Computing in the blink of an eye: Current possibilities for edge computing and hardware-agnostic programming

With the rapid advancements of the internet of things, systems including sensing, communication, and computation become ubiquitous. The systems that are built with these technologies are increasingly complex and therefore require more automation and intelligent decision-making, while often including contact with humans. It is thus critical that such interactions run smoothly in real time, and that the automation strategies do not introduce important delays, usually not larger than 100 milliseconds, as the blink of a human eye. Pushing the deployment of the algorithms on embedded devices closer to where data is collected to avoid delays is one of the main motivations of edge computing. Further advantages of edge computing include improved reliability and data privacy management. This work showcases the possibilities of different embedded platforms that are often used as edge computing nodes: embedded microcontrollers, embedded microprocessors, FPGAs and embedded GPUs. The embedded solutions are compared with respect to their cost, complexity, energy consumption and computing speed establishing valuable guidelines for designers of complex systems that need to make use of edge computing. Furthermore, this paper shows the possibilities of hardware-agnostic programming using OpenCL, illustrating the price to pay in efficiency when software can be easily deployed on different hardware platforms

Estaba la pájara pinta sentada en el verde limón, novela testimonial del panorama pereirano a comienzos del siglo XX

La presente monografía tiene como objeto de estudio la novela Estaba la pájara pinta sentada en el verde limón (1975) como texto que refleja el proceso cultural en la ciudad de Pereira a comienzos del siglo XX. Una de las tantas inquietudes por parte de los autores del presente trabajo estriba en el interés que manifestó la escritora Albalucía Ángel por su contexto de origen. Procedente de la alta clase pereirana, esta literata ha vivido gran parte de su vida fuera del país por asuntos personales. La finalidad de este trabajo parte de la relación que ha tenido esta escritora con otros autores que pertenecieron al Boom latinoamericano (1960-1970), y de poner de manifiesto la importancia que tiene la ciudad de Pereira como pretexto en la novela en cuestión para mistificar la época de La Violencia entre los cuarenta y los sesenta en Colombia. Los autores parten de las influencias que determinaron la forma de escribir de Albalucía Ángel, recalcando la estética que quiso impulsar escritoras como Virginia Wolf. A parte de responder a una modernidad literaria, Ángel quiso apropiarse de los diferentes discursos que identifican a los estamentos sociales con la intencionalidad de subvertirlos y transgredirlos. De esta manera la imparcialidad que manifiesta la escritora sobre el conflicto armado en Colombia logra manifestarlo por medio de su personaje principal: Ana. No obstante, los autores sostienen que el conflicto armado y otros acontecimientos de principios del siglo XX engendrarían una serie de disposiciones en el pueblo de Viejo Cartago. El dialogo que se proponen a realizar entre la historia oficial y la ficción es ineludible por el hecho de que la novela Estaba la pájara pinta…fue una forma para recuperar la memoria no solo de los hechos violentos desencadenados a raíz del Bogotazo en 1948, sino también el de reconstruir los testimonios sobre los procesos de fundación de Pereira. Albalucía Ángel, por medio de su obra literaria, logra hacer un andamiaje a su contexto de origen, partiendo, pues, de sus diálogos con sus padres y amigos. La oralidad es quizás uno de los elementos que le permite a la escritora risaraldense reconstruir atmosferas donde se describe los primeros años de “La Villa”, y de paso dialogar con la historia del país. La realización de este trabajo se fundamenta en las categorías de habitus de Pierre Bourdieu y el sujeto cultural de Edmund Cros. Dichas nociones les permiten a los autores detectar el acervo cultural que la escritora Albalucía Ángel utiliza como material indispensable para su creación narrativa. De esta manera, los autores sostienen que la autora expresa una nostalgia por su contexto de origen, pese a ser mal vista por su clase social luego de proponer un estilo narrativo que respondía al carácter tradicional de la literatura y que pondría en tela de juicio las prácticas sociales que se han llevado a cabo en la capital de eje cafetero

Multi-Phase Power Factor Correction for Domestic Induction Heating

El calentamiento por inducción (IH) evoluciona rápidamente hacia sistemas de mayor rendimiento debido a los avances de la tecnología como la electrónica de potencia, el diseño de componentes magnéticos y el control digital. En este contexto, el calentamiento por inducción doméstico avanza hacia futuras aplicaciones con mayor flexibilidad, potencia, eficiencia y fiabilidad, manteniendo un coste contenido.Teniendo en cuenta estos antecedentes, esta tesis explora el uso de rectificadores correctores del factor de potencia (PFC) ya que aportan mayores prestaciones a futuros sistemas IH domésticos. Actualmente, el estado del arte de la tecnología IH doméstica depende del uso de una pequeña capacidad de filtrado con un alto rizado de tensión para evitar el uso de etapas PFC y conseguir implementaciones rentables. Sin embargo, esta tesis propone el uso de rectificadores multifásicos o monofásicos para obtener ventajas adicionales, como una potencia de salida más elevada, mayor eficiencia debida a un bus de mayor tensión y bajo rizado, sistemas multifásicos y multi-inductores más simplificados, y una compatibilidad electromagnética (EMC) mejorada.Las principales contribuciones de esta tesis incluyen una profunda revisión de la tecnología IH y de los sistemas rectificadores, la propuesta de una topología rectificadora PFC monofásica y una trifásica para nuevas aplicaciones IH domésticas, y la propuesta y análisis de un set completo de estrategias de modulación. Además, para verificar experimentalmente estas propuestas, se ha diseñado e implementado un banco de pruebas experimental completo, incluyendo una fuente de alimentación trifásica de alto rendimiento diseñada a medida, una topología ectificadora PFC monofásica, una topología PFC multifásica y un multi-inversor matricial ZVS para IH doméstico. Se han analizado rofundamente los resultados analíticos y experimentales obtenidos según las figuras de mérito más relevantes, probando la factibilidad de las topologías conversoras propuestas y de las estrategias de modulación, y estableciendo los principales criterios de selección y diseño. Como conclusión de esta tesis, se proponen los sistemas rectificadores PFC como una tecnología prometedora para futuros sistemas IH domésticos de elevadas prestaciones.Esta tesis ha sido desarrollada dentro del acuerdo de colaboración entre BSH Home Appliances Group (BSH) y el Group of Power Electronics and Microelectronics (GPEM) de la Universidad de Zaragoza, en el marco de la Cátedra de Innovación BSH-UZ.Induction heating (IH) is quickly evolving towards higher performance systems thanks to advances in enabling technologies such as power electronics, magnetic component design and digital control. In this context, domestic induction heating is progressing towards future applications with enhanced flexibility, higher output power and efficiency, and improved reliability and cost. Considering this background, this dissertation explores the use of power factor corrector (PFC) rectifiers that provide significantly higher performance for future domestic IH systems. Nowadays, state-of-the-art of domestic IH technology relies on the use of a small dc-link capacitance with a high dc-link voltage ripple to avoid the use of PFC stages in cost-effective implementations. By contrast, this dissertation proposes the use of single/multi-phase PFC rectifiers to obtain substantial advantages such as the increased output power, lower voltage ripple and higher dc-link voltage leading to higher inverter efficiency, simplified multi-phase and multi-inductor systems, and improved EMC performance, among others. The main contributions of this dissertation include an in-depth review of IH technology and PFC rectifier systems, the proposal of a single-phase and a multi-phase PFC rectification topologies for new domestic IH applications, and the proposal and analysis of a complete set of modulation strategies. Furthermore, in order to experimentally verify these proposals, a complete experimental test-bench has been designed and implemented including an ad-hoc three-phase high-performance power supply, a single-phase PFC rectifier topology, a multi-phase PFC rectifier topology, and an IH ZVS matrix multi-inverter. The obtained analytical and experimental results have been deeply analyzed according to the most relevant figures of merit, proving the feasibility of the proposed converter topologies and modulation strategies, and establishing the main selection and design criteria. As a conclusion of this dissertation, PFC rectifier systems are proposed as a promising technology for future high performance domestic IH systems. This PhD dissertation has been developed within the collaboration agreement between the BSH Home Appliances Group (BSH) and the Group of Power Electronics and Microelectronics (GPEM) of the University of Zaragoza, Spain, in the framework of the BSH-UZ Innovation Chair.<br /

Power factor correction stage and matrix zero voltage switching resonant inverter for domestic induction heating appliances

The technology of flexible cooking surfaces applied to domestic induction heating (IH) appliances offers several advantages that improve the experience of the users, not only because the safety or cleanness, but also due to the fast heating and flexibility. These cooktops have more challenging design requirements because of different mains connections, efficiency requirements, electromagnetic compatibility (EMC) standards, control complexity, and cost. In previous works, the use of a front-end power factor corrector (PFC) rectifier has been proposed to overcome these restrictions. In order to get a cost-effective implementation, this paper proposes the use of a front-end PFC stage and a matrix resonant inverter, which features zero voltage switching (ZVS), to achieve a reduced number of power devices, and get a high performance and reduced power losses in the converter. Finally, an experimental prototype with four outputs of 3.6 kW has been implemented to prove the feasibility of this proposal

Special section on induction heating systems

This special section aims at bringing some of the most recent and interesting ideas in this area by the worldwide research community and at presenting some of the latest advancements and developments in the field of induction heating technology

Análisis e implementación en FPGA de un sistema de identificación de cargas de inducción en tiempo real basado en el algoritmo de mínimos cuadrados

En la actualidad, la tecnología de calentamiento por inducción doméstico está desplazando a otras tecnologías de calentamiento clásicas como la resistiva o el gas debido a sus ventajas en cuanto a rapidez, eficiencia y limpieza. Esto ha sido posible gracias a los avances realizados en el área de la electrónica de potencia, que han permitido el diseño de etapas electrónicas compactas, versátiles y robustas. Con el objetivo de alcanzar un elevado rendimiento, generalmente se utilizan etapas de potencia resonantes. Una característica vital de dichas etapas es que el tanque resonante determina el punto de operación. La impedancia de la carga de inducción, formada por el sistema inductor-recipiente, presenta una gran variabilidad debido a que depende de múltiples factores como la frecuencia de trabajo, la temperatura del recipiente, el alineamiento del recipiente con el inductor o el material del recipiente. Dado que la impedancia puede cambiar durante el funcionamiento del sistema, y que ello repercute tanto en el punto de operación de la etapa inversora como en su área de operación segura, se hace deseable obtener una identificación en tiempo real de dicha impedancia. En el presente proyecto fin de carrera se ha analizado el algoritmo mínimos cuadrados aplicado a la identificación de la carga de inducción. Dicho análisis se ha realizado mediante el uso de la herramienta MATLAB, analizándose diversos modos de implementación del algoritmo con el objetivo de seleccionar tanto la forma adecuada del mismo como los parámetros a utilizar en su implementación. En esta fase se ha discretizado la carga, se han desarrollado las distintas formas del algoritmo y se han realizado las simulaciones pertinentes. La forma elegida se ha implementado en Vivado HLS, para lo cual el algoritmo se ha desarrollado en lenguaje C. Posteriormente la implementación del mismo se ha optimizado mediante dicha herramienta de software y los resultados obtenidos con medidas experimentales se han representado en MATLAB para un último análisis

Novel bidirectional universal 1-phase/3-phase-input unity power factor differential AC/DC converter

A common 400 V dc bus for industrial motor drives advantageously allows the use of high-performance 600 V power semiconductor technology in the inverter drive converter stages and to lower the rated power of the supplying rectifier system. Ideally, this supplying rectifier system features unity power factor operation, bidirectional power flow and nominal power operation in the three-phase and the single-phase grid. This paper introduces a novel bidirectional universal single-/three-phase-input unity power factor differential ac-dc converter suitable for the above mentioned requirements. The basic operating principle and conduction states of the proposed topology are derived and discussed in detail. Then, the main power component voltage and current stresses are determined and simulation results in PLECS are provided. The concept is verified by means of experimental measurements conducted in both three-phase and single-phase operation with a 6 kW prototype system employing a switching frequency of 100 kHz and 1200 V SiC power semiconductor

Esquizofrenia y vulnerabilidad. Terapia ocupacional y rehabilitación psicosocial como medio de intervención ante las limitaciones en la participación social

La esquizofrenia es un trastorno psiquiátrico que afecta seriamente al individuo que lo padece, produciendo un deterioro de la percepción, pensamiento, afectividad y conducta. Las características esenciales de la esquizofrenia engloban una mezcla de signos y síntomas, tanto positivos (ideas delirantes, alucinaciones, lenguaje desorganizado…) como negativos (aplanamiento afectivo, disminución de la fluidez del pensamiento y del lenguaje…) que ocasionan consecuencias negativas a nivel personal y en relación con la interacción social y familiar. Partiendo del modelo de vulnerabilidad, una vez vista la variabilidad sintomática a la que se enfrentan, obtendremos un punto de partida para explicar la predisposición que tiene un individuo a iniciar y a volver a desarrollar un episodio psicótico cuando las circunstancias vitales tanto internas como externas producen un grado de estrés tal, que supera el umbral de tolerancia de dicho individuo. Un punto importante durante el proceso será la evaluación de estas circunstancias que rodean a la persona como medio de análisis y perspectiva ante una posterior intervención, logrando la implicación no solo del usuario sino de la familia en la consecución de los objetivos que formarán parte del programa. Con base en lo anterior, desde la terapia ocupacional a través del modelo de rehabilitación psicosocial y con la ayuda del marco de trabajo para la práctica de la terapia ocupacional, realizaremos un programa de intervención dirigido hacia aquellas limitaciones en la participación social, de tal manera que logremos aumentar la calidad de vida y reducir el nivel de restricción en la participación al que están expuestos los diferentes individuos.<br /

Real-time impedance monitoring during electroporation processes in vegetal tissue using a high-performance generator

Classical application of electroporation is carried out by using fixed protocols that do not clearly assure the complete ablation of the desired tissue. Nowadays, new methods that pursue the control of the treatment by studying the change in impedance during the applied pulses as a function of the electric field are being developed. These types of control seek to carry out the treatment in the fastest way, decreasing undesired effects and treatment time while ensuring the proper tumour ablation. The objective of this research is to determine the state of the treatment by continuously monitoring the impedance by using a novel versatile high-voltage generator and sensor system. To study the impedance dynamics in real time, the use of pulses of reduced voltage, below the threshold of reversible electroporation, is tested to characterise the state-of-the-treatment without interfering with it. With this purpose, a generator that provides both low voltage for sense tissue changes and high voltage for irreversible electroporation (IRE) was developed. In conclusion, the characterisation of the effects of electroporation in vegetal tissue, combined with the real-time monitoring of the state-of-the-treatment, will enable the provision of safer and more effective treatments