Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas

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https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9094

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Algunas aplicaciones de medidas de permitividad dieléctrica a altas frecuencias usando sondas tipo coaxial
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Rodriguez Rico, Oswaldo; Aguilera Bermudez, Ernesto; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
El desarrollo de la espectroscopia dieléctrica ofrece la posibilidad de cuantificar la permitividad dieléctrica, un parámetro que permite entender cómo interactúan los campos eléctricos con la materia. Cada material tiene una permitividad dieléctrica característica lo que abre un gran campo de estudio para identificar aplicaciones de tal parámetro. Este trabajo presenta la descripción y desarrollo de una metodología de espectroscopia dieléctrica usando una sonda coaxial adaptada a partir de un conector SMA de bajo costo y un analizador vectorial de redes como sistema de medida, Esta metodología basada en el coeficiente de reflexión medido en la superficie de contacto de la sonda con la muestra bajo estudio que se relaciona con un modelo circuital de la sonda para calcular la permitividad de la muestra; así mismo se presenta la medida de la permitividad a dos sustancias de interés, tales sustancias son: muestras de aceites para transformadores de alta tensión clasificadas en tres tipos: nuevos, usados y aceites que pasaron por un proceso de recuperación para su nuevo uso, en un rango de frecuencias de 100 MHZ a 3GHz, y nano-partículas de plata disueltas en agua en tres clasificaciones: variando su tamaño, variando su concentración y manteniendo su tamaño y nanopartículas de geometrías diferentes, en un rango de frecuencias de 1MHz a 100MHz . Adicionalmente se presentan las medidas de permitividad de diferentes sustancias de referencia usadas para la calibración como agua, metanol, etanol y aceite de oliva.
Análisis para la implementación de un analizador vectorial de redes mediante software RFNOC en un USRP X310
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Becerra Quintero, Brayan Leonardo; Olivares Avila, Andres Sebastian; Reyes Torres, Óscar Mauricio; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
En este trabajo se realizo un análisis de las prestaciones de unúSRP X310 [9] y un analizador vectorial de redes con el fin de determinar la viabilidad de implementar este ultimo sobre una plataforma ´ SDR. As´ı mismo, se utilizo el entorno ´ RFNoC [11] desarrollado por Ettus Research [10] buscando el mayor rendimiento para esta plataforma, interactuando directamente con las FPGAs embebidas en los USRP[20]. Se describieron y analizaron los cuatro componentes que constituyen el analizador vectorial de redes, la FPGA Kintex-7 XC710K410T [30] y las tarjetas hijas compatibles del USRP X310. Se plantearon las alternativas para implementar de forma individual tres componentes de un VNA bajo el entorno RFNoC. Se genero un bloque RFNoC para la implementación de un gene- ´ rador de RF s´ımil al de un VNA y se comparo su respuesta en frecuencia con un generador ´ de RF comercial. Se plantea utilizar un acople direccional como banco de pruebas para lo cual se realizo una caracterización de uno de estos, determinando sus parámetros espec ´ ´ıficos, necesarios para realizar ajustes al momento de implementar un VNA. Para el receptor y el procesador se presentan alternativas de implementacion con base en las prestaciones ´ de las tarjetas hijas del USRP y los bloques que RFNoC y Xilinx facilitan a los usuarios de sistemas SDR. La curva de potencia del generador de RF implementado en el USRP oscila alrededor de -0.78 dBm con variaciones de ± 0.66 dB s´ımil a un generador de RF comercial con el que se comparo. El bloque construido en RFNoC para esta etapa de generador ´ consume menos del 2 % de recursos F P GA disponibles.
Análisis técnico para la implementación de un sistema de transmisión de datos mediante el despliegue de la tecnología tvws en zonas rurales
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Cáceres Chanaga, Jherson Ferley; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo
En este trabajo de investigación se presenta el estudio técnico realizado para la implementación de un sistema de transmisión de datos con el fin de minimizar la brecha digital existente entre el sector rural y urbano en Colombia, dejando así un documento guía para proporcionar un servicio de internet a estas zonas remotas, donde por diversas circunstancias no cuentan con acceso a este servicio. De manera transversal y a medida que avanza el desarrollo del proyecto, se lleva a cabo la debida documentación alusiva a los diferentes aspectos referidos a TVWS, donde se condensan las diferentes especificaciones que conciernen a dicha tecnología; además se evidencian múltiples casos de su uso tanto a nivel nacional como internacionalmente. Así mismo, se expone la regulación presentada por la ANE para TVWS con el fin de analizar, caracterizar el sistema y mostrar la normativa que se debe cumplir para un óptimo despliegue de la tecnología. Por otra parte, se presenta una propuesta de infraestructura tecnológica para la implementación de TVWS, junto al diseño de las antenas necesarias para el sistema de transmisión de datos. Como resultado se desarrolla la fase de planificación de un proyecto que permite la implementación de un piloto de transmisión de datos para el despliegue de la tecnología TV White Space en zonas rurales de Colombia
análisis y adaptación de una antena impresa periódica utilizada en estanterías inteligente del laboratorio de logística UIS
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Yañez Gutierrez, Hector Ivan; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Reyes Torres, Óscar Mauricio
En este trabajo se presenta el proceso de adaptación del diseño de una antena lectora de Identificación por Radio Frecuencia (RFID) en la banda de Ultra Alta Frecuencia (UHF) para ser utilizada en una aplicación de plataforma de estanterías inteligentes; diseño basado en el acoplamiento electromagnético entre la línea de alimentación meandro de composición abierta y líneas metálicas planas periódicas tomado de [1]. El trabajo de análisis y adaptación busca diseñar e integrar una antena que trabaje a una frecuencia de resonancia entre 902 y 928 MHz; banda de frecuencia permitida para este país. Este modelo de antena de bajo costo busca cumplir con las funciones de adquisición de la información en tiempo real de los elementos y posición dentro del espacio de almacenamiento. El estudio y rediseño de esta antena RFID esta soportado en el análisis teórico de las líneas de transmisión que han sido validadas con simulaciones en el software CST STUDIO SUITE 2016, respaldando la investigación con resultados gráficos de los principales parámetros de antena. Finalmente se implementa el prototipo con el propósito de validar los resultados simulados comparándolos con los parámetros medibles. El producto de este trabajo busca soportar el mejoramiento del laboratorio de logística de la Escuela de Estudios Industriales y Empresariales UIS con elementos de bajo costo.
Caracterización del módulo gpsdo (ocxo) usando el usrp x310 para aplicaciones de radio definida por software
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Becerra Chaves, Yamith Arbey; Reyes Torres, Oscar Mauricio; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
En este trabajo, se estudiaron y pusieron en funcionamiento equipos adquiridos recientemente por la E3T, basados en el concepto de Radio Definida por Software (SDR), y con los cuales aún no se ha trabajado en la Universidad Industrial de Santander. Estos equipos son el USRP X310, módulo GPSDO (OCXO), así como las tarjetas hijas CBX, WBX y SBX. Para trabajar con estos equipos se utiliza la plataforma de software libre GNU Radio que junto con dispositivos USRP (Universal Software Radio Peripheral) integran un sistema SDR. GNU Radio permite la realización de diferentes sistemas de comunicación mediante la interconexión de bloques a través de una interfaz gráfica. Se diseña e implementa un bloque en GNU Radio que permite poner en funcionamiento el módulo GPSDO (OCXO) sobre el USRP X310. Este bloque determina la localización del radio en el planeta haciendo uso del Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Se realizan pruebas para comparar el funcionamiento del módulo GPSDO (OCXO) con el de receptor GPS de un teléfono celular. Se definieron tres ubicaciones diferentes para realizar las pruebas y se comprobó la localización de cada una mediante Google Maps. Se realizan pruebas de caracterización de la respuesta en frecuencia del USRP X310 usando las tarjetas CBX, SBX y WBX. Estas pruebas se realizaron tanto en recepción como en transmisión presentando los resultados obtenidos en cada una. Finamente se presenta una guía detallada para el montaje, instalación, configuración y puesta en funcionamiento del USRP X310 empleando GNU Radio. Adicionalmente se presenta una práctica de laboratorio en la que explica la instalación del bloque creado en GNU Radio y puesta en marcha del módulo GPSDO (OCXO) sobre el USRP
Caracterización e implementación de un prototipo para la obtención de energía eléctrica a partir ondas de radiofrecuencia
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Suarez Padilla, Jean Paul; Toro Duarte, Miguel Enrique; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Barrero Pérez, Jaime Guillermo
En el presente documento se presenta el diseño, simulación e implementación de un prototipo funcional, el cual tiene la capacidad de transformar la energía electromagnética contenida en las ondas de radiofrecuencia (redes móviles 3G y WIFI) en energía eléctrica de DC con niveles de tensión y corriente suficientes para alimentar dispositivos de bajo consumo de potencia tales como sensores o micro controladores y no tener que depender únicamente de baterías , para esto se hace uso de una antena de banda ancha con alimentación por guía de onda coplanar (CPW por sus siglas en ingles) de alta área efectiva, centrando la atención especialmente en las bandas de , y , esta antena se construye sobre un sustrato ROGERS RT/Duroid 5870 cuyo dieléctrico tiene permitividad espesor=, la capa de cobre mide de altura, esta antena se conecta a un circuito multiplicador y rectificador de tensión (MRT), el cual presenta una topología Dickson de 3 etapas, para la cual se usaron dos modelos diferentes, uno con diodos Schottky HSMS 2860 y otro con diodos Schottky BAT63-02V se hizo la comparación de la eficiencia del dispositivo para estos dos tipos de diodos y se seleccionó el que presenta mejor comportamiento.
Desarrollo de una aplicación móvil soportada en el protocolo nfc (iso/iec 18092) de propósito general como herramienta de conectividad y seguridad
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Jaimes Balcucho, Guillermo Andres; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Reyes Torres, Oscar Mauricio
La tecnología (NFC) Near Field Communication promociona los facilitadores de la computación ubicua, en la asignatura comunicaciones se estudian los medios de comunicación vigentes y a desarrollar elementos que facilitan la conectividad. El desarrollo de software NFC permite a través de la automatización ubicua emplear cualquier dispositivo móvil para el uso diario en la realización de tareas como pasar texto, imágenes o cualquier tipo de bits programables. Este proyecto de grado tiene como objetivos, entender características del protocolo NFC para la comunicación entre dispositivos móviles o electrónicos, su implementación, los recursos necesarios para desarrollar software NFC y una metodología para el fácil desarrollo de aplicaciones. Se ejecutarán tareas sencillas con un solo instrumento (dispositivo móvil), el cual nos llevará a comprobar la versatilidad de la tecnología NFC. Se crea una aplicación y documentación que permitirán a futuro desarrollar aplicaciones en la plataforma Android donde los usuarios de dispositivos móviles puedan en forma fácil realizar tareas como: pagar cuentas vía electrónica, ingresar a la habitación de un hotel sin una tarjeta ID, mostrar la localización de la persona portadora del dispositivo y otras funciones donde se utilice la comunicación entre dispositivos electrónicos. Con el presente trabajo se espera poder contribuir en la descripción del protocolo de comunicación NFC en dispositivos móviles. Se busca generar el incremento de soluciones mediante el uso de un solo dispositivo, lo que conlleva a hacer de los celulares y tabletas la herramienta que permita la comunicación segura entre dispositivos electrónicos.
Desarrollo de una Metodología de Medición de Radiación no Ionizante para servicios de telecomunicaciones comerciales soportados en la reglamentación vigente sobre los límites de exposición de las personas a campos electromagnéticos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-14) Muñóz Rueda, Daniel Mateo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Villarreal Solano, Ariel Yezid; Aguilera Bermúdez, Ernesto
En el presente trabajo de grado se expone una metodología de medición de radiación no ionizante. Se estudia el analizador de espectros R&S PR200 como medio para realizar el registro de la intensidad de campo eléctrico y su comportamiento frente a la potencia transmitida. A partir de la normativa colombiana vigente se estableció un manual cuyo propósito es facilitar la realización de campañas de medición haciendo un énfasis en el dispositivo, llevando a cabo un análisis exhaustivo de sus configuraciones y concretando recomendaciones que permitan al operador registrar la intensidad de campo eléctrico de forma eficiente y segura. Adicional a lo anterior, se toman en cuenta estudios y normativas generadas en diferentes países para complementar lo estipulado en la resolución vigente, realizando aportaciones a la misma.
Diseño e implementación de dispositivo electrónico basado en internet de las cosas (iot) para la seguridad de bicicletas
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Ibáñez, Sergio Andrés; Luna Calderón, Juan Camilo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo
En este documento se propone un modelo para el piloto de un sistema de monitoreo de bicicletas que pueda ser implementado dentro del campus de la Universidad Industrial de Santander (UIS), el proyecto está dirigido inicialmente a los miembros de la comunidad universitaria. Se realiza el diseño e implementación correspondiente basado en el internet de las cosas (IoT). El sistema consiste de un dispositivo portátil que permite conocer la ubicación de la bicicleta por medio de un módulo GPS que se conecta a través de una red LoRa LPWA a una estación base con acceso a internet y ubicada en una zona estratégica dentro del campus universitario con que garantice comunicación estable en las zonas de estacionamiento y sus inmediaciones. Se incluye almacenamiento en la nube de datos, control de usuarios y dispositivos. Por medio de una aplicación móvil en un dispositivo Android con acceso a internet los usuarios pueden controlar remotamente las acciones del dispositivo (ver posición actual, información del dispositivo, historial de ubicaciones y función de parqueo). El sistema permite escalabilidad para conectar más dispositivos de rastreo y estaciones base como sea posible, este modelo está destinado a ser un punto de partida para un sistema IoT masivo dentro de la ciudad de Bucaramanga
Diseño e implementación de un sistema de comunicaciones inalámbricas para el laboratorio de comunicaciones UIS
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Sánchez Castañeda, Jairo Andrés; Caballero Flórez, Javier Alexander; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Ortega Boada, Homero; Villarreal Solano, Ariel Yezid; Aguilera Bermudez, Ernesto
El presente trabajo de grado tiene como objetivo ampliar los alcances del laboratorio de comunicaciones de la Universidad Industrial de Santander (UIS) mediante la implementación de dispositivos comerciales de propósito específico. Estos dispositivos permitirán a los estudiantes enfrentar retos reales en la implementación de sistemas de transmisión inalámbrica, integrando teoría y práctica de manera efectiva. Para ello, se propone el diseño de una red local que posibilite la convergencia de diversos tipos de radioenlaces en diferentes rangos de frecuencia. Este diseño conceptual brindará a los estudiantes la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en clase, transformándolos en soluciones prácticas. Durante el desarrollo del proyecto, se validarán las alternativas planteadas en el modelo conceptual y se implementarán pruebas de comunicación en nodos ubicados dentro del campus universitario, con el fin de evaluar su desempeño en un entorno real. Este proyecto tiene como finalidad no solo fortalecer los laboratorios de las asignaturas de Comunicaciones I, Comunicaciones II y Medios de Transmisión, sino también potenciar la visión de la UIS como un referente en innovación tecnológica, contribuyendo a su posicionamiento como un laboratorio de ciudad inteligente. Con este trabajo, se busca fomentar un aprendizaje más interactivo y aplicado, que inspire futuras iniciativas en el campo de las telecomunicaciones y beneficie a la comunidad académica.
Implementacion de un prototipo de medida de magnitudes eléctricas usando sensores magnéticos
(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-10) Apolinar Velásquez, Angie Shirley; Soler Duarte, Lisbeth Yurany; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Chacón Velasco, Julio Cesar; Soto Ríos, Edisón Andrés
En este proyecto se desarrollan escenarios de medida indirecta mediante el programa ANSYS, según estas medidas se realizaron una serie de pruebas en laboratorio con el objetivo de validar y certeza de estos mismos. Para la realización de estos laboratorios, se tiene en cuenta una metodología de trabajo, guiada y referenciada por normas y estándares nacionales e internacionales. Para las mediciones de laboratorio se necesitaron instrumentos de medición como el amperímetro, multímetro, banco de trabajo, los diferentes núcleos de estudio y tarjetas de desarrollo de adquisición de datos donde se encuentran los diferentes sensores receptores de la toma de medidas, que por medio de Python se establecieron óptimos resultados. En general se puede concluir que sin mediciones eléctricas se es imposible garantizar el adecuado funcionamiento de los sistemas de energía eléctrica.
Implementación de una estantería inteligente soportada en tecnología de identificación por radiofrecuencia para aportar soluciones a la logística minorista
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Parra Mera, Alex Fernan; Salamanca Rodríguez, Jhoimar Eduardo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
Con este proyecto se busca implementar un piloto electrónico de captura de información en productos contenidos dentro de una estantería. El trabajo de investigación busca diseñar e integrar una plataforma software que adquiera información en tiempo real de los elementos y su posición dentro del espacio de almacenamiento sobre una interfaz gráfica, además, el proyecto se soportará en un profundo análisis de los desafíos presentes en la comunicación de datos con la tecnología RFID que se puedan presentar en el desarrollo de éste. El objetivo de la investigación consistió en brindar a las pequeñas y medianas empresas en la región una herramienta para realizar el inventariado de sus productos, y llevar control de lo que está puesto en estantería, haciendo más rápido, eficiente y confiable este proceso de manera alternativa, usando las antenas de tecnología RFID, buscando así, ser más competente este sector económico frente a nuevos comercios que podrían llegar pronto a competir por el mercado. El trabajo hace parte del diseño e implementación de un prototipo de laboratorio para evaluación de la tecnología RFID en escenarios logísticos planteado dentro del proyecto de innovación y desarrollo Diseño e implementación de mecanismos y herramientas conceptuales y tecnológicas para el mejoramiento del sistema logístico de la empresa COMERTEX S.AEléctrica, electrónica y Telecomunicaciones y Escuela de Estudios Industriales y Empresariales, respectivamente.
Iot: tecnologías, aplicaciones, regulaciones y desarrollo futuro en las redes lpwa en Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Ortiz Jerez, Miller Fabian; Rodriguez Ferreira, Julián Gustavo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío
Acorde a las nuevas tecnologías, nuevos desarrollos y tendencias para aprovechar al máximo la red de la internet, las tecnologías LPWA llegan para generar una nueva visión de la interconexión con el mundo del internet de las cosas, IoT. Contando con sus principales características de tamaño, cobertura, eficiencia energética y procesamiento de datos en la nube; estas tecnologías aportan soluciones que otras no cuentan con la capacidad o tienen un costo mayor para su implementación, como lo serían el bluetooth o el WIFI. Que son tecnologías que cuentan con una menor cobertura y mayor despliegue de hardware. En el apartado regulatorio colombiano, actualmente no se cuentan con normas que permitan el libre desarrollo y comercialización de estas tecnologías, solo se incluyen ciertas bandas de frecuencia de libre uso, solo para proyectos no comerciales, es decir esencialmente estudios académicos. Posteriormente se realiza un análisis a las diferentes regulaciones que cuenta Estados Unidos y se aconseja adquirir este modelo para el desarrollo de las normativas en Colombia. Acorde con lo anterior mencionado, se realiza un modelo metodológico que beneficie el desarrollo de aplicaciones IoT y trabajos futuros al interior de la Universidad Industrial de Santander, con miras al desarrollo a nivel regional y nacional.
MODELO FUNCIONAL DE UNA ANTENA DE RECEPCIÓN PARA COMUNICACIÓN EN BANDA S CON EL SATÉLITE DE LA MISIÓN ESPACIAL LEOPAR/ANFA
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-09) González Mateus, David Alejandro; Ortegón Martínez, Cristian Mauricio; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Tellez Garson, Johan Leandro; Ortega Boada, Homero
El presente trabajo de investigación forma parte del sistema de comunicación de la estación terrena de la misión espacial LEOpar/ANFA. El proyecto está enfocado en el estudio teórico, paramétrico y de simulación de tres antenas (yagi-Uda, helicoidal y bocina) en conjunto con la implementación de un prototipo de antena helicoidal operando en banda S. A lo largo del desarrollo del proyecto se realizó una selección de tres antenas, con el objetivo de encontrar una antena con las características más apropiadas para una aplicación de comunicación satelital y la implementación de un prototipo funcional para realizar estudios prácticos en el desarrollo de antenas. Además, se llevó a cabo la caracterización en laboratorio del prototipo con ayuda de un analizador de redes vectoriales, equipo especial en el estudio de dispositivos para radiofrecuencia, con el fin de obtener los parámetros vswr, impedancia y S de la antena construida. Al tener el prototipo construido se diseñaron e implementaron tres stub simple como acopladores de impedancia en la frecuencia de 2.2 GHz. Se realizó el estudio en las medidas de la antena al realizar variaciones a las dimensiones del stub y como afectaba el acople de la misma. Al finalizar todo el proceso se logró obtener un prototipo funcional de una antena helicoidal en banda S. Finalmente, con los resultados obtenidos en simulación y las pruebas de laboratorio, se logró una documentación importante para desarrollar prototipos de antenas en áreas de diseño, simulación y construcción.

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