita Córdoba Argoti

Alex Yovany Jiménez Botero

Talentos TecnoParque nodo Bogotá, Colombia

Resumen:El problema a resolver es el manejo de una banda transportadora que traslade unas botellas de 420ml hasta donde se encuentra un sensor infrarrojo, detener la banda en este punto para iniciar el llenado de las botellas por medio de los actuadores (electroválvula y motobomba) a la salida del tanque dosificador. Este proceso es controlado por un microcontrolador que recibe la señal del infrarrojo, detiene la banda y activa los actuadores mencionados anteriormente; mientras tanto en el segundo tanque se busca controlar el nivel de líquido del tanque dosificador según el valor ingresado en el programa del controlador digital de señal. El control se realiza con la adquisición del nivel del líquido mediante un sensor, donde la información es obtenida para utilizarla en los cálculos de control automático. El controlador se encarga de comparar el valor medido por el sensor, con el valor ingresado del nivel de referencia, para realizar la corrección según el error obtenido.

2. Descripción del problema

Existe la necesidad de automatizar un proceso de envasado a bajo costo. Este contiene dos tanques, un tanque primario y un dosificador, el cual se encargará de suministrar el agua necesaria para el llenado de las botellas. Lo que se busca en este tanque es mantenerlo en un nivel adecuado, este nivel se logra mediante un controlador, mientras que la banda transportadora se detiene en el punto de llenado gracias a un sensor y esto se manipula gracias a otro controlador.

2. Tecnologias y metodología

El controlador utilizado para mantener el nivel del tanque es un dsPIC30F4011, el cual se encarga de digitalizar la señal que proviene del sensor de nivel y activa su respectivo actuador, mientras el controlador que se utiliza para la banda transportadora es el pic16F873A, el cual detiene la banda transportadora en el punto indicado, gracias al sensor y activa los respectivos actuadores para el llenado de la botella. La interfaz de usuario son unas pantallas de cristal líquido, las cuales muestran el número de botellas llenas en el proceso y el nivel del tanque dosificador.

La planta consta de dos tanques a diferentes alturas, un tanque donde se almacena el agua, y el tanque dosificador. A continuación se muestra el diagrama de solución final del proyecto:

La adquisición del nivel del líquido se realiza mediante el sensor de ultrasonido SFR04. El cual manda una serie de pulsos, y el controlador lo que hace es medir el tiempo en que se demora en ir y volver la señal, según la distancia mínima que se desea medir, y con ello se obtiene el nivel del tanque. Para la ubicación de las botellas se utiliza unos sensores infrarrojos, un emisor y un receptor. El cual me envía una señal de 0 o 5V, dependiendo si hay o no una botella en el lugar de llenado.

La banda transportadora cuenta con una par de rodillos que están sujetos a unas chumaceras, las cuales permiten el movimiento de estos, para así poder desplazar las botellas en la banda.

Para el control del nivel del tanque dosificador se utilizó un control por estados, el cual, según el nivel del tanque, se varía el modulo PWM del dsPIC30F4011, para que el caudal que sale de la motobomba varíe y así mantener un nivel adecuado. Mientras que el nivel del líquido sea menor, el tiempo en alto que se mantiene el PWM es mayor, y cuando el nivel del líquido sea el mínimo, se cierra la motobomba.

3. Conclusiones y Resultados

Para establecer el modelo obtenido se realizaron pruebas con algunas de las factibilidades planteadas, lo cual permitió escoger la mejor propuesta y hacer los mejoramientos respectivos. En esta forma se estableció la mejor manera para controlar el sistema, mediante la técnica de estados que depende del microcontrolador. Así mismo se logró el buen funcionamiento de cada una de las piezas del prototipo.

El proceso de automatización de envasado es complejo, ya que trabajar con líquidos es complicado e impredecible puesto que el proceso de elaboración depende mucho de las condiciones, ya sean físicas o mecánicas de cada uno de los componentes implementados. Sin embargo, es importante resaltar que es mucho más productivo un sistema automatizado, ya que evita imperfecciones durante el proceso de envasado.

Finalmente, se han implementado actuadores y sensores capaces de controlar el nivel de un líquido y hacer mucho más eficiente la producción sobre el prototipo, simulando a escala el proceso verdadero en una envasadora. De esta manera se puede ver el proceso de control y monitoreo constante, ratificando el correcto funcionamiento del prototipo en condiciones reales.

4. Contacto

Lina Margarita Córdoba Argoti argoti123@hotmail.com Cel: 3177531174

Alex Yovany Jiménez Botero alexgj33@hotmail.com Cel: 3142220284

Solsec robot de seguridad tele-operado por medio de una red Wi-Fi

KEILA CATALINA HERRERA CÁRDENAS

ANGIE TATIANA RENGIFO OVIEDO

VALERIA FERNANDA GÓMEZ GÓMEZ

Talentos TecnoParque nodo Pereira Risaralda, Colombia

Resumen- El proyecto consiste en un robot de seguridad llamado solsec, el cual integra un dinámico sistema para la detección de movimiento que permite inspeccionar la presencia de intrusos en el sitio de vigilancia, de igual forma emite una señal sonora de alarma y un mensaje en tiempo real a un sistema de monitoreo remoto. El robot es tele-operado por medio de un wiimote o un PC portátil, a través de una red wifi y tecnología bluetooth. El producto consta de un PAC Compact Rio, un PC, un router, un circuito electrónico para el control del movimiento de los motores, un wiimote, una cámara web y un sistema de visión artificial.

Palabras claves — Robot móvil, detección de movimiento, tele-operado, Wi-Fi, bluetooth, Wiimote, visión artificial, Compact Rio

I. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

La problemática surge de los constantes inconvenientes que están enfrentando las empresas en sus instalaciones; entre los cuales se encuentra el robo de computadoras, saqueo de la caja, pérdida de mercancía entre otros. Muchas de las entidades para dar solución a este problema invierten en seguridad, pero se olvidan de hacer una constante revisión para observar si efectivamente las alarmas funcionan, si los sistemas de video vigilancia están en los lugares correctos y sirven, si las personas de seguridad son de confianza y están en buena forma o capacitados para reaccionar debidamente. La tecnología robótica en la vigilancia puede cumplir un papel muy importante para dar solución a estos problemas, ya que las máquinas no se cansan, ni cierran los ojos, no hablan con sus amigos y no conocen el miedo.

II. TECNOLOGÍAS Y METODOLOGÍA

Las tecnologías implementadas en el proyecto son; una red inalámbrica generada por un dispositivo router que emite la señal Wi-Fi para la interconexión entre el PC y el controlador Compact Rio, integrado con un Wiimote que utiliza tecnología bluetooth, un sistema de visión artificial para la detección de movimientos, una aplicación servidor-cliente para envió de comandos bajo el protocolo de comunicación TCP/IP basado en el software de control Labview, una tarjeta electrónica que controla la inversión de giro de los motores a través de un driver L298.

Fig. 1. Sistema de visión artificial para la detección de movimiento.

III. RESULTADOS

A continuación se muestra el producto. Se ha construido un prototipo para realizar las pruebas de funcionamiento. También se ha elaborado un video al que se puede acceder desde youtube, el enlace es http://www.youtube.com/watch?v=zhZrenRF4Vs.

Fig. 2. Robot de seguridad.

IV. REFERENCIAS

[1] Manual de Compact Rio disponible en http://sine.ni.com/psp/app/main?q=Crio-9074.

[2] Vision Builder para inspección automática http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/4007

[3] Foro de discusión de National Instrument disponible en

http://search.ni.com/nisearch/app/main/p/bot/no/ap/global/lang/es/pg/1/ps/10/sn/

catnav:df,ssnav:sup/q/compact%20crio%209074/scope/en,es/ses/false/.

V. CONTACTO

Enviar e-mail a Angie Tatiana Rengifo Ovieda,

tato318@gmail.com.

Asunto: Robot de seguridad.