1977 - 1994

Diseño y construcción de un termógrafo de registro continuo con cambio automático de escala, para la medición de la temperatura superficial en el mar.

En 1976 se fabricó un termógrafo para ser utilizado en la expedición Mar Chile X, el cual tenía 2 escalas, 10 a 15 ºC, y 15 a 20 ºC. Si la temperatura fluctuaba alrededor de 15 ºC, se requería que un operador prestase constante atención al equipo, para seleccionar la escala más conveniente.

En este proyecto se construye un termógrafo con cambio automático de escala, que cubre un rango más amplio, desde -5 a + 25 ºC, dividido en 6 escalas. 

La escala seleccionada por el equipo es indicada en el panel frontal por medio de uno de los 6 LED dispuestos verticalmente en el centro del panel.

Estudio y realización de soluciones análogas, para la determinación de la salinidad del agua de mar a partir de datos de conductividad y temperatura

La salinidad del agua de mar se mide generalmente en forma indirecta, calculándola a partir de su conductividad, temperatura y presión.

Los microprocesadores actuales no son capaces de efectuar los cálculos necesarios, ya que las fórmulas que relacionan estos parámetros son muy complejas.

En este proyecto se explora la posibilidad de resolver las fórmulas en forma análoga, utilizando "módulos funcionales", los cuales ejecutan operaciones tales como multiplicación, exponenciación, logaritmos, etc.

Eliminador de ecos de fondo para un ecointegrador

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Estudio y realización de un medidor de salinidad basado en la conductividad del agua de mar

Año: 1978

Estudio y Diseño de un Fotocolorímetro destinado al Análisis de Nitratos en Agua de Mar

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Procesamiento y registro de información de velocidad de un corrientómetro para la plataforma continental

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Procesamiento y almacenamiento de datos de conductividad, temperatura y profundidad para un sistema de mediciones oceanográficas

Los STD (Salinity - Temperature - Depth) son instrumentos que miden la salinidad y la temperatura del agua de mar en función de la profundidad, a medida que descienden.

La salinidad se mide indirectamente a partir de la conductividad, temperatura y presión. En este proyecto se desarrolla un prototipo de un STD, equipado con un sensor toroidal de conductividad, un termistor de precisión, un sensor de presión, circuitos electrónicos que adaptan las señales, y una memoria para almacenarlas.

Diseño y construcción de un corrientómetro digital

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Diseño y construcción de una interfaz entre un módulo de memoria y un microcomputador PET

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Estudio y desarrollo de un transceptor acústico para aplicaciones oceanográficas

Cuando se sumergen instrumentos en el océano para medir parámetros tales como temperatura, salinidad, corrientes marinas, etc., resulta útil poder observar los datos medidos en tiempo real.

En este proyecto se explora la posibilidad de transmitir los datos a la superficie mediante sonido, evitando el uso de un cable de alto costo y difícil manipulación.

Se enfrentan problemas de propagación característicos del medio marino, tales como reflexión, refracción, absorción, reverberación, etc. Se analizan diferentes técnicas de modulación y de corrección de errores.

Estudio, diseño y desarrollo de un prototipo de medidor de la salinidad del agua de mar usando un microcomputador

Analizador Digital de Señales

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Diseño y construcción de un instrumento medidor de altura de olas y desarrollo de un transductor capacitivo

Recuperación y Procesamiento de la Información de un CTD Digital con Apoyo de un Microcomputador PET

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Desarrollo de un instrumento que permite medir espesores de láminas metálicas y dieléctricas por emisión ultrasónica

Estudio y desarrollo de un unidad de control con microcomputador para un instrumento CTD

En un proyecto de título anterior, se había desarrollado un sistema de adquisición y almacenamiento de datos para un STD.

En este proyecto, se reemplaza la unidad de control por un microprocesador, lo cual aumenta la funcionalidad del sistema y reduce su complejidad circuital, facilitando el montaje en el reducido espacio que ofrece la carcaza resistente a la presión.

Diseño y Simulación de un Registrador del Nivel del Mar

Prototipo de Medidor de Torque para un Molino de Laboratorio

Unidad meteorológica automática comunicada

Unidad de Procesamiento del Sonido para Estaciones de Radiodifusión

Adquisición y registro de datos de altura y periodo de olas en boyas con procesador dedicado

Programa para el Diseño y Evaluación de Filtros Digitales de Respuesta Impulso Finita

Se desarrolla un conjunto de programas para diseñar filtros digitales de respuesta impulso finita (filtros FIR).

El diseño se puede efectuar por medio del método de la ventana, el método de muestreo en frecuencia, o el método óptimo (Parks-McClellan).

Se pueden obtener tablas y gráficos de la respuesta impulso y de la respuesta de frecuencia.

La exactitud de los coeficientes puede ser degradada, para simular el efecto del redondeo en el que se incurre al implementar los filtros con aritmética entera.

El computador usado es un NorthStar Advantage, con una CPU 6502 corriendo a 4 MHz y 64 kB de RAM. Los programas se desarrollan en BASIC y se compilan para correr bajo el sistema operativo CP/M.

En la figura siguiente se muestra un ejemplo, consistente en la respuesta de frecuencia de un filtro pasabanda diseñado por medio del método de la ventana.

Expansión del Analizador Digital de Señales LA-160

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Medidor de velocidad de corrientes marinas por ultrasonido

Ensamblador para el Microcontrolador 6805

En 1982 se comenzó a usar en el LADEM el microcontrolador 6805 de Motorola, el cual estaba fabricado con tecnología CMOS, y consumía una corriente suficientemente pequeña como para ser utilizado en los equipos alimentados con pilas (corrientómetros, STD, etc.) que se construían en el Laboratorio.

No se disponía de ningún lenguaje de programación para este dispositivo, por lo que se programaba directamente en lenguaje de máquina, enviando el código hexadecimal al programador de EPROM vía RS-232C.

En este proyecto se escribe un macro-assembler en BASIC para el 6805, el cual se ejecuta en el microcomputador Advantage del LADEM, y simplifica notablemente la programación de este microcontrolador.

Programa para el Diseño y Evaluación de Filtros Digitales de Respuesta Impulso Infinita

Ecosonda para la plataforma continental

Alarma Ultrasónica para Vehículos

Programa para el Diseño Automático de Redes de Linealización

Cuando se utilizan termistores de precisión como sensores de temperatura, generalmente se linealiza la respuesta del circuito agregando resistencias. El cálculo de estas resistencias puede resultar engorroso, especialmente si se combinan 2 o 3 termistores para reducir el error de linealidad.

En este proyecto se desarrolla un programa capaz de linealizar redes con 1, 2 o 3 termistores, en forma manual o automática. El programa conoce las tablas de datos de resistencia versus temperatura de los termistores más usados en el LADEM, haciendo innecesario ingresar dichos datos.

Una vez calculadas las resistencias, se pueden obtener tablas y gráficos de respuesta de la red, de la desviación de linealidad, y una lista de los puntos de calibración óptimos.

Prototipo de un ecointegrador digital

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Desensamblador para el Microcomputador 6805

Diseño y desarrollo de un corrientómetro acústico portátil

Probador de circuitos integrados

En las experiencias realizadas en los Laboratorios de Docencia de la Escuela de Ingeniería Eléctrica se utiliza un gran numero de circuitos integrados análogos y digitales, los cuales ocasionalmente se dañan.

En este proyecto se fabrica un probador generalizado de circuitos integrados para el Pañol de Electrónica.

El equipo es capaz de polarizar y evaluar el funcionamiento de un gran número de circuitos integrados en forma sencilla y rápida.

Instrumento digital meteorológico medidor de temperatura y humedad relativa

Etapas de control, adquisición y representación gráfica para un instrumento analizador de redes

Generador programable de ondas sinusoidales

Estos 2 Proyectos de Titulación formaban parte de un mismo Proyecto de Investigación, en el cual se desarrolló un prototipo de un Analizador de Redes, basado en un microcomputador Commodore 64.

Unidad de Adquisición y Procesamiento de Señales Cardíacas

Frecuencímetro automático de bajas frecuencias

Instrumento de diagnóstico del microprocesador MC6805

Detector de apnea y ciclo cardíaco para niños con síndrome de muerte súbita

Una causa importante de muerte de recién nacidos es el "síndrome de la muerte súbita", cuya causa precisa aún está en estudio, pero que se manifiesta a través de una detención de la respiración o del latido del corazón.

La muerte puede ser generalmente evitada si se detecta a tiempo una anomalía respiratoria o cardiaca. En este proyecto se explora la factibilidad de fabricar un detector de dichas anomalías, que utiliza 4 electrodos para captar las señales electrocardiográficas y para medir simultáneamente la impedancia del tórax, la cual varía levemente con la respiración.

En la figura se muestra la pantalla del osciloscopio con la señal electrocardiográfica (arriba) y la señal de la respiración (abajo).

Estudio, diseño y evaluación de un prototipo de sismómetro digital para una red sísmica del litoral central

 
El terremoto de 1985 dejó en evidencia la necesidad de contar con más estaciones sísmicas en el litoral central.

En este proyecto se desarrolla un prototipo de una estación sísmica, que utiliza un PC para procesar y desplegar la información, en lugar del registrador de papel clásico.

El programa analiza la señal, distinguiendo entre la onda P y la onda S, y estima la distancia al hipocentro.

La estación está concebida para formar parte de una red, que pueda determinar en forma prácticamente inmediata la ubicación del hipocentro de un sismo.

Fuente de poder controlada digitalmente

Desarrollo de un instrumento para medir la velocidad de flujo de líquidos por métodos acústicos

Se desarrolla un prototipo de corrientómetro acústico, el cual mide la velocidad del flujo en forma vectorial, empleando 2 pasos acústicos ortogonales y un compás magnético digital para determinar la orientación de la carcaza.

En la figura se observa el cabezal acústico fabricado, el cual posee 4 transductores piezoeléctricos ubicados en los extremos de los "dedos" superiores, y un disco reflector o "espejo" acústico más abajo.

El sistema de adquisición es dirigido por un microcontrolador 6805, el cual procesa los datos y los almacena en una RAM CMOS, para ser transferidos posteriormente a un PC vía RS-232C.

Diseño y evaluación de una unidad de adquisición de parámetros eléctricos de la red de distribución de energía eléctrica en el lado de baja tensión.

Adquisición, procesamiento y representación de señales eléctricas en cargas eléctricas de baja potencia, en régimen transiente

Se fabrica un equipo (a la izquierda del PC en la imagen) capaz de adquirir señales de voltaje y de corriente de línea en cargas no lineales y de transferirlas a un computador para su análisis y representación gráfica.

El equipo es encargado por el Laboratorio de Fotometría de la EIE, para ser usado en la certificación de lámparas de descarga.

En el recuadro de la figura se muestra una lámpara bajo prueba.

En la pantalla del computador se observa la forma de onda no sinusoidal de la tensión en la lámpara.

El instrumento proporciona aislación galvánica entre el canal de voltaje, el canal de corriente, y el computador, utilizando acopladores ópticos en modo digital, para no introducir errores de linealidad.

Los sensores de voltaje y corriente, fabricados en el Laboratorio, son de naturaleza no inductiva, para no alterar el contenido armónico de las señales.

Resulta imposible ingresar los datos al PC en tiempo real vía RS-232C, debido a la alta tasa de muestreo requerida. Por lo tanto los datos se almacenan en una memoria RAM y se transfieren posteriormente al PC.

Como la memoria RAM es alimentada con pilas, (ubicadas sobre el transformador de poder, hacia la derecha), es posible desenchufar el equipo y llevarlo a otro lugar conservando las formas de onda en memoria.

Prototipo de un medidor digital de potencia activa y diferencia de fase

Unidad de traslación espectral para el Analizador Digital de Señales LA-160

El Analizador Digital de Señales LA-160 es un instrumento desarrollado en el LADEM que funciona como osciloscopio digital y analizador de espectro. La banda de frecuencia más amplia va desde 0 a 50 kHz.

En este proyecto se desarrolla una "Unidad de Traslación Espectral" para el ADS, la que permite analizar señales de alta frecuencia (algunos MHz), siempre que su ancho de banda no exceda 50 kHz.

Tarjeta de adquisición de datos para microcomputadores tipo IBM-PC

Monitor acústico de latidos cardíacos fetales

Unidad de memoria para osciloscopios convencionales

Para visualizar señales de baja frecuencia, tales como electrocardiogramas, ondas sísmicas, etc., se requieren osciloscopios con memoria, capaces de retener la imagen para poder analizarla. Estos osciloscopios tienen un alto costo.

En este proyecto se desarrolla una unidad de memoria que almacena la señal de baja frecuencia y luego la reproduce a mayor velocidad para poder visualizarla en un osciloscopio convencional. La unidad posee 2 canales, controles de sensibilidad, de base de tiempo, y de sincronismo similares a las de un osciloscopio convencional.

Sistema de transmisión de datos para estaciones de supervisión de distribución eléctrica.

Unidad de osciloscopio para microcomputador personal

 
Se desarrolla un prototipo de un equipo electrónico que permite utilizar un PC como osciloscopio.

Cuando se desea muestrear una señal que incluye componentes de alta frecuencia, generalmente resulta difícil encontrar un conversor A/D capaz de funcionar a la velocidad requerida para evitar aliasing.

En este proyecto se explora una técnica denominada "muestreo aleatorio", la cual se puede aplicar cuando la señal es periódica, y que consiste en tomar muestras a la velocidad que el conversor permita, almacenándolas en una memoria digital en una posición proporcional a la ubicación de la muestra dentro del ciclo de la señal. Después de varios centenares de conversiones, por simple azar, se dispone de las muestras suficientes para conocer la forma de onda.

Dispositivo de alarma vía satélite para rescate y auxilio marítimo y terrestre

Desarrollo y evaluación de un compás magnético flux-gate

Análisis y rediseño de un salinómetro de precisión comercial

Los salinómetros de laboratorio miden la salinidad del agua en forma indirecta, a partir de la conductividad y la temperatura. Son instrumentos muy precisos, capaces de resolver 1 milésima de parte por mil (ppm) sobre 35 ppm, es decir, 1 parte en 35000.

Una función crítica del equipo es la compensación de temperatura, ya que una variación de apenas 1 milésima de grado centígrado durante la medición, altera la conductividad del agua en el equivalente a un cambio de 1 milésima de ppm.

La Escuela de Ciencias del Mar ha adquirido uno de estos equipos, el cual no entrega una lectura estable. Después de reemplazarlo 2 veces, y de múltiples reclamos al representante, el problema persiste.

Se revisa el equipo, y se encuentra que se trata de un error de diseño que afecta a la etapa de compensación de temperatura. Se rediseña y reconstruye esta etapa para corregir el problema.

Estudio y realización de un cabezal sensor electromagnético para un corrientómetro

Se desarrolla un prototipo de un sensor electromagnético para un corrientómetro. El sensor se basa en la ley de Faraday, la cual dice que si un conductor eléctrico se mueve en un campo magnético, se induce en él una tensión eléctrica.

En este caso el conductor en movimiento es el agua de mar, y el campo magnético es generado por una bobina, la cual se observa en la esquina inferior derecha de la imagen.

El potencial, de pequeña magnitud, es recogido por electrodos ubicados en la periferia de la bobina.

No existen fórmulas directas para calcular el campo magnético en la periferia de la bobina, por lo que se escribe un programa para calcularlo mediante integración numérica. En la fotografía se muestra un experimento realizado para medir dicho campo y comprobar el cálculo, para lo cual se inserta una bobina de prueba (de color rojo, ver ampliación en recuadro superior derecho) y se mide el potencial inducido.

El mayor problema enfrentado en el proyecto es la medición del potencial detectado por los electrodos, el cual es de apenas 1 µV para la velocidad mínima a medir (1 cm/seg), miles de veces inferior al potencial químico generado por los electrodos en contacto con el agua de mar. El problema se resuelve invirtiendo periódicamente la corriente que circula por la bobina y detectando el cambio de potencial, el cual corresponde a la componente electromagnética de interés.

Sistema de desarrollo para microcontroladores orientados a instrumentación

Desarrollo de un prototipo de generador de funciones para docencia

Unidad de procesamiento para datos sismológicos

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Estudio y rediseño del Analizador Digital de Señales LA-160

Información

Desarrollo de un digitizador basado en técnicas electromagnéticas

Medición de nivel de líquidos en base a ultrasonidos

Se desarrolla un sensor de nivel de líquidos utilizando ultrasonido, orientado a la medición de olas y mareas. En comparación con sensores de presión, resistivos o capacitivos, presenta la ventaja de estar fuera del agua, a salvo de las fuerzas que se generan durante temporales y del efecto corrosivo del agua de mar.

El sensor está compuesto por un transductor emisor que envía trenes de onda sinusoidal de 40 kHz, un transductor receptor que recibe los ecos, y la electrónica necesaria para medir el tiempo de viaje de la onda y traducirlo a altura.

Transductores ultrasónicos (ver recuadro)

Instrumentos, circuito y batería.

Estudio, diseño y evaluación de un transductor inductivo transformador diferencial lineal variable LVDT

Interfaz e instrumento probador de circuitos integrados digitales

Programa para diseñar y evaluar filtros digitales

Estudio, diseño y realización de un receptor acústico submarino para un corrientómetro Aanderaa

Unidad de acondicionamiento análogo digital para un STD

Estudio de técnicas acústicas para la medición de velocidad de gases

En este proyecto se ensaya una técnica acústica de medición de la velocidad del viento, que consiste en medir el tiempo de tránsito entre 2 puntos de un pulso de sonido que viaja en el aire en movimiento. 

Dado que la velocidad del sonido en el aire (c) varía con la temperatura, humedad y presión, se envía un pulso viajando a favor del viento y luego otro viajando en contra, y se mide la diferencia en el tiempo de tránsito, lo que permite independizar la medición de c.

En el recuadro se observa la onda recibida desde el instante en que llega el pulso, apreciándose que aumenta en forma gradual (debido a las restricciones de ancho de banda del sistema), lo que crea un incertidumbre respecto del instante de arribo. Esta es una de las principales dificultades del método de medición.

El sistema de medición se evaluó en un túnel de viento y con un automóvil.

Diseño y realización de experiencias para un laboratorio de instrumentación electrónica

Diseño y realización de un túnel de viento

Se construye un túnel de viento para ser usado en otros proyectos, en los cuales se ensayarán diversas técnicas de medición de la velocidad de flujo de aire.

En el extremo izquierdo del túnel se encuentra un motor con una hélice que extrae el aire del túnel. Estos elementos provienen de un ventilador común de radiador de automóvil, y se muestran en el recuadro inferior izquierdo.

El motor es energizado por la fuente de poder mostrada en el recuadro inferior derecho, la cual posee un chopper con transistores MOSFET de potencia, lo que permite regular continuamente la velocidad del aire. La fuente se calibra usando un Tubo de Pitot.

Cerca del extremo derecho del túnel se encuentra la cámara de medición, con una tapa abisagrada superior para introducir los sensores, y con paredes transparentes para poder observar el flujo del aire (si se introduce humo en el túnel).

En el extremo derecho se encuentra un difusor (recuadro superior derecho) que asegura un flujo laminar (no turbulento) en la cámara de medición.

Desarrollo de un ballast electrónico

Programa de diseño y simulación de circuitos basados en el lazo enganchado en fase 4046

El PLL CMOS 4046 ha sido utilizado frecuentemente en el desarrollo de instrumentos en el LABSEI, siendo una de las aplicaciones más comunes la de multiplicador de frecuencia. Al diseñar y evaluar el circuito, se han observado las siguientes dificultades:

• Los gráficos suministrados por el fabricante para seleccionar los elementos pasivos que programan al VCO son poco claros.
• Las fórmulas para seleccionar los elementos del filtro pasabajos son complejas.
• El comportamiento del PLL enganchado no resulta siempre igual al deseado, porque el modelo matemático usado para obtener las fórmulas de diseño no incluye todas las características del circuito real. Esto es especialmente notorio cuando se usa el Comparador de Fase II (TriState).

El problema más común es lograr una buena respuesta transiente, rápida, y sin grandes oscilaciones. Normalmente se requiere ajustar experimentalmente los elementos del filtro pasabajos.

En este proyecto se escribe un programa para diseñar y simular un lazo realimentado con el PLL 4046. El usuario ingresa el rango de frecuencia, la frecuencia natural o el tiempo de respuesta, el factor de amortiguamiento, el tipo de comparador de fase (XOR o TriState) y el tipo de filtro pasabajos (pasivo o activo).

El programa calcula los componentes del filtro usando las formulas de diseño y luego simula el lazo aplicando un escalón (cambio brusco de frecuencia) en la entrada, generando formas de onda similares a las mostradas en la figura. El usuario puede ajustar los componentes hasta obtener el comportamiento deseado.

Diseño y desarrollo de un corrientómetro de lectura directa

Se desarrolla un prototipo de un corrientómetro que permite leer en forma inmediata la magnitud y la dirección de la corriente, por lo que resulta adecuado para conocer rápidamente las variaciones que experimenta el flujo dentro de una zona geográfica o en función de la profundidad.

El instrumento sumergible contiene un microcontrolador que lee, procesa y envía continuamente los datos entregados por los sensores a una unidad de lectura ubicada en la superficie.

Estudio, diseño y evaluación de una unidad de adquisición de datos portátil

Electrocardiógrafo portátil con pantalla gráfica LCD

Dosificador de alimentos para ganado

Sistema de transmisión de datos para estaciones sísmicas

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Desarrollo de un equipo de mediciones químicas orientado a la enseñanza media

Medición de la velocidad de flujo de aire usando un sensor de temperatura