Diseño e implementación de un sistema de comunicaciones basado en luz visible

Introduction: The publication is the product of the research “Prototipo de un sistema de telecomunicaciones basado en luz visible”, carried out at Universidad del Valle in 2018. Objective: The objective of this work was to build a functional prototype of a telecommunications system based on visible light through which the study of the most relevant characteristics, elements and behaviors in relation to this technology could be made. Methodology: To study the behavior of the developed prototype, different tests were performed varying some of the variables present in this type of telecommunications system. In addition, the developed prototype was tested in simplex and halfduplex modes. Conclusions: The results obtained when developing this work demonstrated the main characteristics of the prototype, its limitations, as well as the elements and variables that govern the most important aspects of its design. Originality: The presented design proposes the development of a low cost prototype, capable of obtaining the data to be sent through the connection to other devices through different communication peripherals or using the ADC present in the processing device used. Restrictions: Due to the reception elements used in the prototype there is a significant limitation on the maximum achievable transmission rate. In addition, it is important to mention that the conditions in which the prototype is deployed can affect its behavior, for example, elements that impede the line of sight between the telecommunications modules can stop the transmission.Introducción: El artículo es produto de la investigación: “Prototipo de un sistema de telecomunicaciones basado en luz visible”, realizado en la Universidad del Valle en el año 2018. Objetivo: El objetivo de este trabajo fue construir un prototipo funcional de un sistema de telecomunicaciones basado en luz visible a través del cual se pueda realizar el estudio de las características, elementos y comportamientos más relevantes en relación con esta tecnología. Metodología: Para estudiar el comportamiento del prototipo desarrollado, se realizaron diferentes pruebas que variaron algunas de las variables presentadas en este tipo de sistemas de telecomunicaciones. Además, el prototipo desarrollado se probó en los modos simplex y halfduplex. Conclusiones: Los resultados obtenidos al desarrollar este trabajo permitieron encontrar las características principales del prototipo, sus limitaciones, así como los elementos y variables que rigen un papel fundamental en su diseño. Originalidad: El diseño presentado propone el desarrollo de un prototipo de bajo costo, capaz de obtener los datos que se enviarán a través de la conexión a otros dispositivos a través de diferentes periféricos de comunicación o usar el ADC presente en el dispositivo de procesamiento utilizado. Limitación: Debido a los elementos de recepción utilizados en el prototipo, existe una limitación significativa en la velocidad de transmisión máxima alcanzable. Además, es importante mencionar que las condiciones en las que se implementa el prototipo pueden afectar su comportamiento, por ejemplo, los elementos que impiden la línea de visión entre los módulos de telecomunicaciones pueden detener la transmisión

Diseño e implementación de un modulador y demodulador OOK para comunicación por luz visible (VLC) utilizando la tarjeta FPGA CYCLONE III de ALTERA.

La finalidad del presente trabajo es transmitir datos a través de luz visible por medio de un diodo emisor de luz blanca (Light Emitting Diode, LED), de baja potencia, empleando modulación por encendido y apagado (On - Off Keying, OOK) punto a punto, utilizando la tarjeta para arreglos de compuertas programables en campo (Field Programmable Gate Array, FPGA) Cyclone III de Altera; además, realizar la respectiva simulación en el software Matlab (Simulink). Se realizó el estado del arte de la comunicación por luz visible (Visible Light Communication, VLC), lo cual contribuyó en el desarrollo tanto del diseño como la implementación del proyecto. Finalmente, en los resultados experimentales obtenidos se analizó el desempeño de la comunicación óptica inalámbrica, tomando en cuenta parámetros como: tasa de bits, potencia, señal a ruido y tasa de bits erróneos (Bit Error Rate, BER), a través de curvas, con las cuales se puede comparar ventajas y limitaciones del tipo de modulación utilizada.The purpose of this work is to transmit data via visible light through a white light emitting diode (LED) and low power, using On - Off Keying (OOK) point to point, using the Altera Cyclone III FPGA board, also perform the respective simulation in Matlab software (Simulink). It was performed the state of the art of Visible Light Communication (VLC), which helped in the development of both the design and the implementation of the project. Finally, experimental results obtained are analyzed the performance of wireless optical communication, taking into account parameters such as bit rate, power, signal to noise ratio and Bit Error Rate (BER), through curves, with which you can compare advantages and limitations on the type of modulation used

Prototipo experimental de un sistema de detección de objetos por medio de imágenes y sensores para invidentes (Domis)

Debido a que en la actualidad en la población mundial se han acrecentado los casos de invidencia en personas de todas razas y culturas, es necesario desarrollar instrumentos que ayuden a estas personas a adaptase a un ambiente que no está pensado para ellos limitándolos en sus funciones drásticamente. En este documento se da a conocer la construcción de un prototipo en su fase inicial, enfocado para que en un futuro sea una ayuda real y económica para personas con discapacidad visual, se utilizan teorías y tecnologías ya existentes como los sensores y cámaras para ubicar un objeto en un entorno y dar información sobre su distancia mediante información sonora y vibratoria. El proyecto tiene como fin establecer los parámetros básicos de construcción para este prototipo aplicando los conocimientos adquiridos durante los estudios de pregrado en Ingeniería Mecatrónica para la implementación de su parte física hardware como en su parte lógica o programable software, luego someter el prototipo a pruebas para verificar su funcionalidad y dejar una puerta abierta para que en el futuro los estudiantes de la Universidad Tecnológica de Pereira o del Sena se interesen por este tipo de proyectos para beneficiar la comunidad en general. Finalmente este proyecto será llamado: Prototipo experimental de un sistema de identificación de objetos por medio de imágenes y sensores para invidentes (DOMIS)

Prototipado de un Tx/Rx VLC de bajo coste mediante Raspberry Pi

Las Comunicaciones por Luz Visible (VLC) vienen mostrando una rápida tendencia de desarrollo en los últimos años. Esto se debe a las características que posee tales como su bajo coste y eficiencia energética, la inmunidad a las interferencias electromagnéticas, el uso de un espectro libre de licencias, la seguridad frente al acceso no deseado, y el gran ancho de banda, si se compara con los existentes sistemas basados en radiofrecuencias. Este Trabajo de Fin de Grado (TFG) describe con detalle, la investigación, el diseño, la implementación y el ensayo de un prototipo de comunicación por luz visible basado en la placa Raspberry Pi, utilizando componentes comerciales de bajo-coste (un diodo LED para la transmisión y un fotodiodo para la recepción) y, considerando una comunicación en interiores, a corta distancia. El prototipo implementado hace uso de software basado en el lenguaje de programación C para la codificación y decodificación de los datos. Las Raspberry Pi están conectadas a su correspondiente circuito electrónicos, encargados de realizar la modulación y demodulación de la señal. Uno de los propósitos de este proyecto es demostrar que este prototipo puede proporcionar una base esencial a la investigación en este campo. Por lo tanto, este prototipo con suficiente flexibilidad y modularidad puede tener un mayor desarrollo, incluyendo nuevas características, sin necesidad de invertir mucho tiempo y dinero. Los resultados de las pruebas muestran que el sistema propuesto funciona, y demuestra la aplicación de la luz visible unidireccional como modo de transmisión y recepción de datos a través del aire en distancias cortas. El prototipo implementado puede proporcionar una comunicación con baja tasa de error de caracteres (alrededor del 12 %) a una velocidad de 40 kbit/s. Por último, este proyecto presenta algunas sugerencias para seguir trabajando con el fin de aumentar el rendimiento y las capacidades del sistema. Además, en él se discute sobre las limitaciones de su implementación y se realiza una comparación con otras publicaciones.Visible light communications (VLC) have been exhibiting a rapid development tendency in recent years. It has many attractive features such as its low cost and energy efficiency, its immunity to electromagnetic interference, license-free spectrum, security against undesired access, and large bandwidth compared with existing radio frequency-based systems. This Bachelor’s Degree Final Project (TFG) describes in detail, the research, design implementation and testing of a visible light communication prototype based on the platform Raspberry Pi, using low-cost commercial devices (a light-emitting diode for transmission and a photodiode for reception), and considering a short-range indoor VLC usage. The implemented prototype makes use of software based on C programming language for encoding and decoding data, to interface between the Raspberry Pi and the electronic circuits, where the modulation and demodulation of the signal is performed. One of the aims of this project is to show that this prototype can provide an essential basis for research in this field. Thus, this prototype with enough flexibility and modularity could be further developed, including new features without requiring much time and economic cost. The results of the tests show that the proposed system works and demonstrates the application of unidirectional visible light as a mode of transmitting and receiving data through the air over short distances. The implemented prototype can provide a communication with low character error rate (around 12 %) at a bit rate of 40 kbit/s. Finally, this project presents some suggestions for further work to increase the performance and capabilities of the system, discusses the limitations of its implementation, and compares it with other publications.Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicació

Diseño, desarrollo y montaje de un prototipo de gestión en iluminación y ahorro energético

Este proyecto desarrolla y muestra plenamente la construcción y la implementación de un sistema de control de iluminación, utilizando nuevas tecnologías, autómatas programables y en especial la tecnología KNX; para desarrollar estrategias de control de iluminación y de gestión energética. Principalmente se construye un prototipo de control de iluminación en lazo cerrado para controlar tres zonas de iluminación, y un sistema de transferencia automática que permite inyectar a una estación domótica energía fotovoltaica. Para lograr este propósito se diseña y construye un prototipo de iluminación en lazo cerrado con lámparas fluorescentes dimerizables controladas por elementos y equipos de la tecnología KNX. El sistema construido cuenta además, con una instalación de energía fotovoltaica, un tablero de regulación de energía para la celda fotovoltaica, un sistema de inversión de energía utilizando un inversor 24 VDC/110, un tablero de control automático para el control y gestión de la energía, este último implementado con un autómata S7- 1200, relés, contactores, sensores de corriente, contador de energía KNX, conexión a una red ETHERNET, protocolo Profinet y bus de conexión KNX. Para el control de iluminación se diseña y se construye un tablero de control y gestión de energía KNX, con conectividad a ETHERNET y al tablero de transferencia de energía, que enlaza el sistema fotovoltaico a la instalación de iluminación domótica. Este proyecto permitirá a los estudiantes de los programas de ingenierías y tecnologías de la Universidad Tecnológica y empresas de la región, aplicar, desarrollar y comprobar nuevas tecnologías para el control de iluminación y gestión de energía

Diseño y construcción de un prototipo de un nodo transmisor unisensorial energéticamente autónomo para zonas con climas tropicales.

Proyecto de Graduación (Livenciatura en Ingeniería en Electrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Electrónica, 2012.Actualmente el cambio climático, debido a la contaminación y la actividad humana, afecta de manera directa el ambiente, por tanto es de gran importancia desarrollar aplicaciones para el bienestar, control y monitoreo del medio ambiente, el Laboratorio de Sistemas Electrónicos para la Sostenibilidad (SESLAB) es un laboratorio de investigación perteneciente a la Escuela de Ingeniería en Electrónica, situado en el Campus Central del Instituto Tecnológico de Costa Rica, cuyo objetivo es desarrollar sistemas electrónicos para potenciar la sostenibilidad de procesos, entornos o sistemas físicos. Este informe plantea el uso de nodos autónomos para el cuidado del proceso fotosintético de las plantas en cuanto a exposición de radiación solar se refiere, haciendo uso de las favorecedoras condiciones climáticas con las que se cuenta en las zonas tropicales. Finalmente se propone el uso de un nodo transmisor energéticamente autónomo el cual posibilita el conocimiento de la radiación solar incidente en los cultivos en estudio esto haciendo uso del panel foto voltaico tanto como sensor como para la alimentación del mismo. _______________________________________________________________________ Abstract: Currently climate change due to pollution and human activity directly affects the environment, so it is of great importance to develop applications for the welfare, control and monitoring of the environment, the Electronic Systems Laboratory for Sustainability (SESLAB) is a research laboratory that belongs to the Electronics Engineering Department, located in the Central Campus of the Technological Institute of Costa Rica, which aims to develop electronic systems to enhance the sustainability of processes, environments or physical systems. This report presents the use of autonomous nodes for the care of the photosynthetic process of plants in wich sunlight exposure produces photoinhibition, among other things, making use of the climatic conditions that have the Tropical zones. The article proposes the use of an autonomous energy transmiter node which enables the monitoring of the incident solar radiation in the crops in this study using the photovoltaic panel as power and as a sensor

Propuesta de un sistema de Procesamiento y transmisión de imágenes radiológicas desde el Hospital Infantil Manuel de Jesús Rivera (La mascota) hacia la Facultad de Ciencias Médicas de la UNAN – Managua utilizando el protocolo DICOM Primer semestre 2017.

Los avances de la tecnología en el área de la medicina, han sido de gran importancia para las instituciones Hospitalarias, lo que ha propiciado mejores resultados en los diagnósticos patológicas de los pacientes. El presente proyecto consiste en un sistema de procesamiento y transmisión de imágenes radiológicas, entre el Hospital infantil Manuel de Jesús Rivera (LA MASCOTA) y la Facultad de ciencias médicas de la UNAN Managua en el año 2017. Con este sistema de transmisión se pretende hacer uso de las tecnologías de redes WAN para procesar, transmitir y almacenar datos e imágenes al área de imagenología de la facultad de ciencias Médicas, brindando medios de diagnóstico más actualizados, útiles para el proceso de enseñanza - aprendizaje; de los cuales carecen estudiantes y docentes, lo que les facilitará la implementación de nuevos métodos de estudios y análisis en la carrera de medicina. Partiendo del diagnóstico técnico que se realizó al Hospital la Mascota en el área de imagenología, se encontró que cuentan con equipos modernos y un servidor de imagen Efilm DICOM que a través de una VPN se conectará con tres clientes Efilm DICOM instalados en la facultad de medicina para que la información de estudios e imágenes radiológicas de los pacientes puedan enviarse a través de un canal seguro hacia la UNAN - Managua y que se pueda sustituir la metodología tradicional de enseñanza por una metodología más activa y actualizada. Además se describen las tecnologías existentes y se analizan a profundidad las soluciones médicas de imagen y los almacenamientos de los mismos. Finalmente se describe el proceso de diseño y simulación del enlace entre las dos instituciones antes mencionadas.Esta propuesta permitirá que los médicos docentes puedan manipular los parámetros de las imágenes pudiendo seleccionar, medir y enfocarse en partes de las imágenes específicamente en las que se base el estudio del paciente a realizar, todo esto gracias a las herramientas de post procesado que contiene la interface (Efilm) que estará instalada en cada client

Diseño e implementación de un modulador y un demodulador SSK (Space Shify Keying) para comunicación por luz visible (VLC) utilizando la Fpga (Fiel Programmable Gate Array) CYCLONE III de Altera.

En este artículo se realizó el diseño, simulación e implementación de un modulador y un demodulador SSK (Space Shift Keying) para comunicación por luz visible (Visible Ligth Communications, VLC). Inicialmente se investigó las comunicaciones ópticas y las modulaciones principalmente de sistemas de Múltiple Entrada – Simple Salida (Multiple Input Single Output, MISO). Luego se realizó el diseño y simulación en el software DSP Builder. Se implementó un sistema MISO el cual consta de cuatro transmisores y un receptor, las condiciones son que un solo transmisor se encuentre activo en cualquier instante de tiempo y el resto permanezcan inactivos, para lo cual se realizó la codificación de bits, el receptor debe recuperar los datos transmitidos realizando decodificación de bits. La implementación se realizó en la tarjeta FPGA (Field Programmable Gate Array) Cyclone III. Las pruebas de funcionamiento se realizaron transmitiendo una trama de bits aleatoria a una velocidad de 10 MHz, para lo cual se utilizó un medio guiado con el que se logró probar el funcionamiento del transmisor y receptor, los resultados fueron visualizados en el osciloscopio y se observó que en la transmisión se presenta un retardo de 800 ns.In this paper, we performed the design, simulation and implementation of a modulator and demodulator SSK (Space Shift Keying) for VLC (Visible Ligth Communications). Initially we investigated optical communications and primarily systems modulations MISO (Multiple Input Single Output). Then we did the design and simulation in DSP Builder software. MISO system was implemented which consists of four transmitters and one receiver, the conditions are: only one transmitter is active at any instant of time and the rest remain inactive, for which was performed encoding bits, the receiver must recover the transmitted data decoding bits. The implementation was done on the card FPGA (Field Programmable Gate Array) Cyclone III. Performance tests were conducted by transmitting a random bit pattern at a rate of 10 MHz, for which was used a guided with which it was possible to test the operation of the transmitter and receiver, the results were displayed on the oscilloscope and observed transmission that provides a 800 ns delay

desarrollo de un módulo para un laboratorio de física controlado de manera remota

El presente informe documenta el diseño y la construcción de un módulo de física, en este caso el modelo experimental del fenómeno de difracción de la luz, que se desarrolla de forma remota y puede ser utilizado para realizar éste experimento desde cualquier computador por cualquier persona y a su vez obtener los resultados y efectuar los análisis requeridos de la práctica. A nivel educativo este módulo tiene grandes ventajas ya que permite que los alumnos y docentes puedan interactuar con ésta práctica de laboratorio de física desde la institución educativa haciendo uso de un computador y de internet sin tener límites de tiempo, y obteniendo un error en las mediciones mucho menor comparado con los que se realizan de forma presencial. El módulo se realizó través de una metodología experimental, donde se investigaron los modelos y requerimientos para desarrollar un laboratorio remoto y las diferentes estructuras físicas de los módulos de difracción de la luz, además se realizaron varios experimentos con dos módulos de difracción de la luz de la Universidad Tecnológica de Pereira, teniendo en cuenta lo anterior se determinó los requerimientos tanto de hardware como software para la implementación del mismo. Para la construcción del módulo se utilizó un diodo láser rojo de punto de una longitud de onda de 650nm y un disco con las rendijas para la obtención del fenómeno físico. El sistema se controló haciendo uso del PIC18F2550 el cual tiene la función de seleccionar la rendijas y ubicar el sistema de rendijas en la posición requerida, además de establecer la comunicación entre la interface y el módulo con el protocolo correspondiente a la comunicación USB, también se utilizó una cámara web Microsoft LifeCam Studio para la adquisición de las imágenes del fenómeno de difracción, donde se procesaron haciendo uso del software LABVIEW que a su vez se encarga de establecer la comunicación entre el servidor y la interface. Para evaluar el funcionamiento del módulo de difracción de la luz se contactó a la Institución Educativa Matecaña del municipio de Pereira, la cual permitió que los estudiantes de los grados (diez) 10º y (once) 11º y docentes del área de física realizaran el laboratorio en sus salas de sistemas

Adquisición, procesamiento y monitorización de señales vía zigbee en el entorno Labview

EL presente trabajo fin de grado pretende generar una red de sensores para su instalación en una red domótica en una vivienda común. Para ello, se diseña una estación de sensorización empleando diferentes transductores que otorguen mediciones fiables de diferentes variables físicas a muestrear. Como se observa en el título del proyecto, existen diferentes fases a tener en cuenta como son la adquisición, procesamiento y monitorización de las señales. El apartado de adquisición engloba la propia estación de sensores y la tarjeta de adquisición de datos. La estación consta de sensores de temperatura, luminosidad y un anemómetro para la medición de la velocidad del viento. Para la adquisición de los datos desde la estación, el proyecto se sustenta en el empleo de un microcontrolador Arduino Uno. Esta plataforma permite generar una DAQ de bajo coste que permita introducir los datos para su procesamiento posterior. En la comunicación entre la estación de sensores y la DAQ es donde se introduce la comunicación inalámbrica vía XBee y cuyo desarrollo lleva a cabo mi compañero José Javier Estévez Santé en su proyecto “Sistema de comunicación XBee para una red de sensores”. Para el procesamiento y monitorización de las señales, se emplea la plataforma Software LabView, a través de la cual se genera una pantalla de explotación con los datos adquiridos. Además, se añade la conversión de esos datos a formato hoja de cálculo para su extracción del sistema y así tener la posibilidad de realizar seguimientos de datos históricos