Ingeniería Electrónica
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Item DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SENSOR LORAWAN PARA EL MONITOREO DE AMONIACO (NH3) EN LA PRODUCCIÓN AVÍCOLA.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Prada Rodríguez, Karen Melissa; Amaya López, Ashely Daniela; Pacheco, Salvador; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Murcia Sepúlveda, Nathaly; Rojas Rodríguez, Leandro SebasthyanCon el sector avícola como una de las principales fuentes de la economía en Colombia, muchas granjas carecen de tecnologías modernas, lo que genera un control insuficiente en los niveles de amoniaco comprometiendo la salud de los animales y de las personas. Ante esto, se presenta el desarrollo de un sistema de monitoreo para la detección de niveles de amoníaco, utilizando tecnología LoRaWAN. El sistema se basa en un sensor capaz de medir concentraciones de amoniaco en sitio y transmitir los datos a través de una red LoRa hacia una plataforma en la nube para su análisis, visualización y notificación de alarmas. El diseño implementado permite una solución de bajo consumo energético y amplia cobertura, lo que lo hace adecuado para su uso en entornos industriales y avícolas. Durante el desarrollo, se llevó a cabo la caracterización del sensor y mediciones a diferentes concentraciones, donde se obtuvo una buena fiabilidad, en cuanto a la transmisión de los datos se analizaron parámetros que confirmaron una recepción de datos aceptable. Con esto se logra ofrecer un producto asequible para las pequen ̃as y grandes granjas, para mantener regulados los niveles de amoniaco y proteger tanto la producción como la salud y bienestar.Item Prototipo de radiotelescopio para la banda de 1420 MHz en apoyo de la componente social ejecutada en el páramo de Berlín en el marco de un proyecto de Radioastronomía financiado por Minciencias - VIE UIS(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Guzmán Ortíz, Karen Daniela; Cañizares Carrillo, Andrés Felipe; Ortega Boada, Homero; Acevedo Cardenas, Efrén Dario; Rodríguez Ferreira, Julian Gustavo; Tijaro Rojas, Omar Javier; Plata Gómez, ArturoSe diseñó e implementó un prototipo de radiotelescopio en la banda de 1420 MHz, enfocado tanto en la investigación científica como en la divulgación educativa. El prototipo incluye un sistema de recepción de señales y un dispositivo SDR, cuya sensibilidad fue validada en condiciones de laboratorio. Además, el sistema cuenta con un servicio web que envía los datos capturados a la nube para su almacenamiento y análisis lo que abre un mundo de oportunidades para el post-procesamiento. Los resultados demostraron una ganancia suficiente para captar señales débiles de la línea de hidrógeno. El se ha enfocado en herramientas para contribuir, desde la radioastronomía a fomentar el interés por la ciencia en la comunidad del Páramo de Santurbán. Por eso incluye también la planificación y ejecución de una estrategia de apropiación del conocimiento. Esta estrategia incluye la creación de guías interactivas dirigidas a estudiantes y profesores, diseñadas para facilitar el aprendizaje y la participación en actividades científicas. Los impactos potenciales de este proyecto incluyen el fortalecimiento de la radioastronomía en Colombia y el impulso a futuras investigaciones, mediante el desarrollo de infraestructuras más avanzadas, como un arreglo interferométrico enmarcado en el proyecto “Desarrollo de un arreglo interferométrico de radiotelescopios para establecer una estación de radioastronomía de la UIS en el Páramo de Berlín, Santander"Item Análisis comparativo del modelo y resolución de circuitos electrónicos lineales utilizando ecuaciones diferenciales ordinarias y ecuaciones diferenciales fraccionarias(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Caballero López, Jhon Alexander; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander; Duarte Gualdrón, Cesar AntonioEste trabajo analiza cómo las ecuaciones diferenciales fraccionarias (EDF) permiten modelar fenómenos físicos y sistemas complejos con mayor precisión. La investigación compara el método tradicional de ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) con el enfoque basado en EDF. Los resultados demuestran que las EDF ofrecen una mayor exactitud, generando respuestas más cercanas a la realidad y facilitando un control más eficiente de los circuitos electrónicos.Item DISEÑO DE UNA PLATAFORMA TRANSMEDIA QUE PERMITA LA GESTIÓN DE TRABAJOS DE CAPSTONE DESIGN(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-14) Marín Ortíz, Leonardo; Franco Arias, Denis Hernán; Ortega Boada, Homero; Villamizar Mejía, Rodolfo; Hakspiel Rodríguez, María AlejandraEste proyecto desarrolla una innovadora plataforma transmedia diseñada para transformar el proceso de Capstone Design en la Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones de la Universidad Industrial de Santander. La carencia de herramientas tecnológicas efectivas, que obstaculizan la gestión de proyectos de grado, ha sido el motor detrás de esta propuesta. La plataforma no solo facilita la selección de temas y la planificación de los proyectos, sino que también optimiza la entrega final de los trabajos. Usando tecnologías como HTML, CSS, JavaScript y PHP, junto con el respaldo de AWS EC2, la plataforma ofrece una experiencia intuitiva y dinámica para los estudiantes y un control eficiente para los docentes. Entre los resultados se destacan una mejor organización y seguimiento de los avances, favoreciendo tanto el rendimiento académico de los estudiantes como la labor docente. Esta solución promete un impacto significativo, impulsando la eficiencia y modernizando el proceso académico, alineándose con las demandas tecnológicas actualesItem Diseño, desarrollo e implementación de una plataforma de gestión de las mediciones y evidencias para el proceso de acreditación internacional de los programas de pregrado de la E3T(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Herrera Caicedo, Brayan Rene; Ortega Boada, Homero; Quiroga Quiroga, Oscar Arnulfo; Villamizar Mejia, RodolfoEste trabajo presenta una solución para gestionar las mediciones de resultados de aprendizaje (SO, por la sigla en inglés) con fines de acreditación internacional ABET de los programas de la Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones (E3T) de la UIS. Se propone una plataforma serverless que permite a los líderes asignar roles, gestionar evaluaciones y revisar mediciones de forma eficiente. La solución fue desarrollada con Google Apps Script y se integra con herramientas de Google como Sheets, Sites y Forms. Los resultados muestran que la plataforma optimiza el proceso de evaluación de los SO, mejora la calidad educativa al permitir decisiones basadas en datos y prepara a la escuela para la reacreditación en 2027, su implementación facilita la recopilación de información crítica, posicionando a la escuela como referente en innovación educativa.Item DESIGN METHODOLOGY FOR A VOLTAGE-CONTROLLED OSCILLATOR (VCO) IN A 28 NM CMOS NODE(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Fernández Martínez, Daniel José; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Herrera Celis, Jose Luis; Dovale Vargas, Luisa FernandaEl grupo de investigacion Onchip est ´ a motivado para explorar sistemas de enlaces de alta velocidad. ´ Estos sistemas requieren la implementacion circuital de transmisores y receptores, los cuales utilizan ´ circuitos como el Phase-Locked Loop (PLL) o el Clock and Data Recovery (CDR) para serializar y deserializar los datos, ya que estos se encargan de generar y recuperar la senal de reloj mediante un ˜ Voltage-Controlled Oscillator (VCO). Este proyecto plantea una metodolog´ıa de diseno para un VCO en 28 nm, la cual se pone a prueba ˜ con el diseno de un ejemplar para una aplicaci ˜ on de comunicaciones ´ opticas dentro de un CDR. Esta ´ metodolog´ıa se compone principalmente de un diagrama de flujo cuyo objetivo es ajustar de manera optima el punto de operaci ´ on del VCO para, de esta forma, conseguir un buen desempe ´ no en todas y ˜ cada una de las especificaciones. Luego del proceso de diseno, se realiza una comparaci ˜ on con otros ´ disenos publicados en el estado del arte. ˜ Esta metodolog´ıa simplifica el trabajo del disenador y tambi ˜ en podr ´ ´ıa ser automatizada mediante un algoritmo. Al ingresar las especificaciones del diseno, el algoritmo realizar ˜ ´ıa el proceso y generar´ıa un diseno final de forma autom ˜ atica.Item DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO DISTRIBUIDO CON TECNOLOGÍA WIFI PARA SER IMPLEMENTADO DENTRO DE REDES DE ÁREA LOCAL.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Karen Janeth Morales Gómez; Ariel Yezid Villareal Solano; Homero Ortega Boada; JULIAM ANDRES DIAZ BARRERA; Carlos Augusto Fajardo ArizaEl documento que se presenta a continuación contiene el diseño de un sistema de audio distribuido que, de manera tal que usando tecnologías WIFI y aplicando la distribución de audios de manera compartimentada se logra la transmisión de salidas de audio controlando, por medio de sistemas embebidos. Además de lo anteriormente expuesto, este trabajo muestra los detalles de diseño e implementación, los cuales fueron clave para la realización de este proyecto por medio de servidores web se desarrolla la programación en Python, para el control se diseña una interfaz web la que ayuda al diseño de un aplicativo móvil, todo esto conecto a una red de área local (LAN), mediante análisis y ensayos se llegó a un resultado que aquí se muestra. En ese sentido, se parte de la base de que volumen no es igual a calidad y este trabajo lo demuestra, puesto que el diseño permite mayor control de variables que permiten una mayor calidad en el sonido que se entrega a cada usuario.Item 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, ErnestoEl 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.Item Adquisición y procesamiento de imágenes provenientes de un interferómetro, a partir de un sistema embebido ARM Córtex M7(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Sandoval Vera, Anjher Gustavo; Tijaro Rojas, Omar Javier; Torres Moreno, Yezid; Rodriguez Ferreira, Julian Gustavo; Garcia Arenas, Hans YecidEn múltiples aplicaciones industriales, los instrumentos para la adquisición de imágenes en campo abierto necesitan ser portátiles, independientes energéticamente y con memoria integrada para procesamiento y almacenamiento. Los sistemas embebidos brindan una solución sencilla a las carencias de los sistemas portátiles. El sistema embebido escogido fue el STM32F746Discovery®, ya que provee características que facilitan la captura de imágenes y su almacenamiento para posterior tratamiento. Las imágenes adquiridas son franjas interferométricas que se obtuvieron en un montaje de laboratorio implementando un interferómetro de Young, usando como haz de luz un láser; el procesamiento de imágenes se implementó usando el software Matlab.Item DESING OF BASE-BAND CIRCUITS FOR A PWM CONTROLLER IN A DC-DC BUCK CONVERTER IN CMOS TECHNOLOGY(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-13) Amaya Amaya, Over José; Muñoz López, Victor Hugo; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Villarreal Solano, Ariel Yezid; Barrero Pérez, Jaime GuillermoEste trabajo aborda el diseño de un circuito PWM analógico para un convertidor Buck DC-DC, realizado por el grupo de investigación OnChip. El grupo está trabajando en un nuevo microcontrolador en tecnología CMOS de 28 nm, donde la eficiencia energética es esencial para el rendimiento del sistema en chip (SoC). Se realizó la implementación de un circuito PWM a 2 MHz con una topología del generador de rampa diferente a la convencional, esta implementación se basa en una idea del estado del arte, pero se eligió una solución más simple. Esta topología mejora la precisión tanto en frecuencia como en amplitud, manteniendo un bajo consumo de potencia. Además, se introduce una metodología basada en un presupuesto de error para la frecuencia de conmutación y técnicas de trimming, lo que garantiza una alta robustez frente a variaciones PVT y MC. Los resultados de simulación muestran una variación de menos de ±5.2% sobre la frecuencia en PVT y un consumo de corriente de 114 μA, con un rango de [3.8%-98%] ciclo de trabajo. Las pruebas estadísticas revelan una variación 3σ de menos de ±4.5% en la frecuencia de conmutación. El impacto de esta investigación podría ser significativo para futuros proyectos del grupo OnChip, mejorando la eficiencia y optimizando la gestión de potencia en sistemas integrados.Item PROTOTIPO PARA DETERMINAR EL ESTADO DE SALUD DEL ÁRBOL DE MANZANA MEDIANTE EL USO DE REDES NEURONALES(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Cabrales Navarro, Daniela; Sanabria Vega, Pedro Alejandro; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Castillo Bohórquez, Jeison Arley; Pertuz Arroyo, Said David; Tíjaro Rojas, Omar JavierColombia, con su diversidad de flora y fauna, es propicia para cultivos como la manzana, que enfrenta desafíos relacionados con plagas y enfermedades. El diagnóstico y clasificación de los frutos es crucial, pues la calidad impacta en su valor comercial. Tradicionalmente, esta tarea es realizada por agricultores y agrónomos, pero el uso de tecnologías basadas en inteligencia artificial (IA) ofrece una alternativa al ser utilizada como herramienta para la predicción de las afecciones en la hoja de manzana. En este contexto, se desarrolló el prototipo IAPPLE, que emplea procesamiento de imágenes e IA con Aprendizaje Profundo (Deep Learning) para diagnosticar la salud de las hojas de los manzanos. Este sistema utiliza la tarjeta AMB82- MINI con una NPU para realizar operaciones en redes neuronales, acompañado de una cámara con sensor de imagen CMOS Full HD JXF37 1920×1080 y una pantalla LCD TFT de 2.2 pulgadas. El prototipo diagnostica plagas como el cucarrón y arañitas rojas, y enfermedades como la venturia y podredumbre negra, basándose en una combinación de la base de datos de Kaggle y de imágenes adquiridas por los autores en cultivos de Boyacá. Con un consumo energético de 350 mA y un peso de 236 gramos, el dispositivo puede operar durante seis horas y detectar enfermedades en menos de 4000 microsegundos. Además, la implementación de la técnica de Aprendizaje por Transferencia utilizando MobileNetV2 ha permitido obtener una precisión superior al 90%. La posibilidad de actualizar la base de datos mediante microSD asegura que el prototipo siga siendo efectivo en el diagnóstico de plagas y enfermedades, proporcionando a los agricultores una herramienta precisa y confiable para mejorar la producción agrícola.Item DISEÑO DE UN SISTEMA DE AUDIO DISTRIBUIDO CON TECNOLOGÍA WIFI PARA SER IMPLEMENTADO DENTRO DE REDES DE ÁREA LOCAL.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Morales Gómez, Karen Janeth; Villareal Solano, Ariel Yezid; Ortega Boada, Homero; Díaz Barrera, Juliam Andrés; Fajardo Ariza, Carlos AugustoEl documento que se presenta a continuación contiene el diseño de un sistema de audio distribuido que, de manera tal que usando tecnologías WIFI y aplicando la distribución de audios de manera compartimentada se logra la transmisión de salidas de audio controlando, por medio de sistemas embebidos. Además de lo anteriormente expuesto, este trabajo muestra los detalles de diseño e implementación, los cuales fueron clave para la realización de este proyecto por medio de servidores web se desarrolla la programación en Python, para el control se diseña una interfaz web la que ayuda al diseño de un aplicativo móvil, todo esto conecto a una red de área local (LAN), mediante análisis y ensayos se llegó a un resultado que aquí se muestra. En ese sentido, se parte de la base de que volumen no es igual a calidad y este trabajo lo demuestra, puesto que el diseño permite mayor control de variables que permiten una mayor calidad en el sonido que se entrega a cada usuario.Item Desarrollo de un Sistema de Monitoreo Inteligente del Crecimiento de Cultivos Mediante Tecnología de Drones e Inteligencia Artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-08) Moreno Díaz, Paola Andrea; Suárez Blanco, Daniel Felipe; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Ortega Boada, Homero; Sepulveda Sepulveda, Franklin AlexanderLa agricultura desempeña un papel fundamental en la seguridad alimentaria y económica de diversas comunidades. No obstante, la eficiencia y productividad de los cultivos pueden verse comprometidas por múltiples factores, como la escasez de mano de obra, condiciones meteorológicas impredecibles, enfermedades, plagas, estrés hídrico y la falta de información en tiempo real sobre el estado del cultivo. En este contexto, el presente proyecto se enfoca en el desarrollo de un sistema inteligente para la supervisión del crecimiento del cultivo de frijol, utilizando tecnología de drones e inteligencia artificial. Para llevar a cabo esta iniciativa, se emplearon herramientas de software libre y de código abierto, como Google Colaboratory. Se recopiló una base de datos de imágenes de cultivos de frijol mediante un dron equipado con cámara. Cada planta fue etiquetada utilizando la plataforma Roboflow para facilitar su detección y conteo. Posteriormente, clasificar las plantas detectadas según su tamaño y frondosidad, lo que dio como resultado una interfaz gráfica de usuario (GUI) al servicio del usuario.Item Diseño de un controlador para el puntero del ratón mediante la vista usando inteligencia artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-05) Gamboa Ortiz, Juan José; Rodríguez Rodríguez, Johan Andrés; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Santos Ortiz, Camilo AndresEl desarrollo de un aplicativo basado en inteligencia artificial, específicamente utilizando técnicas de Deep Learning para el reconocimiento del movimiento ocular con el objetivo de controlar el puntero del computador. El sistema se fundamenta en el uso de redes neuronales convolucionales (CNN) y se ha diseñado a través de un enfoque en cuatro pasos. En primer lugar, se usó Transfer Learning de la red pre entrenada Resnet18 la cúal trabaja para clasificar 1.000 clases diferentes, ajustando este modelo, se suplió la necesidad de una base de datos amplia. En el segundo paso, se creó una base de datos con el fin de ajustar el modelo pre entrenado a nuestro caso. También, se empleó una red neuronal convolucional multicapa la cual cuenta con dos entradas (una imagen de cada ojo) y una salida de 4 clases con el fin de comparar los resultados obtenidos con la red Resnet18. En el tercer paso, se obtuvo la respuesta al movimiento ocular mediante el modelo entrenado con un hardware específico (GPU 3060TI). La red neuronal, ahora capacitada, es capaz de interpretar el movimiento ocular y generar un movimiento hacía la coordenada que el usuario desee. Finalmente, en el cuarto paso, se implementaron dos algoritmos (EYEIA y EyeRes) que mueven el puntero 50 píxeles en la dirección deseada cada 5 segundos para garantizar una experiencia de uso fluida y cómoda. Además, se añadieron dos funcionalidades: el control del clic mediante una sonrisa y la dirección “abajo”, brindando al usuario una mayor comodidad y control sobre la interfaz. Para este último paso, se utilizaron librerías con modelos pre entrenados por lo que no haría falta modificar la base de datos, la cual se centra en la mirada.Item Diseño y desarrollo de un dispositivo de estimulación eléctrica funcional para rehabilitación de mano controlado por una interfaz cerebro - computadora(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-30) Ávila Calderón, Sley Yurrely; Ardila Velandia, Edwar Julián; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Villamizar Mejía, Rodolfo; Sandoval Rodríguez, Camilo LeonardoEste estudio aborda el problema de la mano parética, una condición que afecta la funcionalidad debido a problemas en los nervios como consecuencia de un ACV. El propósito es diseñar un dispositivo de estimulación eléctrica funcional de bajo costo, controlado por una interfaz cerebro-computadora, que estimule la neurorrehabilitación. La investigación se centra en desarrollar una herramienta accesible que permita a los usuarios recuperar la capacidad de agarrar objetos y fortalecer los músculos involucrados. El proyecto utiliza una diadema que capta señales de electroencefalografía y las convierte en impulsos eléctricos. Los hallazgos destacan que este dispositivo podría reducir la necesidad de múltiples sesiones de fisioterapia, proporcionando una alternativa económica y efectiva a los tratamientos actuales. Las implicaciones para la ingeniería de rehabilitación son significativas, ya que podría mejorar la accesibilidad y eficacia de los tratamientos para personas con movilidad reducida en las manosItem Diseño y desarrollo de un modelo funcional de un dispositivo electrónico para detección y prevención de microsueños en conductores de vehículos.(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Cardozo Rodríguez, Lady Lorena; Carreño Quintero, Harvey Jhovan; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Castillo Bohorquez, Jeison Arley; Garcia Arenas, Hans YecidLos microsueños son breves episodios de somnolencia causados por fatiga, que pueden provocar la pérdida temporal del control del vehículo y una reducción en la capacidad de reacción, aumentando el riesgo de accidentes viales. Para prevenir estos peligros, se ha desarrollado un dispositivo que detecta microsueños y emite alertas tempranas. El sistema se basa en el concepto de PERCLOS (Porcentaje de cierre ocular), que mide el grado de cierre ocular para identificar señales de somnolencia. Utiliza una cámara conectada a una Raspberry Pi 4 para capturar vídeo del rostro del conductor. Con Mediapipe, una biblioteca de visión por computadora de Google se crea un enmallado facial que permite monitorear los ojos en tiempo real. Durante el desarrollo del modelo, se realizaron pruebas en entornos controlados para evaluar la precisión. El algoritmo, que calcula el porcentaje de cierre ocular basado en PERCLOS y un umbral predefinido, demostró ser eficiente en la detección de microsueños. En dichas pruebas, se observó que, si el cierre ocular superaba el umbral durante un tiempo determinado, el sistema activaba una alarma para alertar al conductor de un posible microsueño. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, ya que el modelo detectó la mayoría de los episodios de microsueños. Sin embargo, se identificaron algunos falsos positivos, donde la alerta se activaba sin que el conductor estuviera realmente somnoliento.Item ESTIMACIÓN DE LA PERMEABILIDAD MAGNÉTICA DE UN MATERIAL EN PROCESOS DE CALENTAMIENTO CON MICROONDAS, MEDIANTE LA SOLUCIÓN DE UN PROBLEMA INVERSO(Universidad Industrial de Santander, 2024-10-26) Estévez Ramírez, Jefferson Alfonso; Cuadros García, Magda; Tirado Afanador, Eduar Favián; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Diaz Flórez, Guillermo Andrés; Chacón Velasco, Julio CésarEn la actualidad, la estimación precisa de propiedades de materiales se ha vuelto crucial para optimizar procesos industriales, reduciendo costos asociados a fallos y minimizando la necesidad de pruebas físicas. A través de simulaciones avanzadas, no solo se mejora la eficiencia en la detección de problemas, sino que también se contribuye significativamente al cuidado del medio ambiente, al evitar el uso excesivo de materiales y energía en pruebas experimentales. Este trabajo se enfoca en la estimación de la permeabilidad magnética del carburo de silicio (SiC), un material clave en la electrónica de potencia debido a su alta eficiencia, capacidad de soportar altas temperaturas y excelente conductividad térmica. Estas propiedades hacen del SiC un componente fundamental en el desarrollo de dispositivos electrónicos de alto rendimiento y bajo consumo energético. El problema inverso es abordado mediante la aplicación de algoritmos de optimización, como el PSO (Particle Swarm Optimization), logrando estimaciones precisas mediante la minimización de errores en modelos simulados. La combinación de estos métodos ofrece soluciones innovadoras y sostenibles, abriendo nuevas oportunidades en investigación y desarrollo tecnológicoItem Solución de Ecuaciones y Sistemas de Ecuaciones no Lineales por medio del Calculo Fraccionario y Algoritmos Heurísticos(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Rincón Santana, Andrés Camilo; Rojas Hernández, Daniel Gustavo; Cardona Erazo, Juán Manuel; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Lamos Diaz, HenryEl tema central de la investigación es la integración del cálculo fraccionario (CF) con el algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas (PSO), con el objetivo de abordar problemas de optimización complejos. La innovación radica en la implementación del CF en el PSO para mejorar su capacidad de búsqueda y precisión en la optimización de funciones objetivo. El CF ofrece una perspectiva poderosa para modelar fenómenos complejos y capturar características no lineales en las funciones objetivo, mientras que el PSO es efectivo en la optimización de funciones no lineales, pero su rendimiento puede mejorarse mediante la adaptación de la velocidad de las partículas utilizando operadores fraccionarios. En este proyecto se implementa el CF para definir una nueva expresión para la velocidad de las partículas en el PSO, permitiendo una exploración más eficiente del espacio de soluciones y teniendo en cuenta velocidades del pasado que proporcionan más información para futuras generaciones. El PSO fraccionario resultante combina la capacidad de exploración global del PSO estándar con la flexibilidad y adaptabilidad del CF. Al emplear la velocidad fraccionaria de las partículas, el PSO fraccionario puede navegar de manera más eficiente en paisajes de búsqueda complejos, superando las limitaciones de convergencia prematura y ayudando a encontrar soluciones óptimas o cercanas al óptimo en un tiempo razonable.Item Diseño y desarrollo de un algoritmo de inteligencia artificial embebida para controlar una neuroprótesis de estimulación eléctrica funcional en rehabilitación de miembro superior(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Peña Salinas, Juan Diego; Bravo López, Jeisson Esteban; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Santos Ortiz, Camilo Andres; Cortes Hernández, Lizeth DayaneLos accidentes cerebrovasculares pueden provocar discapacidades severas que afectan la movilidad y la calidad de vida. Para mitigar estos efectos, se han desarrollado técnicas de estimulación eléctrica funcional que emplean pulsos bifásicos para inducir contracciones musculares, y son fundamentales en el diseño de neuroprótesis que facilitan el movimiento de las extremidades. Este proyecto presenta un algoritmo de inteligencia artificial diseñado para detectar señales de un sensor inercial ubicado en el brazo y reconocer los movimientos para controlar los pulsos eléctricos que indican apertura o cierre de la mano. Se utiliza un acelerómetro MPU6050 y un microcontrolador ESP32; el sistema se entrena para interpretar y responder a estos movimientos específicos. El proyecto abarca la creación de un conjunto de datos, el desarrollo de un algoritmo basado en redes neuronales y series temporales, y la implementación de un sistema de control de pulsos eléctricos. Además, se ha generado documentación que se encuentra disponible en un repositorio. Las pruebas realizadas con un circuito emulador de la neuroprótesis mostraron un 94% de precisión en la clasificación, con 170 de 180 pruebas correctamente identificadas y un tiempo de respuesta de la red neuronal de 170.3 microsegundos. También se logró reducir el consumo del microcontrolador en un 5.88%Item Implementación de algoritmos de entrenamiento de modelos probabilísticos para predecir el rendimiento de celdas solares de perovskita con datos incompletos(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-06) Cerro Ramos, Daniel Andres; Velasquez Meneses, Yan Carlos; Sepúlveda Sepúlveda, Franklin Alexander; Pertuz Arroyo, Said David; Botero Londoño, Monica AndreaLa calidad de los datos utilizados para implementar modelos de aprendizaje automático es crucial para su funcionamiento óptimo. Sin embargo, en numerosos estudios de investigación, la recopilación de datos de múltiples fuentes con diferentes estructuras resulta en datos con valores faltantes o erróneos. Este problema está presente y afecta la base de datos existente para el diseño de celdas de perovskita, dificultando la aplicación de métodos de aprendizaje automático. En este proyecto, se abordó este problema en los datos faltantes de una base de datos de celdas solares de perovskita mediante la implementación de Modelos de Mezcla Gaussiana Conscientes de Faltantes (MGMM). Estos métodos permiten entrenar modelos probabilísticos directamente sobre datos incompletos. Para evaluar el desempeño de los MGMM, se compararon sus resultados con aquellos obtenidos al utilizar datos imputados mediante los algoritmos imputaciones múltiples mediante ecuaciones encadenadas (MICE) y El algoritmo de Redes de imputación generativas adversarias (GAIN). La evaluación del rendimiento de los algoritmos de imputación demostró un mejor desempeño del modelo MICE y se evidenció que el número de muestras y parámetros puede influir en el rendimiento de los algoritmos. Posteriormente, se utilizaron los datos imputados por cada modelo para evaluar las predicciones de los modelos de mezcla gaussiana (GMM) con las métricas error cuadrático medio (RMSE) y error porcentual medio absoluto (MAPE). Los resultados mostraron que el modelo GMM con datos imputados por MICE tuvo mejores predicciones en comparación con GAIN. La implementación del modelo MGMM con la base de datos de menor tamaño demostró que la distribución de los datos seleccionados impacta en el rendimiento del modelo, obteniendo resultados inferiores a medida que aumenta el porcentaje de valores faltantes. Este estudio demuestra que datos de celdas solares de perovskita pueden ser tratados eficazmente con modelos de imputación como MICE y GAIN, considerando la naturaleza y características de los datos.