Análisis computacional y experimental de la inducción electromagnética en una bobina plana de Tesla

En este trabajo, se diseñó y construyó una bobina plana de Tesla para investigar su comportamiento electromagnético. Se llevó a cabo una simulación computacional utilizando el lenguaje de programación Python para analizar y comparar los resultados obtenidos en el experimento real con los datos simulados. La bobina plana de Tesla se caracteriza por su configuración planar y la generación de campos electromagnéticos de alta frecuencia. La simulación computacional permitió estudiar el efecto de los parámetros de diseño en el rendimiento de la bobina, como la inducción electromagnética producida por ella. Los resultados mostraron una correlación satisfactoria entre la simulación y el experimento, lo que validó la precisión de la simulación como una herramienta para analizar el comportamiento electromagnético de la bobina plana de Tesla. Este estudio proporciona una base sólida para futuras investigaciones y aplicaciones de esta tecnología, como la transmisión inalámbrica de energía y la generación de campos electromagnéticos de alta intensidad y alta frecuencia en aplicaciones industriales y científicas.

RF-SoC-based digital back-end for water vapor radiometry at radio observatories

Site characterization and atmospheric monitoring are among the fundamental scientific tasks of a radio astronomy observatory. In the case of K-band (18 - 27 GHz) observations, water vapor is the main atmospheric constituent affecting radio wave propagation and which must be characterized for atmospheric corrections. A radiometer centered on or near the water vapor absorption line at 22 GHz permits estimation of atmospheric opacity before and during radio telescope operation. In this work, we present a refurbishment proposal of a K-band receiver by implementing a digital back-end. The back-end consists of an analog single-stage down-conversion to adapt the receiver signals for the RF-SoC platform, which acquires and digitizes the spectrum. A software-implemented digital filter bank provides the power spectrum of the measured signals to estimate the opacity and precipitable water vapor. The instrument will perform water vapor radiometric measurements and will provisionally characterize the site of the Tulancingo-I antenna (32 m) in Hidalgo, Mexico, which is intended to cover radio astronomy observations from L to K-bands (1 - 27 GHz). Given its technical capabilities, the radiometer will also be able to perform atmospheric monitoring for other existing and future radio astronomy sites, including potential ngVLA antenna sites in northern Mexico.

Diseño y construcción de un electrocardiógrafo utilizando Arduino

Un electrocardiógrafo es un dispositivo electrónico que se utiliza para registrar y representar gráficamente la actividad eléctrica del corazón. Actividad que es producida por las células cardiacas. Para colectar estas señales eléctricas se emplean electrodos que son colocados en puntos específicos del cuerpo, generalmente las extremidades y el área del pecho. Los electrocardiógrafos pueden ser muy costosos. Es por eso, que en este trabajo se presenta el diseño y construcción de un electrocardiógrafo utilizando una placa Arduino UNO como base y un shield o escudo personalizado que se diseñó y construyó específicamente para este fin. Que minimiza el ruido y hace compacto el dispositivo. Esté shield integra un módulo AD8232 ECG monitor de pulso cardíaco, un módulo RTC DS1307 reloj en tiempo real y un módulo lector de memoria micro SD. El costo es significativamente más bajo que el de los electrocardiógrafos comerciales y ofrece excelentes resultados. Al utilizar la placa Arduino UNO se puede programar según las necesidades de los estudios que se requieran. Se puede modificar la velocidad de adquisición de datos, se pueden almacenar los datos en una tarjeta micro SD, en el formato que se necesite, con la fecha y hora en que se realizó la medición. Los datos pueden ser enviados a una computadora mediante un cable USB para ser analizados en programas como Python ó Matlab, solo por mencionar algunos, pero cualquier programa que pueda leer datos por el puerto USB puede ser utilizado. Asociado a este dispositivo se construyeron programas que permiten obtener las series de intervalos RR durante 5 minutos. Calcular el RR promedio, su desviación estándar, el diagrama de Poincaré y sus parámetros asociados. Se agradece el apoyo para la realización de este trabajo al Taller de Control y Electrónica y al Departamento de Física, de la Facultad de Ciencias de la UNAM.

Diseño y desarrollo de un circuito complementario generador de voltaje negativo y de alto voltaje

Derivado de las fallas que se han presentado en la electrónica del WCD Jaguarito instalado en la Facultad de Ciencias en Física y Matemáticas de la UNACH, después de un largo proceso de diagnóstico, se comprobó el mal funcionamiento de los chips LMC6061AIM, AD8011 y módulo Emco c20 pertenecientes a la placa del pmt, así como el chip LT8471 que genera el voltaje negativo perteneciente a la placa RP_CRTL_BOARD v1ro. Por lo cual se diseñó y creó un circuito generador de voltaje negativo para la polarización del chip LMC6061AIM, este mismo circuito dobla el voltaje de control para entregarlo al módulo de alto voltaje Emco c20, suministrando el voltaje de forma externa a la placa del PMT y de la misma forma con el voltaje negativo de polarización.

Diseño y construcción de un robot móvil de exploración con visión artificial, usando el microcontrolador ESP32

Se diseñó y construyó un robot móvil basado en la placa de desarrollo ESP32CAM para el uso de visión artificial, se diseñó y mandó a fabricar la placa de circuito impreso, lo que permite alimentar al microcontrolador con pilas de ion de litio 18650 y reducir el voltaje para poder usar el microcontrolador, además de contener un puente H L293D para poder controlar 4 motores de corriente directa, la base del robot es de acrílico, donde se montaron los motores, las pilas, la antena de comunicación WiFi. La placa de desarrollo a parte de tener un microcontrolador ESP32, tiene una cámara OV2640, una ranura para tarjeta micro SD y nos permite comunicación tanto WiFi como Bluetooth. El robot puede conectarse a una red inalámbrica existente para poder mandar imágenes a una computadora que usa Python y OpenCV para el procesamiento de las imágenes, también puede crear su propia red inalámbrica y conectarse a una computadora que esté en el intervalo de alcance de la red. También se cuenta con la opción de conectar el microcontrolador a una computadora Raspberry Pi, montada en el propio robot que hace el procesamiento de las imágenes. En cualquiera de los casos, dependiendo de la imagen y de la programación, será el comportamiento del robot. Se hicieron pruebas del robot para que avanzara en línea recta hasta encontrar un objeto, se seleccionó un objeto para que diera vuelta a la derecha, otro para la izquierda y otro para detenerse. Se agradece el apoyo para la realización de este trabajo al Taller de Control y Electrónica y al Departamento de Física, de la Facultad de Ciencias de la UNAM.

PicoScope 4824 aplicado a la instrumentación virtual con Python en GNU Linux

En el laboratorio de ondas y materiales de la UAM-Azc se estudian fenómenos ondulatorios en sistemas elásticos, con la técnica de espectroscopia acústica resonante (ARS), el instrumento principal es un analizador de redes vectorial VNA esté instrumento genera una señal senoidal de diferente frecuencia que compara la señal generada con la señal registrada del sistema a estudiar, el objetivo principal es estudiar el espectro de frecuencia para obtener las propiedades mecánicas del sistema. El PicoScope 4824 es un instrumento que contiene un generador de funciones de onda arbitraria y un osciloscopio de ocho canales, es un dispositivo portátil, económico que contiene una interfaz gráfica del propietario. En el presente proyecto se emularon y mejoraron las funciones de un analizador de redes, programando las funciones del PicoScope para generar y adquirir señales utilizando un instrumento virtual programado en Python sobre SO GNU Debian, éste instrumento virtual aporta versatilidad y reduce costos en comparación con un instrumento físico donde las funciones principales no pueden ser modificadas.

Sistema electrónico para el análisis de concentración de fluidos

El diseño de un sistema electrónico que permite controlar el llenado de una celda de gas usada para el análisis y medición de gases es presentado en este trabajo. El sistema está constituido por un sensor de flujo, una electroválvula de gas y un microcontrolador como componentes principales. El sensor de flujo permite medir la cantidad de volumen de gas por unidad de tiempo y con ello calcular la cantidad de volumen ingresado en la celda de gas. La ecuación que describe los valores de medición del sensor y que permite relacionar el flujo del gas con un valor de voltaje fue obtenida a partir de su comportamiento de medición lineal y su rango de voltaje de operación. El microcontrolador es usado para mostrar en un LCD la cantidad de flujo de gas que pasa por el sensor mediante una señal de voltaje además de controlar la apertura y cierra de la electroválvula de gas mediante la generación de bases de tiempo que dependen de la cantidad de volumen de gas que se requiere ingresar en la celda. Finalmente, se obtuvo que el flujo mínimo y máximo que puede ser medido por el sensor y usado para llenar la celda de gas es de aproximadamente 0.5 y 25 litros/min, respectivamente. Lo cual demuestra que este tipo de arreglo donde se utiliza un sensor de flujo es viable y puede ser implementado en un sistema de análisis de gases que requieran controlar el llenado de una celda de gas.

Instrumento virtual para el estudio en el dominio del tiempo de sistemas elásticos estructurados

En el laboratorio de ondas y materiales, de la UAM-Azc, se caracterizan y estudian materiales elásticos en base a la técnica de espectroscopia acústica resonante (ARS), la cual consiste en generar un barrido en frecuencias de una señal senoidal de amplitud constante que entrega como resultado la respuesta del sistema a dichos estímulos que se conocen como espectros de frecuencia. Existen otros estudios, en el dominio del tiempo, que permiten estudiar la dinámica de ondas en materiales, para el caso específico de materiales estructurados, la dinámica de ondas se ve afectada por la estructura de la muestra, donde las ondas en el material se reflejan o atraviesan dicha estructura, este fenómeno resulta ser de gran interés no solo en sistemas cuánticos si no también en muestras macroscópicas, en este tipo de sistemas el espectro se convierte en bandas y brechas propias del estado sólido. En éste proyecto se desarrollo un instrumento virtual capaz de generar un pulso en el dominio del tiempo de un ancho y una amplitud especifica que es enviado a un sistema estructurado y se detecta la respuesta de esté utilizando un Virtual Bench modelo VB-8012 de NI.

Fabricación de un dispositivo conversor de lógica NIM a TTL de bajo costo con ajuste de retardo y anchura de pulso

La lógica NIM (Nuclear Instrumentation Module) es un estándar utilizado en la electrónica nuclear para el diseño de circuitos modulares en sistemas de medición. Se caracteriza por emplear pulsos lógicos de voltajes negativos (típicamente el nivel alto es de -800 mV y el bajo de 0 V). Por otra parte, actualmente es más común que los equipos utilicen lógica TTL (Transistor-Transistor Logic), cuyos pulsos lógicos son voltajes positivos (0 V para el nivel bajo y 5 V para el alto). Para poder combinar módulos NIM con instrumentos TTL es necesario contar con un equipo que convierta el nivel lógico NIM a TTL. Actualmente los fabricantes venden estos convertidores a precios elevados. En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un módulo que acepta pulsos NIM y puede entregar pulsos TTL de salida cuya anchura y tiempo de retardo puede modificarse. Utiliza dos transistores BC547 junto con el circuito integrado monoestable 74LS123, que mediante un potenciómetro digital AD5204 y un codificador rotatorio KY-040, regula el tiempo de retardo y anchura de los pulsos de TTL de salida. El circuito impreso se diseñó mediante el ambiente de KiCAD. Para el control y la programación del potenciómetro digital y el codificador se utiliza la plataforma Arduino. Este proyecto surgió de una necesidad en el Laboratorio de Imágenes Biomédicas del Instituto de Física, UNAM y contribuye al desarrollo y avance tecnológico en el campo de la instrumentación científica, proporcionando una herramienta útil, de bajo costo y con versatilidad para ser adaptado para distintas aplicaciones que requieran la conversión de señales lógicas entre estándares NIM y TTL. Se agradece el apoyo de los proyectos PAPIIT-UNAM IN108721 e IN103222.

“El Ecomatico 3000” Dispositivo para el monitoreo de variables involucradas en el cultivo de productos agrícolas

Se presenta el desarrollo de un dispositivo basado en la familia de microcontroladores ESP32 de Espressif Systems[1], que realiza mediciones periódicas o continuas de las siguientes variables: humedad del sustrato, humedad ambiental, temperatura del sustrato, temperatura ambiental, presión atmosférica, altitud, velocidad del viento y luminosidad, en los espacios de cultivo de productos agrícolas. A partir de la cuantificación, recopilación, y análisis de los datos se busca proporcionar una retroalimentación al agricultor que le sea auxiliar en la labor y el cuidado de los cultivos. Esta retroalimentación se proporciona mediante la identificación de la varianza de los parámetros que pueda ser síntoma de condiciones adversas para el crecimiento de los cultivos[2], así como una caracterización de las condiciones del área de cultivo que permita determinar el cultivo de especies con mayor probabilidad de desarrollo según las características de la misma[3], evitando pérdida de cultivos. Los datos, análisis y recomendaciones son accesibles mediante el uso del Internet de las Cosas Se plantea el acercamiento de estos métodos y tecnologías a las comunidades agrícolas en un marco de cooperación y pluralismo[4], en donde esta metodología promueve la tecnologización del campo y simultáneamente sea una herramienta que permita la conservación de técnicas, conocimientos y productos agrarios tradicionales. 1. Espressif Systems. (s/f). About espressif. Espressif.com. Recuperado: 22 / jun / 23, de https://www.espressif.com/en/company/about-espressif. 2. Sherwood, S., & Uphoff, N. (2000). Soil health: research, practice and policy for a more regenerative agriculture. Applied Soil Ecology: A Section of Agriculture, Ecosystems & Environment, 15(1), 85–97. 3. Wellhausen, E. J. (1976). The agriculture of Mexico. Scientific American, 235(3), 128-153. 4. Olivé, L. (2007). La ciencia y la tecnología en la sociedad del conocimiento: Ética, política y epistemología. FCE

Diseño, construcción y calibración de un espectrómetro con resolución de ~ 1 picómetro

En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un espectrómetro en la región óptica del espéctro electromagnético, con una resolución ligeramente mejor a 1 pm. Dado el alto costo de los espectrómetros comerciales con esta resolución, se busca desarrollar un aparato más económico utilizando un número de componentes mínimo y disponibles “off the shelf”. Con el sistema que aquí se reporta, se midió el ancho de un láser de He-Ne obteniendo una resolución (FWHM) de (1.31 $\pm$ 0.02) pm. Para este láser, en el espectro obtenido se alcanzan a distinguir dos modos normales del mismo, aunque estan apenas resueltos. Cabe hacer notar que este modelo de láser presenta 3 - 4 modos dentro del ancho de la curva de ganancia del Neón que es de $\approx$ 1.4 GHz. La separación entre estos modos resulta ser Δλ= (0.434 $\pm$ 0.02) pm. El fabricante reporta una separación de modos (Thorlabs HNL100) de 320 MHz, lo cual equivale a aproximadamente Δλ=0.427 pm. Despues de calibrar con el láser de He-Ne, se midió la longitud de onda y ancho de banda de un láser de diodo emitiendo en el azul, nominalmente etiquetado con una longitud de onda de emisión de 445 nm. Se encuentra que el diodo es multimodo con una longitud de onda de λ=445.1 nm y un ancho de banda (FWHM) de ∆λ ≈ 6.2 nm. Al usar el espectrómetro a su máxima resolución, se pueden encontrar claramente 3 modos de oscilación (cada uno de ellos con estructura interna que ya no es posible resolver). El modo mas angosto de estos tres tiene un ancho de ∆λ= (0.96 $\pm$0.02) pm. El sistema aquí reportado será usado para caracterizar la luz emitida por dos diodos láser que serán usados para el enfriamiento de iones de Ba+ ,aunque por el tipo de rejilla usada, este sistema puede usarse sin problema en todo el espectro visible.

“Blacksight”. Un espectrofotómetro accesible para los laboratorios de docencia, y para el público en general

A pesar de que la espectrofotometría visible es una técnica óptica con diversas aplicaciones en la industria y el desarrollo científico, entre ellas el análisis de sustancias químicas[1], y cuyo principio físico, la dispersión de la luz[2] es de suma importancia de estudio en los temarios de los cursos de óptica en la licenciatura de física, el uso de espectrofotómetros se da casi de manera exclusiva en laboratorios, que cuenten con los recursos económicos para poseer equipos de espectrofotometría confiables. Esto resulta en que estas técnicas queden reservadas detrás de una barrera de poder adquisitivo. Bajo esta motivación, se diseña un dispositivo de espectrofotometría visible basado en el microcontrolador Esp32-S3[3] y un sensor de píxeles activos[4], que busca acercar esta técnica principalmente a los laboratorios de docencia y al público general, con un montaje asequible en costo y de alta precisión, que democratiza esta práctica, reduciendo la barrera del costo. Si bien existen otros montajes de espectrofotómetros[5] que suelen realizarse en los laboratorios empleando diversos instrumentos ópticos disponibles y cámaras, estos montajes también resultan asequibles solo bajo la condición de poseer el equipo, lo cual implica un costo elevado, y no son especializados para esta tarea 1. Kafle, B. P. (2019). Chemical analysis and material characterization by spectrophotometry. Elsevier Science Publishing 2. Meer, F. D. van der. (2002). Basic Physics of Spectrometry. En Imaging Spectrometry. 3–16. Springer Netherlands. 3. Espressif Systems. (2023). ESP32-S3-WROOM-1 ESP32-S3-WROOM-1U Datasheet v. 1.2. 4. Fossum, E. R. (1997). CMOS active pixel image sensors. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Section A, Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 395(3), 291–297. 5. DIY microvolume spectrophotometers. (s/f). Hackteria.org. Recuperado el 24/jun/23, de https://hackteria.org/wiki/DIY_Microvolume_Spectrophotometers

Desarrollo del chasis de un robot auto balanceable con dos grados de libertad

En este trabajo se presenta el diseño, desarrollo y caracterización de un mecanismo robótico con dos ruedas independientes sobre brazos flexionables que será utilizado para la construcción de un robot auto balanceable. El mecanismo permite corregir la posición angular del plano frontal mediante el uso de dos motores en las extremidades inferiores flexionables. También es posible corregir el ángulo del plano sagital mediante las extremidades flexibles que pueden retraerse o extenderse mediante el uso de dos servomotores. En este trabajo se presentan los resultados de la caracterización de los motores en las dos piernas, así como los dos servomotores que permiten el estiramiento y contracción de estas. Para manejar los motores se utilizó un puente H con el integrado L298N que permite manejar la velocidad y el sentido de giro de los motores mediante la modulación de ancho de pulso. Los servomotores fueron controlados directamente con una señal de PWM con una frecuencia de 50 Hz y un ancho de pulso desde 0.5 hasta 2.4 milisegundos. Las extremidades están diseñadas para deslizar las llantas en su extremo en una trayectoria recta.

Transferencia tecnológica del observatorio HAWC para el monitoreo doméstico de agua

De acuerdo con los últimos datos publicados por la CONAGUA, el 81% del territorio nacional se encuentra bajo alguna intensidad de sequía. Estudios realizados por el IMCO proponen mejorar el monitoreo del uso del agua con el objetivo de contar con datos e indicadores que permitan una gestión más eficiente del agua en el país. Para abordar esta problemática se aplica una transferencia tecnológica del Observatorio HAWC, correspondiente al sistema de monitoreo de agua. El trabajo propuesto consta de sensores de nivel y flujo de agua, conectados a una tarjeta ESP32, los datos recopilados se suben a la nube para su estudio y análisis. A través de una app amigable los usuarios podrán visualizar su consumo histórico de agua, así como recibir alertas en caso de anomalías o fugas.

Desarrollo e Implementación de un Oxímetro para Neonatos

En las unidades de cuidados intensivos neonatales, las enfermeras se enfrentan a un desafío crucial: monitorear de manera constante la salud de los neonatos, lo cual implica la medición precisa de parámetros vitales como la saturación de oxígeno y la frecuencia cardíaca. Además, también deben supervisar los parámetros ambientales de las incubadoras, como la temperatura y la humedad relativa. Sin embargo, este proceso obliga a las enfermeras a desplazarse de una incubadora a otra para verificar el estado de salud de cada recién nacido, lo cual resulta ineficiente y dificulta brindar una atención óptima a todos los pacientes. Esta situación plantea un desafío significativo en la capacidad de las enfermeras para ofrecer una vigilancia constante y minuciosa a cada neonato, lo cual resalta la necesidad de encontrar una solución efectiva que simplifique el monitoreo y permita una atención adecuada para todos los pacientes sin comprometer la calidad del cuidado. En este estudio, se demostró la viabilidad de un oxímetro con la tecnología de microcontrolador adaptable en neonatos, que incluye la medición de parámetros ambientales y una red de monitoreo remoto de varios dispositivos conectados. Se utilizó el microcontrolador ESP32 y la plataforma de internet IoT Blynk. Se incluyó el sensor MAX30102, que integra un led rojo de 660nm y uno infrarrojo de 880nm para la medición de la saturación de oxígeno y la frecuencia cardíaca. Además, se utilizó el sensor DHT22 para medir la temperatura y la humedad relativa en el entorno de las incubadoras. Se analizó las interaccion entre las longitudes de onda de 660nm y 880nm del sensor con el tejido humano para implementar esas señales de manera precisa y confiable. En cuanto al software, se utilizó el entorno de Arduino para programar el ESP32 y controlar la adquisición de datos de los sensores. La integración con la plataforma de IoT Blynk permitió la visualización remota de los datos.

Diseño y construcción de un espectroscopio acústico

La espectroscopía acústica de resonancia (ERA) se enfoca en el estudio de las ondas sonoras y su interacción con la materia. A través de esta técnica, es posible analizar las propiedades elásticas y acústicas de diferentes materiales. La ERA se basa en el principio de que las ondas sonoras se ven afectadas por las propiedades mecánicas de los materiales a través de la propagación y reflexión de estas ondas. Al estudiar las características de estas ondas y cómo interactúan con la muestra, es posible obtener información valiosa sobre la estructura y las propiedades del material. En este trabajo se diseñó y construyó un espectroscopio acústico (EA), en el laboratorio de Espectroscopia de Bajas Frecuencias-BUAP, con el propósito de usarlo posteriormente en la caracterización de soluciones acuosas. El EA consta de un generador de frecuencias, hecho en un programa en el lenguaje Python que corre en una tarjeta electrónica PYNQ-Z2 la cual es una tarjeta del tipo "sistema en un chip" (SoC), ésta permite recoger muestras a una frecuencia base de reloj de 50MHz; una cuba de geometría variable diseñada en un programa de CAD e impresa en 3D, donde se coloca la muestra a analizar y un micrófono como transductor de las ondas acústicas a eléctricas conectado al SoC. El programa generador de frecuencias permite elegir la frecuencia, la forma de onda, el número de ciclos que se repite, cuánto tiempo se repite cada una y los intervalos de barrido de éstas, desde 20 Hz hasta 20 kHz. Dichas frecuencias acústicas son reproducidas por el SoC a través de un altavoz; estas pasan a través de la muestra a analizar, la cual se coloca en la cuba de volumen variable. Para caracterizar el EA se hizo un barrido con agua tridestilada en la cuba para normalizar la curva obtenida y tomarla como curva característica y referencia para las posteriores mediciones

Caracterización de un sistema de Espectroscopia de Resonancia Acústica con base en el cloruro de NaCl y su comparación con el sistema Cromatografía Líquida de Alto Desempeño

La Espectroscopia de Resonancia Acústica (ERA) es un método no invasivo que permite la identificación de diversos componentes químicos en una muestra. Se basa en el estudio de las propiedades de las ondas sonoras, como frecuencia y amplitud. Al aplicar una excitación en un amplio rango de frecuencias a la muestra de forma continua, se obtiene un espectro de resonancia que proporciona información detallada sobre las características de la muestra en análisis. El presente trabajo se centra en la caracterización de un sistema ERA diseñado y construido en el laboratorio de Espectroscopia de Bajas Frecuencias. Para lo cual se aplican ondas acústicas en el intervalo de 20 Hz hasta 20 kHz, generando excitaciones múltiples en la muestra. En el proceso de caracterización, se utilizó cloruro de sodio (NaCl) como compuesto químico de referencia, ya que es ampliamente empleado como material de partida en diversas técnicas de análisis. Asimismo, se utilizó una placa PYNQ-Z2 para analizar los resultados obtenidos. Posteriormente, se compararon los datos obtenidos con los previamente generados mediante el método de Cromatografía Líquida de Alto Desempeño (HPLC).

Caracterización de la Glucosa en Sangre con un Espectroscopio Acústico de Resonancia

La espectroscopia acústica de resonancia (ERA) se enfoca en el estudio de las ondas sonoras y su interacción con la materia, esta técnica posibilita analizar las propiedades acústicas de materiales. Esta técnica se fundamenta en el principio de que distintos materiales y estructuras poseen frecuencias de resonancia características. Por lo anterior, el interés de analizar el espectro de la respuesta acústica de la muestra, ya que posibilita caracterizar el material. El objetivo de este trabajo fue la caracterización de la glucosa en sangre por medio de la ERA con la finalidad de encontrar las curvas de absorción de las muestras. La primera fase del proyecto corresponde al desarrollo de un espectroscopio acústico (EA) creado en el laboratorio de Espectroscopia Bajas Frecuencias. Se tomaron espectrogramas del azúcar disuelta en agua tridestilada, evaluando valores de disolución equivalentes a los de la sangre (de 70 mg/dl a 126 mg/dl), esto debido a que los intervalos de glucemia son <70 mg/dl, 70≤x≤99 mg/dl, 100<x<129 mg/dl y 130 mg/dl<x para personas con hipoglucemia, normal, prediabético y diabético respectivamente. Por lo que la medición fue de 40 mg/dl a 200mg/dl. Desde 40 a 70 se hicieron en intervalos de 5 y de 72 a 200 en intervalos de 2. Para realizar las mediciones se normalizó la curva de absorción del sistema donde se encontraba solamente el agua tridestilada, para obtener la linea base del sistema. Se obtuvieron curvas características tanto del azúcar como de la sangre. Se realizaron barridos de ondas senoidales desde 20 Hz hasta 20 kHz, obteniendo mediciones para comparar ambas curvas características, la perteneciente a la muestra de azúcar y la perteneciente a la glucosa en sangre. Para reducir el ruido, se llevaron a cabo varios barridos con el objetivo de aumentar la relación señal a ruido.

Implementación de un control PID doble para controlar los ángulos de los planos frontal y sagital en un robot con dos extremidades

En este trabajo se presenta la implementación de dos controles tipo Proporcional, Integral y Derivativo (PID) para manipular la posición angular de los planos frontal y sagital del robot. Para el desarrollo de estos controles se utilizó un sensor electrónico que contiene un giróscopo y un acelerómetro, los cuales se utilizaron con el concepto de “fusión de sensores” para tener una estimación angular de los planos mencionados. El control de los ángulos fue llevado a cabo mediante dos motores (plano frontal) y dos servomotores (plano sagital) que se colocaron en las extremidades del mecanismo robótico. En esencia, los motores pueden generar un desplazamiento en el robot mientras que los servos determinan la longitud de las extremidades. Se presentan los resultados de los programas desarrollados para estimar las posiciones angulares, los dos controles PID y la visualización de las señales de los términos de estos controles. El control fue implementado en una tarjeta de Arduino.

Análisis del comportamiento de la respuesta de sensores de gas a base de QCM utilizando diferentes películas sensibles, expuestos a diferentes compuestos orgánicos volátiles en un sistema dinámico

La implementación de sensores de gas para la detección de compuestos orgánicos volátiles (COV) en la industria, hogar y ambiente ha ido en aumento. Para realizar la detección existen varios dispositivos, uno de ellos es la nariz electrónica, la cual está compuesta por un arreglo de sensores capaces de detectar y reconocer diferentes tipos de COVs, utilizando microbalanzas de cristal de cuarzo (por sus siglas en ingles QCM) recubiertos de una película sensible depositada sobre sus electrodos. El objetivo de este trabajo es analizar la respuesta experimental de sensores con diferentes películas sensibles expuestos a diferentes COVs en un sistema dinámico. También se planea ajustar las respuestas obtenidas de manera experimental a un modelo bi-exponencial con el fin de corroborar que las respuestas cumplen con este modelo y estudiar su comportamiento. En el presente trabajo se desarrollaron sensores de gas a base de QCMs con frecuencia de 12 MHz, depositando 2 diferentes tipos de películas sensibles, Polimetilmetacrilato (PMMA) y Etil Celulosa (EC) por el método de drop casting. Se realizó la caracterización de la respuesta con condiciones controladas de temperatura y humedad relativa de 30 °C y 20 %, respectivamente, en un sistema dinámico, exponiendo los sensores a concentraciones de 2255, 1503,1127 y 902 ppm para heptano (hp), 2974, 1983, 1487,1190 ppm para etil acetato (EtAc) y 3475, 1738, 1158, 869 ppm para etanol (EtoH). Por último, las respuestas experimentales fueron ajustadas al modelo, los resultados mostraron que el modelo presenta mejor ajuste al compuesto de EtAc con un factor de correlación promedio de 0.9822, por otro lado, para los compuestos de EtoH y hp presentaron un factor de correlación de 0.9648 y 0.9565 respectivamente.

Diseño e implementación de un sistema de depósito de películas por centrifugación

En este trabajo se presenta el diseño, construcción y caracterización de un sistema para realizar recubrimientos sobre sustratos utilizando la técnica de deposición por centrifugación (“spin coating”). Igualmente se reporta la aplicación del instrumento para la generación de películas de materiales nanoestructurados; específicamente recubrimientos de polivinil-alcohol mezclados con nanotubos de carbono. El sistema se basa en un motor sin escobillas controlado por un sistema Arduino, el diseño del algoritmo permite establecer la velocidad de giro en las tres etapas del proceso de deposición. Primero, en la etapa de aceleración se incrementa la velocidad a una taza específica para cada material y obtener una deposición uniforme; posteriormente, durante la etapa de centrifugado se establece una velocidad constante para definir el grosor de la película; y, en la etapa de frenado, la velocidad se reduce a cero de manera suave para evitar imperfecciones en la película.

Instrumentación de dispositivo optomecatrónico basado en ley de Malus con resolución en decigrados para aplicación en espectroscopía

En este trabajo se realizará la instrumentación de un sistema optomecatrónico basado en la ley de Malus conformado por un controlador de temperatura Qpod/MPKit, un servomotor Dynamixel, engranes helicoidales y una base diseñada en SolidWorks. En la base se montará el servomotor Dynamixel, específicamente el modelo XL330-M288-T, este servomotor trabaja con una alimentación de 5 volts y cuenta con un control integrado tipo PID. El arreglo de engranes helicoidales realizará la transmisión de movimiento 1:1 del servomotor al analizador, y los rodamientos se utilizarán para lograr el giro óptimo de los engranes, todos estos componentes se acoplarán al Qpod/MPKit. Este dispositivo es un controlador de temperatura que nos permite realizar estudios de espectroscopía diseñado para analizar como la luz se ve afectada al transmitirse sobre muestras variando su temperatura. El sistema utilizará el arreglo polarizador-analizador. Este arreglo permite observar el comportamiento de la luz polarizada al atravesar la muestra. La luz incidente es transmitida al analizador y, dependiendo del ángulo de giro que tenga el analizador con respecto al polarizador se mide la potencia óptica para calcular el cambio de polarización. Para controlar el ángulo del analizador se acoplará una lámina de polarización a un engrane helicoidal que cuenta con un diseño específico, además se utilizará el dispositivo U2D2 para la intercomunicación entre el Dynamixel y una computadora equipada con el software DynamixelWizard el cual controla la posición entre 0 y 4095 pasos con una resolución de 0.087° por paso. Se realizarán mediciones de potencia de salida y con la ley de Malus se corroborará el correcto funcionamiento del sistema optomecatrónico.

Aplicación de un sistema retroalimentado a lazo cerrado modelado matemáticamente con funciones de transferencia

En la vida cotidiana y más aún en el ámbito científico, existe la necesidad de monitorear espacios de trabajo a distancia tales que se puedan mantener estables de forma automática mediante actuadores que respondan a los cambios de las variables físicas de interés; algunos ejemplos de dichos sistemas son: invernaderos a gran escala, incubadoras, sistemas de hidroponía, entre otros. Con base en lo anterior, se desarrolló un sistema de retroalimentación a lazo cerrado cuya función es mantener estables variables físicas como temperatura y humedad. Este sistema se modeló matemáticamente al obtener su función de transferencia y dicho modelo se aplicó en un mini invernadero para corroborar su comportamiento físico matemático. Para la construcción de dicho mini invernadero, se utilizaron los sensores DHT-11 y FC-28 para monitorear las variables de temperatura y humedad, para la interfaz de usuario se utilizaron técnicas de Internet de las Cosas, como lo fue un bot de Telegram y finalmente, para mantener las variables en el rango deseado, se implementó un sistema de iluminación, ventilación y riego con diversos actuadores. Como conclusión, se logró instrumentar el mini invernadero y se observó que el sistema funciona de manera óptima dando pie a la construcción de dispositivos más específicos como los mencionados al principio. Gracias al Taller de Control y Electrónica y al Laboratorio de Electricidad asociados al Departamento de Física de la Facultad de Ciencias por el apoyo recibido para la realización y conclusión de este trabajo.

Aplicación de una FPGA en la etapa de detección de un sistema LIDAR

En este trabajo se implementa la técnica LIDAR, con el objetivo de monitorear el volcán Popocatépetl. Se envían pulsos de luz láser altamente energéticos a las emisiones del cráter; como consecuencia de esto, la luz se esparce en este medio a diferentes direcciones, permitiendo que un pequeño porcentaje de esta energía enviada regrese a su punto de origen (luz de retro esparcimiento). Esta energía que retorna será la portadora de la información de los dispersores que el cráter del volcán está emitiendo (hollín, cenizas, vapor de agua, etcétera), por lo que será preciso detectarla. Para lograr esto, se utiliza un detector de luz altamente sensible como un Tubo Fotomultiplicador (PMT, Photo-Multiplier Tube), dispositivo que es capaz de detectar fotones y traducirlos a pulsos eléctricos (modo de operación de foto conteo); es decir, si este transductor recibe un fotón, este fotón se verá reflejado como un tren de pulsos eléctricos de 9 ns de ancho y 3.3 V de amplitud en la salida. En la etapa de detección de un LIDAR, es necesario implementar un sistema digital capaz de detectar, contar y almacenar la señal eléctrica equivalente a la señal de la luz retro esparcida. Para este sistema digital se emplea una tarjeta de desarrollo basada en la FPGA Spartan-6 LX16 de Xilinx, en la cual se diseñaron las distintas etapas de adquisición y procesamiento de la señal proveniente del PMT. En cuanto a los datos, estos son almacenados en una memoria principal que guarda directamente los pulsos y el tiempo en el que fueron detectados; después, son migrados a una memoria secundaria que trabaja a menor frecuencia. Esta memoria secundaria se utiliza para enviar la información de forma controlada, mediante una interfaz USB, a la computadora. Finalmente, estos datos se sintetizan en un modelo que reproduce el comportamiento de la ecuación LIDAR, en el cual se ajustan los parámetros como: tamaño, coeficientes de extinción, de absorción, etcétera.

Diseño y Construcción de un Dispositivo para Generar Campos Eléctricos Rotantes

En este proyecto presentamos el diseño y construcción de un dispositivo para generar un campo eléctrico rotante en una solución electrolítica. El propósito de este dispositivo es manipular la rotación de micropartículas metálicas, dieléctricas y semiconductoras en el orden de 7 micras o más. Para el diseño mostramos la simulación de este dispositivo usando el software comercial COMSOL, en la simulación consideramos cuatro microelectrodos metálicos circulares con grosor despreciable dispuestos simétricamente, alimentados con voltaje AC (corriente alterna) y desfazados 90 grados, resolvemos la ecuación de Laplace con lo cual determinamos el campo eléctrico con este calculamos el torque de rotación aplicado sobre las micropartículas. La construcción del dispositivo se compone de tres etapas: desfasadores los cuales son alimentados a una señal senoidal de 10 V pico - pico, amplificación de corriente hasta los 3 A mínimo y energización de microelectrodos a frecuencias $\omega$ de 10 Hz, 100 Hz, 1 KHz, 10 KHz y 100 KHz. A través de la operación y modulación del dispositivo reconoceremos diversas escalas de las cantidades físicas a involucrar en el fenómeno de electrorotación. Con el campo eléctrico rotante, las micropartículas de la suspensión rotan a cierta velocidad de rotación $\Omega$, cambiando $\omega$ (frecuencia del voltaje AC) obtenemos otra velocidad de rotación $\Omega$, de este modo obtenemos el espectro de electrorotación de las micropartículas. De esto podemos analizar las propiedades físicas de las diferentes micropartículas y hará posible controlarlas en aplicaciones propias de la medicina, química, ingeniería, y otras áreas.

Diseño y construcción de un sistema para la preparación de vidrios luminiscentes

Se diseñó y construyó un sistema integral de bajo costo para la preparación de vidrios luminiscentes. Después de quince años de experiencia en la preparación de materiales luminiscentes mediante el empleo de muflas comerciales hemos diseñado y construido un sistema en donde se optimiza el proceso para la preparación de vidrios. Primeramente desarrollamos el proceso de fabricación de elementos calefactores adecuados, en geometría y eficiencia térmica, para la preparación específica. Se diseñó un mecanismo de desplazamiento vertical, donde se instaló el calefactor, con lo que se logra una mayor seguridad, comodidad y rapidez en el proceso de vaciado del vidrio; la unidad de alimentación se desarrolló a partir de un relevador de estado sólido y un control de temperatura económico. Adicionalmente, el equipo cuenta con moldes de cobre y de grafito en posiciones específicas para hacer el vaciado y el enfriamiento con mayor rapidez. Mediante el equipo construido logramos el aprendizaje tecnológico para la fabricación de hornos, un ahorro considerable de recursos económicos y una mejora significativa en la calidad y eficiencia del proceso de preparación de vidrios luminiscentes para investigación básica.

Diseño y construcción de un sistema de visión artificial binocular

La visión humana tiene una serie de mecanismos para determinar la profundidad de una escena. Uno de los más importantes es el cálculo de la disparidad. Es decir, cuando dos imágenes de la misma escena que están desplazadas entre si se combinan y son procesadas para obtener una imagen con profundidad. En un sistema de visión estereoscópica artificial esta discrepancia se puede calcular mediante una triangulación haciendo uso de dos cámaras. Se desarrolla un sistema de visión artificial para la medición de la profundidad mediante la disparidad y se diseña un sistema mecánico que produce movimiento en un eje para colocar a las cámaras en un campo de visión adecuado, también se desarrolla un esquema electrónico para el control de la posición. Se obtienen imágenes de un objeto y se hace el cálculo de la profundidad, posteriormente se obtienen las gráficas del error de profundidad al usar las técnicas de estimación de Haarcascades y Redes Neuronales Convolucionales.

Diseño y construcción de un equipo para electrohilado de polímeros luminiscentes

El electrohilado es una técnica que se emplea para preparar fibras nanométricas mediante la aplicación de un campo eléctrico producido por un alto voltaje entre una gota de polímero en la punta de una aguja metálica y un colector. Con el propósito de ampliar la gama de materiales luminiscentes que preparamos en nuestro laboratorio abordamos los materiales 1D. Como estrategia decidimos encontrar el “cómo hacer” para la construcción de un equipo de electrohilado y así apropiarnos de esta tecnología. Los resultados alcanzados son excelentes, ahora sabemos fabricar y operar estos equipos; adicionalmente obtuvimos un ahorro considerable de recursos económicos ya que el costo de fabricación es de aproximadamente el 25 % de lo que cuesta un equipo de inicio en el mercado internacional. Esta es una contribución al desarrollo de tecnología que coadyuva a la investigación científica con recursos limitados.

Tensiómetro de humedad del suelo automatizado

Uno de los factores determinantes para obtener altos rendimientos de cultivos en zonas con problemas de abastecimiento de agua es la tensión de humedad del suelo, la cual se mide con un instrumento denominado tensiómetro, este mide la tensión que las plantas deben superar para poder extraer agua del subsuelo. Los estudios de tensiones de humedad ayudan a reducir potencialmente el consumo de agua utilizada en cultivos, sin embargo los equipos de laboratorio son muy costosos haciéndolos poco accesibles. En este trabajo se describe el desarrollo e implementación de un tensiómetro para humedad del suelo automatizado utilizando microcontroladores de bajo costo para uso de laboratorio. Las ventajas son numerosas: Simplifica el registro de datos y optimiza los tiempos de trabajo del laboratorio además de que ofrece la capacidad de analizar más muestras a menor costo, lo que permite eficientar el trabajo en el laboratorio. Agradecemos: al Dpto de Física, al laboratorio de electricidad, al Taller de control y electrónica, por el apoyo recibido para la elaboración de este proyecto.

Diseño e implementación de un prototipo de prótesis funcional para extremidad distal superior controlada mediante señales de electromiografía en una escena de realidad virtual

Con base en datos del INEGI, en México existen 780 mil personas con amputaciones, de las cuales menos del 1% cuenta con acceso a una prótesis. Aunque se han propuesto diversos prototipos como solución a lo anterior, las alternativas comúnmente se basan en perspectivas que solo resuelven de manera parcial el problema mecánico, electrónico y/o de programación. Los resultados previos limitan que estos dispositivos sean flexibles, robustos y accesibles para todos los sectores de la sociedad. En este trabajo, se aborda un enfoque multidisciplinario para una prótesis funcional de extremidad distal superior, la cual integra (1) un modelo CAD-CAM-CAE, (2) un sistema de adquisición de biopotenciales y (3) un análisis computacional de los registros obtenidos. Primeramente, se obtiene una radiografía anteroposterior del muñón de una persona para dimensionar y adecuarla a sus necesidades. En una impresora 3D se fabrica el modelo en resina. Después, para la adquisición y acondicionamiento de las señales de origen muscular (EMG) se desarrolla una tarjeta electrónica de montaje superficial con el fin de reducir considerablemente las dimensiones del prototipo. En la última etapa, se lleva a cabo una digitalización empleando un convertidor A/D de 10 bits a 1 kHz con el objetivo de implementar en tiempo real filtros digitales y la envolvente sobre el registro original. Finalmente, se utilizan dichas envolventes como referencias de posición para cada una de las articulaciones, tanto en el modelo de realidad virtual como en los micromotores DC que funcionan como actuadores de este prototipo. Los errores de posición son corregidos mediante controladores Proporcional-Derivativo con compensación de gravedad, validados en 3 agarres principales: palmar, pinza y cilíndrico.

Estabilización de la potencia óptica de un diodo a través de un circuito optoelectrónico para su aplicación en sensores de fibra óptica

La estabilización de potencia óptica del diodo láser es de gran importancia en la aplicación de sensores de fibra óptica. La importancia se debe a que el láser emite una potencia que no es constante en función del tiempo. Por lo que si un laser provee la fuente de luz a un sensor de fibra óptica es necesario que a la salida del sensor se monitoree la variación provocada por el sensor al estar en contacto con la variable de medición y no la variación de la fuente de luz. Si esto fuera así, se estaría obteniendo una medición errónea a la salida del sensor de fibra óptica. Existen diferentes métodos y técnicas para lograr la estabilización de potencia óptica en un láser. Uno de los enfoques comunes es el uso de circuitos de realimentación para controlar el bombeo eléctrico del diodo láser. En este trabajo se presentan resultados de un sistema de retroalimentación en la salida de potencia y control de temperatura en un láser. El láser Utilizado es el L1550PDFB que internamente contiene un fotodiodo que sirve para monitorear la potencia del láser. Cabe mencionar que el láser tiene un coeficiente de cambio de longitud de onda con temperatura de 0.12nm/°C, lo que puede afectar su salida óptica una vez puesto en funcionamiento. Por lo que se presenta resultados de la estabilidad del laser en función del tiempo aplicado a un sensor de fibra óptica.

Prototipo Integrado de Monitoreo y Registro de Datos Ambientales en Edificaciones del Siglo XVII

Con el propósito de diagnosticar la salud estructural de diversas edificaciones, se realizó el diseño y construcción de estaciones de monitoreo ambiental, específicamente de vibraciones a lo largo de los tres ejes, desplazamientos angulares, humedad, temperatura y coordenadas mediante el uso del Sistema de Posicionamiento Global. La fabricación se basó en la instalación, configuración y programación de un equipo Raspberry Pi 4 como interfaz controladora y de almacenamiento de datos a partir de sensores de uso comercial. Dichas estaciones se ubicaron en diferentes templos coloniales del siglo XVII, en este trabajo se presentan resultados correspondientes al comportamiento estructural del templo de Nuestra Señora de la Merced ubicado en el centro histórico de la ciudad de Puebla.

Implementación y caracterización de un interferómetro de Fizeau para la evaluación de superficies ópticas

La evaluación de la calidad óptica de superficies es una de las tareas más importantes que debe realizarse en el proceso de fabricación para determinar si la superficie fabricada cumple con los parámetros de diseño. Para llevar a cabo esta tarea, se puede recurrir a técnicas geométricas tales como las pruebas de Ronchi, Hartmann, etc. o bien técnicas interferométricas como el interferómetro de Newton, Fizeau, entre otros. La principal ventaja de las pruebas interferométricas comparada con las geométricas es que son de mayor precisión, es decir, se pueden medir deformaciones en la superficie del orden unas fracciones de la longitud de onda de la fuente de iluminación. En este trabajo se describe la construcción y la alineación de las componentes ópticas que constituyen un interferómetro de Fizeau que será utilizado para la evaluación de superficies ópticas donde el plano de referencia tiene una calidad óptica de λ⁄10, para estimar la precisión del instrumento, se realiza la prueba de una superficie plana y se obtienen la forma de su superficie a través del análisis de su interferograma y los resultados son comparados con los obtenidos al evaluar la misma superficie con un interferómetro comercial.

Diseño e implementación de tarjeta de desarrollo multi-arquitectura para docencia en instrumentación electrónica

En el desarrollo de experimentos y prototipos, se ha vuelto fundamental su instrumentación mediante sistemas electrónicos basados en arquitecturas programables y configurables. Actualmente, estos sistemas se han diversificado a un ritmo exponencial, lo que hace necesario manejar cada vez más tipos de arquitecturas, lo que a su vez redunda en mayores dificultades en la docencia de los sistemas electrónicos. En este trabajo se propone e implementa una tarjeta de desarrollo para arquitecturas electrónicas, dentro de las cuales se encuentran: PIC16F877A, ATMEGA328P, ESP32, Arduino Nano y Altera Cyclone II FPGA. Estas arquitecturas pueden ser utilizadas tanto en instrumentación en experimentos de física así como en proyectos de electrónica, robótica y automatización debido a sus características y capacidades de procesamiento. La tarjeta de desarrollo propuesta muestra ser una herramienta eficiente tanto para el proceso de enseñanza-aprendizaje de la utilidad de cada arquitectura como unidad de procesamiento así como para los conceptos de multiplexaje/demultiplexaje y los diferentes protocolos de comunicación serial como los son USART, UART, SPI e I2C, los cuales permiten la transferencia de datos y la comunicación entre dispositivos. Otro de los aspectos que la tarjeta propuesta permite abordar en el aula es el de sistemas distribuidos para procesamiento de información con las arquitecturas propuestas, pudiendo arribar a conceptos de procesamiento concurrente/paralelo a bajo nivel. De igual manera se incluyen dispositivos periféricos de entrada - salida para su acondicionamiento con las arquitecturas, y así fomentar la práctica y la posibilidad de implementar proyectos de manera eficaz, proveyendo una plataforma robusta para la docencia en instrumentación electrónica, microcontroladores así como sistemas embebidos.

Aplicaciones de la detección SPR y la necesidad de un sistema automático para la obtención de las curvas de resonancia

La detección de resonancia de plasmones de superficie (SPR) es una técnica de sensado ampliamente utilizada en diferentes aplicaciones, tales como el análisis de concentraciones en sustancias líquidas, determinación experimental de índices de refracción, entre muchas otras, debido a su característica no invasiva. Tradicionalmente, el procedimiento de obtención de la curva de resonancia se lleva a cabo de forma manual, punto a punto, que es conveniente para el estudio de una pequeña cantidad de muestras, pero cuando interesa obtener curvas de más de diez muestras resulta más conveniente el empleo de un sistema automático, lo cual también reduce errores causados por la apreciación del experimentador. En este trabajo se presenta un instrumento virtual desarrollado en LabVIEW que integra un sistema mecatrónico basado en la configuración de Kretschmann. Se controla el ángulo del haz incidente y se registra la intensidad de salida. Finalmente, las curvas resultantes se presentan en una interfaz gráfica de usuario, en donde el experimentador puede configurar diferentes formas de despliegue de información y parámetros del arreglo.

Detección de un biomarcador de diabetes mellitus con un arreglo de cuatro sensores de gas a base de resonadores de cuarzo de alta sensibilidad

La diabetes es una enfermedad crónica que en México es la primera causa de muerte entre mujeres y hombres. Se detecta por los niveles de glucosa en la sangre, a través de muestras sanguíneas del paciente. Un método alternativo no invasivo, fue propuesto midiendo la concentración de los gases emitidos en la respiración de una persona diabética, dentro de la cual el biomarcador asociado a esta enfermedad es la acetona. Dispositivos como lo son las microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) son usados para medir cambios de masa a través de cambios de frecuencia, por medio de la ecuación de Sauerbrey y la sensibilidad de los QCM depende de dos factores la frecuencia en resonancia y la película sensible empleada para la detección de compuestos orgánico volátiles (COV), por lo que se seleccionaron dispositivos con frecuencia de 30 MHz en conjunto con películas sensibles de etil celulosa (EC), polimetilmetacrilato (PMMA), apiezon L (ApL) y apiezon T (ApT). La construcción de los sensores del arreglo se realizó por el método de atomización ultrasónica donde el QCM es expuesto a una neblina de microgotas generada por medio de la ruptura de la tensión superficial de una disolución polimérica, esta neblina es arrastrada por un flujo de aire a 100 mL/min hasta al QCM a una distancia de 1 mm de separación, esto permite el crecimiento de la película sensible. Se obtuvo espesores cercanos a los 200 nm para cada una de las películas sensibles de EC, PMMA, ApL y ApT. El arreglo de sensores fue expuesto a gases de metanol (MeoH), etanol (EtOH), isopropanol (iPrOH) y acetona (Ace) para inyecciones de 1, 5, 10 y 15 µL dentro de un sistema estático de medición de respuestas de sensores de gas a condiciones de temperatura de 22 °C y humedad relativa de 20 %. Se encontró que los sensores de gas presentan valores de sensibilidad que varían entre 0.0018 a 0.0810 Hz/ppm, lo que permite la detección de Ace hasta una mínima concentración de 317 ppm.

SMART-II: Visualización en microondas

Nuestros ojos perciben luz, una pequeña fracción del espectro electromagnético; es decir, la luz es parte de un fenómeno físico más amplio que son las ondas electromagnéticas y que comprende las ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Para poder visualizar el mundo que nos rodea en microondas hemos construido una antena direccional que nos permite crear imágenes de nuestro entorno en dicha banda. La intención original fue construir una herramienta docente en el tema de radioastronomía y se potenció a un recurso didáctico para varias áreas de la ciencia y tecnología. Denominado Small Radiotelescope-II (SMART-II), se trata de un robot que permite de manera interactiva visualizar cualquier campo, puede ser de la bóveda celeste o de los alrededores, tiene una interfaz que permite controlar variables del tipo de trayectorias de mapeo, velocidad de mapeo y se puede intercambiar el tipo de antena o reflector y receptor. Mostraremos resultados y potenciales usos en ingenieria, telecomunicaciones y radioastronomía.

Desarrollo y caracterización de un sistema de depósito automatizado para la fabricación de sensores de microbalanza de cristal de cuarzo

Los compuestos orgánicos volátiles presentan propiedades características responsables de efectos sobre la salud y el medio ambiente. Estos pueden ser detectados con una alta precisión por medio de sensores de gas basados en microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) cubiertos por alguna película polimérica sensible, por ejemplo, etil celulosa. Sin embargo, en muchos casos no se ha alcanzado la repetibilidad deseada para los sensores. En este proyecto se aprovecha la estructura de una máquina de Control Numérico Computarizado (CNC), para optimizar y automatizar el proceso de fabricación de sensores de gas a base de QCM. El sistema consiste en dos módulos principales, el de depósito, que está basado en un actuador lineal manejado por un servomotor acoplado a una micropipeta, esto para obtener un espesor en el depósito de películas sensibles lo más preciso posible. El segundo módulo es el encargado de controlar tres motores a pasos de la maquina CNC para un control en los tres ejes, para depositar la película polimérica en el electrodo de hasta 10 dispositivos QCM en una sola rutina. Se presenta el montaje del sistema en su desarrollo mecánico, así como el desarrollo de los programas y las rutinas requeridas para realizar los patrones de movimientos de la maquina CNC. Se realizaron depósitos de prueba para evaluar el desempeño del sistema.

Detección de compuestos orgánicos volátiles medidos en un sistema dinámico con QCMs como sensores de gas

Muchos tipos de gases pueden liberarse a causa de un accidente industrial o simplemente existir de forma natural en el medio ambiente. En casos extremos la exposición prolongada puede ser mortal para el ser humano. Es aquí donde resulta de vital importancia el estudio y fabricación de nuevos sensores de gas usando nuevas películas sensibles para detectar compuestos orgánicos volátiles (COVs). En este trabajo presentamos la construcción de sensores de gas para detectar etanol, heptano y etil acetato. Para la creación de los sensores de gas, se realizan depósitos de diversas películas sensibles por el método drop casting sobre microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) de 12 y 30 MHz. Los sensores se expusieron en un sistema dinámico a diferentes COVs con diferentes concentraciones, donde las condiciones ambientales fueron de 25 °C y 18 % HR. Para la exposición de los COVs fue necesario obtener la velocidad de evaporación de heptano y etil acetato, para 30 y 40 °C, donde los resultados muestran un comportamiento lineal hasta cierto tiempo. Se obtiene un mapa de distribución de compuestos orgánicos volátiles mediante análisis de componentes principales y otras técnicas de análisis de datos. Para el arreglo de sensores se utilizaron películas sensibles de etil celulosa, Apiezon-L, Apiezon-T y PMMA. Los resultados muestran respuestas de algunas decenas de Hertz, dependiendo la respuesta de la película sensible, del COV a detectar y de la frecuencia del QCM.

Control para brazo robótico a partir de modelo dinámico

Una vez que se tiene el modelo dinámico de un brazo robótico de tres articulaciones (sin carga en la extremidad), la siguiente etapa es controlar la posición y los movimientos del brazo con el propósito de ejecutar tareas útiles. En este trabajo se presenta el desarrollo de un control basado en el método de par calculado comparándolo con el control desacoplado de las articulaciones. Todo lo anterior se realiza primero con simulaciones y posteriormente, a partir de los resultados obtenidos, se van implementando en el brazo construido, considerando cada articulación.