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En aquest projecte s'ha desenvolupat una unitat de control i monitorització enfocada al sistema fotovoltaic d'un habitatge aïllat de la xarxa basat en el microcontrolador ATmega328P. Per facilitar el desenvolupament de la programació s'ha utilitzat l'entorn de programació Arduino IDE. La funció d'aquesta unitat és la de realitzar la monitorització de diversos paràmetres com són: l'estat de les bateries, les temperatures, el nivell d'irradiància o la producció energètica dels panells, així com la senyalització de diferents alarmes, etc. Aquestes dades seran emmagatzemades per poder ser monitoritzades posteriorment. En el desenvolupament del projecte en primer lloc, s’ha realitzat un estudi introductori de les aplicacions de les energies renovables a aquest tipus d’habitatges. Posteriorment s'ha realitzat el disseny d'un prototip de proves de la unitat amb Arduino per després fer el disseny del prototip comercial o de vendes final. Finalment, s'ha realitzat un exemple de la seva implementació en un habitatge real. En este TFG se ha desarrollado una unidad de control y monitorización enfocada al sistema fotovoltaico de una vivienda aislada de la red, basada en el microcontrolador ATmega328P. Para facilitar el desarrollo de su programación se ha utilizado el entorno de programación Arduino IDE. La función de esta unidad es la de realizar la monitorización de diversos parámetros como son: el estado de las baterías, las temperaturas, el nivel de irradiancia o de la producción energética de los paneles, así como la señalización de distintas alarmas, etc. Estos datos serán almacenados para poder ser monitorizados posteriormente. En el desarrollo del proyecto en primer lugar, se ha realizado un estudio introductorio de las aplicaciones de las energías renovables a este tipo de viviendas. Posteriormente se ha realizado el diseño de un prototipo de pruebas de la unidad con Arduino para luego realizar el diseño del prototipo comercial o de ventas final. Finalmente se ha realizado un ejemplo de su implementación en una vivienda real. This project has developed a control and monitoring unit focused on the photovoltaic system of an off-grid house, based on the ATmega328P microcontroller. To facilitate the development of its programming, the Arduino IDE programming environment has been used. The function of this unit is to monitor various parameters such as: the state of the batteries, temperatures, the level of irradiance or the energy production of the panels, as well as the signalling of different alarms, etc. These data will be stored so that they can be monitored at a later date. In the development of the project, firstly, an introductory study of the applications of renewable energies to this type of housing has been carried out. Subsequently, the design of a test prototype of the unit with Arduino was carried out, followed by the design of the final commercial or sales prototype. Finally, an example of its implementation in a real home has been made.

El disseny d'una placa electrònica presenta una alta dificultat i és molt comú cometre errors bàsics de disseny que no s'observen fins a tenir la placa fabricada o en heretar un projecte on el disseny és poc clar i no n'hi ha documentació suficient per entendre'l. Per això, aquest projecte recopila una documentació escrita per facilitar el moment de començar un projecte que requereixi una placa electrònica. Es presenta una metodologia principal, basada en l'organització de documents i en la planificació del projecte abans de començar a dissenyar. I una metodologia interna a aquesta anterior, anomenada metodologia de Hardware, que marca uns passos a seguir per a reduir al mínim la quantitat d'errors a cometre en l’etapa de disseny. Aquestes metodologies ajuden a crear una estandardització, és a dir, facilita la manera de treballar en grup quan es presenten diverses plaques amb diferents dissenyadors o, quan un disseny ha de ser heretat per una altra persona en un futur. D'igual forma, millora la robustesa i fiabilitat del disseny final. S'aplica l'exemplificació d'aquesta metodologia a la Dashboard d'un vehicle elèctric de competició de l'associació e-Tech Racing de l'EEBE. El diseño de una placa electrónica presenta una alta dificultad y es muy común cometer errores básicos de diseño que no se observan hasta tener la placa fabricada o al heredar un proyecto donde el diseño es poco claro y no hay documentación suficiente para entenderlo. Por ello, este proyecto recopila una documentación escrita para facilitar el momento de empezar un proyecto que requiera de una placa electrónica. Se presenta una metodología principal, basada en la organización de documentos y en la planificación del proyecto antes de empezar a diseñar. Y una metodología interna a esta anterior, nombrada metodología de Hardware, que marca unos pasos a seguir para reducir al mínimo la cantidad de errores a cometer en la etapa de diseño. Estas metodologías ayudan a crear una estandarización, es decir, facilita la manera de trabajar en grupo cuando se presentan varias placas con distintos diseñadores o, cuando un diseño tiene que ser heredado por otra persona en un futuro. De igual manera, mejora la robustez y fiabilidad del diseño final. Se aplica la ejemplificación de esta metodología a la Dashboard de un vehículo eléctrico de competición de la asociación e-Tech Racing de la EEBE. The design of an electronic PCB presents a high difficulty and it is very common to make basic design errors that are not observed until having the PCB manufactured or when inheriting a project where the design is unclear and there is not enough documentation to understand it. Therefore, this project compiles written documentation to facilitate the moment to start a project that requires an electronic PCB. A main methodology is presented, based on the organization of documents and project planning before starting to design. And an internal methodology to this previous one, named Hardware methodology, which marks a few steps to follow to minimize the number of mistakes to make in the design phase. These methodologies help to create a standardization, it facilitates the way of working in a group when several PCBs are presented with different designers or, when a design has to be inherited by another person in the future. It also improves the robustness and reliability of the final design. The example of this methodology is applied to the dashboard of an electric racing vehicle of the EEBE e-Tech Racing association.

El objetivo del siguiente trabajo es ofrecer una alternativa actualizada al kit didáctico de programación de microcontroladores que se usa en asignaturas del campus EEBE, ampliando su abanico de funcionalidades y añadiendo componentes de misma o mayor complejidad. Para ello, se ha procedido a realizar un estudio sobre el estado del arte actual en lo que respecta a microcontroladores, protocolos de comunicación y dispositivos típicos con tal de conceptualizar una plataforma de desarrollo actualizada, potente y con proyección de futuro. Este proyecto consiste en un trabajo de marcada componente práctica y donde se hace un especial énfasis en la parte de diseño electrónico de la placa, tanto en su esquemático como en la creación de su PCB. La intención principal es ir más allá de sencillamente conectar dispositivos y crear una placa en la que se haya tenido en cuenta el dimensionado de los componentes elegidos, la mejora de la transmisión de las señales de comunicación, y en permitir un amplio abanico de posibilidades. Si bien la programación del kit no ha sido finalmente el objetivo principal del proyecto, en ningún caso ha sido negligida, teniendo vital importancia a la hora de plantear la estructura del sistema, ya que en todo momento se ha tenido en cuenta el enfoque al uso en prácticas docentes de las asignaturas de programación de microcontroladores. L'objectiu del següent treball és oferir una alternativa actualitzada al kit didàctic de programació de microcontroladors que s’utilitza en assignatures del campus EEBE, ampliant-ne el ventall de funcionalitats i afegint-hi components de la mateixa o major complexitat. Per fer-ho, s'ha fet un estudi sobre l'estat de l'art actual pel que fa als micro-controladors, protocols de comunicació i dispositius típics per tal de conceptualitzar una plataforma de desenvolupament actualitzada, potent i amb projecció de futur. Aquest projecte consisteix en un treball de marcada component pràctica i on es fa un èmfasi especial en la part de disseny electrònic de la placa, tant en el seu esquemàtic com en la creació del seu PCB. La intenció principal és anar més enllà de senzillament connectar dispositius i crear una placa on s'hagi tingut en compte el dimensionament dels components triats, la millora en la transmissió dels senyals de comunicació, i en permetre un ampli ventall de possibilitats. Si bé la programació del kit no ha estat finalment l'objectiu principal del projecte, en cap cas no ha estat negligida, tenint vital importància a l'hora de plantejar l'estructura del sistema, ja que en tot moment s'ha tingut en compte l'enfocament a l'ús en pràctiques docents de les assignatures de programació de micro-controladors. The main goal of the following project is to offer an updated alternative to the microcontroller programming didactic kit that is used in subjects of the EEBE campus, expanding its range of functionalities and adding components of the same or greater complexity. In order to accomplish this, a study has been carried out on the current state of the art with regard to microcontrollers, communication protocols and typical used devices in order to conceptualize an updated, powerful and future-oriented development platform. This project consists of a work with a marked practical component and where special emphasis is placed on the electronic design part of the board, both in its schematic and in the creation of its PCB. The main intention is to go beyond simply connecting devices and creating a board in which the dimensioning of the chosen components has been taken into account, as well as improving transmission of communication signals, and to allow for a wide range of possibilities. Although the programming of the kit has not been the main objective of the project, in no case has it been neglected, being of vital importance when proposing the structure of the system, since the main consideration has been to create a system focused in teaching practices of microcontroller programming subjects.

El presente proyecto de fin de grado se centra en la creación de un dispositivo de monitorización de la postura del usuario cuando realiza actividades sentado por largos periodos de tiempo, tales como trabajar o estudiar empleando ordenador. La idea principal es diseñar e implementar la tecnología en un dispositivo basado en un microcontrolador que se coloque sobre el respaldo de una silla y se centre en detectar la mala postura del usuario y avisar a éste para así corregirla. Las posturas incorrectas prolongadas pueden provocar trastornos músculo-esqueléticos como el dolor lumbar y las contracturas de cuello. Se sabe que para abordar problemas asociados a posturas incorrectas, la solución idónea es corregir la postura. Ergo, el dispositivo descrito en las próximas páginas ayuda a prevenir episodios de dolor lumbar y contracturas o contribuir a la recuperación de éstas. Se trata de un proyecto sin enfoque comercial ni de distribución a gran escala, si no del desarrollo de un prototipo cuyas únicas finalidades son demostrar la viabilidad de la idea y aprender sobre las tecnologías implicadas. En conclusión, en este trabajo se ha diseñado, implementado, probado y validado un dispositivo electrónico que monitoriza la postura, con el objetivo de mejorar la salud del usuario.

La domòtica és un dels camps amb més avenços realitzats durant els darrers anys. Aquest creixement no és només el fruit de les conseqüències de la pujada del preu de l'energia i l'aïllament causat per la pandèmia COVID, sinó que també ho impulsa la necessitat de les persones. Aquest projecte tracta de fer el disseny d'un sistema domòtic centrat en l'automatització dels habitatges per mitjà d'un microcontrolador. D'aquesta manera, optimitzar els sistemes de seguretat, l'estalvi energètic, l'accessibilitat i proporcionar més confort al usuari. El TFG consta d'una primera part dedicada a la introducció sobre concepte i els coneixements de la domòtica, a més d'assenyalar l'evolució del cost associat a l'obtenció i el consum de l'energia elèctrica a Espanya. La segona part se centra en l'elecció i la connexió de dispositius juntament amb el disseny d'un sistema basat en el control automàtic de la il·luminació, la calefacció, les persianes, les finestres i la seguretat. També s'hi inclou el control a distància de la instal·lació mitjançant una aplicació mòbil. L’última part de la memòria inclou el disseny d'un prototip de mida reduïda per poder demostrar el funcionament del sistema domòtic. La domótica es uno de los campos con más avances realizados durante los últimos años. Este crecimiento no solo es el fruto de las consecuencias de la subida del precio de la energía y el aislamiento causado por la pandemia COVID, sino que también está impulsado por la necesidad de les persones. Este proyecto trata de realizar el diseño de un sistema domótico centrado en la automatización de las viviendas por medio de un microcontrolador. De este modo, optimizar los sistemas de seguridad, el ahorro energético, la accesibilidad y proporcionar un mayor confort al usuario. El TFG consta de una primera parte dedicada a la introducción sobre concepto y los conocimientos de la domótica, además de señalar la evolución del coste asociado a la obtención y consumo de la energía eléctrica en España. La segunda parte se centra en la elección y conexión de dispositivos junto con el diseño de un sistema basado en el control automático de la iluminación, la calefacción, las persianas, las ventanas y la seguridad. También se incluye el control a distancia de la instalación mediante una aplicación móvil. En la última parte de la memoria incluye el diseño de un prototipo de tamaño reducido para poder demostrar el funcionamiento del sistema domótico. Home automation is one of the most advanced fields in recent years. This growth is not only the result of the consequences of the rise in the price of energy and the isolation caused by the COVID pandemic, but is also driven by the need for people. This project tries to design a home automation system focused on the automation of appliances based on a microcontroller. In this way, optimizing security systems, energy savings, accessibility and providing greater comfort to the user. This TFG consists of a first part dedicated to introducing the concept and knowledge of home automation, in addition to pointing out the evolution of the cost associated with obtaining and consuming electricity in Spain. The second part focuses on the choice and connection of devices and the design of a system based on the automatic control of lighting, heating, blinds, windows and security. Remote control of the installation by a mobile application is also included. The last part of the report includes the design of a small scale prototype to demonstrate the operation of the home automation system.

Durante la pandemia que hemos estado viviendo se han realizado una gran cantidad de tests en los centros de salud, realizados por personal médico, para seguir de cerca la incidencia de la COVID-19 en la sociedad y poder actuar en consonancia. Todos los millones de test realizados comportan un problema: Se está destinando personal médico a realizar esa función, dejando huecos en la atención primaria. En este trabajo de fin de grado se propone un sistema hardware para una máquina de autoservicio que pueda utilizar la población para realizar tests de saliva que puedan ser analizados posteriormente en laboratorios. La máquina sería válida tanto en la actual pandemia, ya que la COVID es detectable por vía salival, como en otras infecciones como hepatitis, VIH, bacterias diversas, marcadores tumorales, etc. El sistema que este documento describe es capaz de identificar a un usuario y dispensar un kit para que pueda realizar una prueba de saliva. Cuando el usuario haya realizado la prueba, podrá introducir su muestra de saliva en la propia máquina. La máquina, aparte de realizar las acciones ya comentadas, se encarga de asociar, en una base de datos, al paciente en cuestión con su muestra entregada. Así, posteriormente, en el laboratorio, será una tarea rápida la asociación de un ciudadano con una cierta muestra analizada. El sistema está compuesto por un microprocesador gobernando el módulo central y dos microcontroladores, conectados al central, gobernando los módulos de recolectar y dispensar. Al módulo central también va conectada una pantalla sobre la que se muestra la aplicación y puede interactuar el usuario, así como una impresora de etiquetas y un lector de código de barras, y a los módulos laterales van conectados un relé, un motor y unos sensores de temperatura e infrarojos, con las funciones de monitorear y comprobar el correcto funcionamiento del sistema, así como para cerrar lazos de control. During the pandemic that we have been experiencing, a large number of tests have been carried out in health centers, carried out by medical personnel, to monitor the incidence of COVID-19 in society and to be able to act accordingly. All the millions of tests carried out entail a problem: medical personnel are being assigned to perform this function, leaving gaps in primary care. In this final degree thesis, a hardware system is proposed for a self-service machine that the population can use to carry out saliva tests that can be later analyzed in laboratories. The machine would be valid both in the current pandemic, since COVID is detectable through the saliva, and in other infections such as hepatitis, AIDS, various bacteria, tumor markers, etc. The system that this document describes is capable of identifying a user and dispensing a kit so that users can perform a saliva test. When the user has carried out the test, he will be able to introduce his saliva sample into the machine itself. The machine, apart from carrying out the actions already mentioned, is in charge of associating, in a database, the patient in question with his delivered sample. Thus, later, in the laboratory, it will be a quick task to associate a citizen with his saliva sample. The system is made up of a microprocessor governing the central module and two microcontrollers, connected to the central CPU, governing the collecting and dispensing modules. A screen is also connected to the central module, on which the application is displayed, and the user can interact with it, as well as a label printer and a barcode reader. Also, a relay, a motor and some temperature and IR sensors are connected to the side modules. These sensors have the functions of monitoring and checking the correct operation of the system, as well as to close control loops.

Este documento consigna toda la información relacionada con el desarrollo de un sistema de IoT para controlar y/o monitorear 4 eventos concretos en un hogar: 1. Ingreso a la vivienda. 2. Monitoreo de consumo eléctrico en tomacorrientes. 3. Encendido, apagado y dimerización de luces. 4. Dispensado de bebida y alimento para mascotas. 1. TITULO DE LA INVESTIGACIÓN 4 2. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACION DE LA INVESTIGACIÓN 4 2.1. JUSTIFICACION 4 2.2. DELIMITACIÓN 4 3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 5 3.1. OBJETIVO GENERAL 5 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 5 4. MARCO DE REFERENCIAS DE LA INVESTIGACIÓN 6 4.1. ASPECTOS GENERALES DEL SISTEMAS 6 4.2 MARCO TEÓRICO 12 5 TIPO DE INVESTIGACIÓN 18 6 ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL SISTEMA 18 7 COSTOS DEL PROYECTO 21 8 DESAROLLO DEL SISTEMA 22 8.1 PRIMERA ETAPA: PROGRAMACIÓN DE MICROCONTROLADORES EN MBED. 22 8.2 SEGUNDA ETAPA: INTEGRACIÓN NRF24L01 Y MICROCONTROLADOR. 22 8.3 TERCERA ETAPA: CONFIGURACIÓN PUERTO SERIE RASPBERRY PI. 26 8.4 CUARTA ETAPA: PRUEBA DE COMUNICACIÓN ENTRE SBC Y UBIDOTS. 29 8.5 QUINTA ETAPA: DISEÑO DE MÓDULOS DE CONTROL Y CONTROLADOR MAESTRO 31 8.5.1 DISEÑO MÓDULO DIMMER 31 8.5.2 DISEÑO MÓDULO SENSOR CORRIENTE 43 8.5.3 DISEÑO MÓDULO DISPENSADOR 53 8.5.4 DISEÑO MÓDULO MONITOREO PUERTA 57 8.5.5 DISEÑO CONTROLADOR MAESTRO 64 8.6 SEXTA ETAPA: IMPLEMENTACIÓN GOOGLE ASSISTANT Y UBIDOTS 68 9 TRABAJOS Y OPORTUNIDADES FUTURAS 69 9.1 OPORTUNIDADES DE MEJORA 69 10 DISCUSIÓN 70 11 CONCLUSIONES 71 12 REFERENCIAS 72 13 ANEXOS 73 Pregrado Tecnólogo en Electrónica Industrial Tecnología en Electrónica Industrial

Durant els últims anys, les plataformes de desenvolupament de projectes s’han popularitzat, la qual cosa ha simplificat el treball amb microcontroladors. Les plaques Arduino-PLC tenen com a objectiu portar aquesta nova forma de treballar als automatismes industrials. L’objectiu del següent projecte és mostrar el potencial d’aquestes noves plataformes als estudiants d’enginyeria. Per això es realitzarà una descripció tècnica detallada de les plaques Arduino-PLC des d’un punt de vista del hardware i del software. Finalment, es proposaran una sèrie de pràctiques de laboratori dissenyades per a estudiants d’enginyeria d’últims cursos del Grau d’Enginyeria. Durante los últimos años, las plataformas de desarrollo de proyectos se han popularizado, lo que ha simplificado el trabajo con microcontroladores. Las placas Arduino-PLC tienen como objetivo llevar esta nueva forma de trabajar a los automatismos industriales. El objetivo del presente proyecto es mostrar el potencial de estas nuevas plataformas a los estudiantes de Ingeniería. Para ello se realizará una descripción técnica detallada de las placas Arduino-PLC desde el punto de vista del hardware y del software. Finalmente, se propondrán una serie de prácticas de laboratorio diseñadas para estudiantes de últimos cursos del Grado de Ingeniería. Over the last few years, project development platforms have become more popular, which has simplified working with microcontrollers. Arduino-PLC boards aim to bring this new way of working to industrial automation. The purpose of this project is to show the potential of these new platforms to engineering students. To this end, a detailed technical description of the Arduino-PLC boards will be given from hardware and software point of view. Finally, a series of laboratory activities will be proposed, designed for students in the final years of their Engineering Degree.

En la actualidad, se pueden observar los sistemas avanzados de medición y muestreo de estos datos, de los parámetros de un coche, ya sea de competición o no, pero, ¿Qué pasa con los motores alternativos diseñados para aplicaciones amateur, como karts, ultraligeros o incluso vehículos clásicos? El objetivo de este trabajo, será dotar a este tipo de vehículos de un sistema de instrumentación, barato, fiable y adaptable para cada cliente, diseñando un programa de código abierto. Para ello se utilizará un microcontrolador, llamado ESP8266, que será la pieza angular del proyecto, acompañado de los diferentes sensores de automoción necesarios. Los resultados obtenidos, permiten afirmar que por un bajo precio, es posible disponer de una lectura de datos como en los vehículos actuales

Este trabajo forma parte de un proyecto del equipo de investigación de la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya) con el objetivo de diseñar y montar un sistema de monitorización centrado en motocicletas de combustión. El objetivo principal de este proyecto que se presenta es el diseño, desarrollo y validación de un equipo digital basado en microcontrolador, en este caso el modelo PIC32MZ2048EFM100, el cual estará conectado mediante I2C a varios sensores, una IMU (Inertial Measurement Unit) y un GPS (Global Positioning System), con tal de lograr la adquisición y procesado digital. Una vez obtenidos la información que se desea, se transmitirán vía Wi-Fi a un servidor remoto de InfluxDB a modo de base de datos con tal de monitorizar la aplicación objetivo. Esta clase de servicio, tal y como se verá adelante, se sitúa en un contexto de Smart city. En la parte del diseño en búsqueda de la solución que se ha marcado como objetivo, se han comparado diversas placas que se encuentran en el mercado y mediante el método de Valor Técnico Ponderado, se han evaluado con más rigurosidad con tal de aportar la mejor solución que pueda solventar las necesidades que requiere el proyecto. Asimismo, se ha analizado el porqué del uso de los demás elementos que forman el sistema argumentando por qué se han propuesto estos en concreto en las especificaciones y no otras opciones que se pueden encontrar. En este documento, se ha aportado el presupuesto complementando a la memoria del proyecto. En el presupuesto se incluyen entre otras cosas, el coste total de la realización del trabajo y el tiempo que se ha invertido en él. El proyecto en la práctica será sometido a continuas verificaciones con tal de validar su correcta funcionalidad, de este modo, finalmente se conseguirán extraer las conclusiones pertinentes en cuanto al uso de este sistema

This project aims to design and implement a modular system for controlling railway models, based on PIC microcontrollers. The acronym PIC stands for Programmable Integrated Circuited, and it is a family of microcontrollers based on RISC technology. Manufactured by Microchip Technology Inc, they contain the components needed to perform and control tasks such as those performed in this project. The world of railway modeling is vast, and can include many different sizes: from the model of a very simple circuit that has a zero form, to the models that try to imitate a real city's railway network in scale. A system to control the different parts that compose the model which is accessible from the mobile phone would be ideal for the average user. In my case, I will start from a model that has a zero form with an alternative path to which is accessed by a detour; and the design will consist of an Arduino board that will manage the system (it will act as a master), and of several PICs that will carry out the tasks that the Arduino indicates to them (they will act as aslave). The main goal is to be able to control these elements from a mobile phone through an APP that will communicate with the system. Aquest treball te com objectiu el disseny i la implementació d'un sistema modular per controlar maquetes ferroviàries, basat en microcontroladors PIC. Les sigles PIC signifiquen Programmable Integrated Circuited, i es tracta d'una família de microcontroladors basats en tecnologia RISC. Fabricats per Microchip Technology Inc, contenen els components necessaris per poder realitzar i controlar tasques com les realitzades en aquest projecte. El món del modelisme ferroviari es extens, i pot comprendre mides molt diverses: des de la maqueta d'un circuit molt simple en forma de zero, a les maquetes que intenten imitar el traç real a escala de la xarxa ferroviària d'una ciutat. Un sistema per poder controlar les diferents parts que composen la maqueta que fos accessible des de el mòbil seria ideal per l'usuari mitjà. En el meu cas, partiré des de una maqueta en forma de zero amb una via alternativa a la que s'accedeix per un desviament; i el disseny constarà d'una placa Arduino que s'encarregarà de gestionar el sistema (actuarà com a màster), i de diversos PICs que realitzaran les tasques que la Arduino els hi indiqui (actuaran com a slave). L'objectiu principal es aconseguir controlar aquests elements des de un mòbil a través d'una aplicació que es comunicarà amb el sistema. Este trabajo tiene como objetivo el diseño y la implementación de un sistema modular para controlar maquetas ferroviarias, basado en microcontroladores PIC. Las siglas PIC significan Programmable Integrated Circuited, y se trata de una familia de microcontroladores basados en tecnología RISC. Fabricados por Microchip Technology Inc, contienen los componentes necesarios para poder realizar y controlar tareas como las realizadas en este proyecto. El mundo del modelismo ferroviario es extenso, y puede abarcar tamaños muy diversos: desde la maqueta con un circuito muy simple en forma de cero, a las maquetas que intentan imitar el trazado real a escala de la red ferroviaria de una ciudad. Un sistema para poder controlar las diferentes partes que componen la maqueta que fuese accesible desde el móvil sería ideal para el usuario medio. En mi caso, partiré de una maqueta con forma de cero con una vía alternativa a la que se accede por un desvío; y el diseño del sistema constará de una placa Arduino que se encargará de gestionar el sistema (actuará como master), y varios PICs que realizarán las tareas que la Arduino les indique (actuarán como slave). El objetivo principal es lograr controlar estos elementos desde un móvil a través de una aplicación que se comunicará con este sistema.

Durant les últimes dècades, l'adopció de postures poc ergonòmiques en un seient durant llargs períodes de temps, ha estat la principal causa de l'aparició de dolors i molèsties d'esquena. El procés de digitalització a què ens veiem sotmesos diàriament no ha fet més que augmentar el sedentarisme, tant en l'aspecte professional de les nostres vides, com en l'àmbit privat. Amb aquest projecte es pretén prevenir l'aparició de dolors musculoesquelètics a través de la correcció activa de la postura corporal en estar asseguts. Per això s'ha perfeccionat el disseny d'un primer prototip creat per dos joves enginyers. Aquest està format per dos sensors, un òptic de distància i un de pressió, controlats per una placa Arduino Nano. El codi del microcontrolador està programat per alertar l'usuari a través d'un motor que vibra quan una postura incorrecta és detectada. Mitjançant l'avaluació i anàlisi de prototips, i la consideració d'alternatives per a l'electrònica, s'ha dissenyat un dispositiu adaptable al suport de seients ergonòmics, apte per a la seva fabricació i posterior comercialització. A més, s'ha creat la interfície gràfica de l'aplicació mòbil que facilitarà a l'usuari l'ús de l'aparell. Durante las últimas décadas, la adopción de posturas poco ergonómicas en un asiento durante periodos de tiempo prolongados se ha erigido como principal causa de la aparición de dolores y molestias en la espalda. El proceso de digitalización al que nos vemos sometidos diariamente no ha hecho más que aumentar el sedentarismo tanto en el aspecto profesional de nuestras vidas, como también en el ámbito privado. Con este proyecto se pretende prevenir la aparición de dolores musculoesqueléticos a través de la corrección activa de la postura corporal al estar sentados. Para ello se ha perfeccionado el diseño de un primer prototipo creado por dos jóvenes ingenieros. Éste está formado por dos sensores, uno óptico de distancia y uno de presión, controlados por una placa Arduino Nano. El código del microcontrolador está programado para alertar al usuario a través de un motor que vibra cuando una postura incorrecta es detectada. Mediante la evaluación y el análisis de prototipos y la consideración de alternativas para la electrónica, se ha diseñado un dispositivo adaptable al respaldo de asientos ergonómicos, apto para su fabricación y posterior comercialización. Además, se ha creado la interfaz gráfica de la aplicación móvil para facilitar al usuario el uso del dispositivo. During the last decades, the adoption of poorly ergonomic postures in a seat for prolonged periods of time has emerged as the main cause for back pain and musculoskeletal discomfort. The daily digitization process that we are subjected to, both in our private as well as professional lives, has considerably increased our sedentary lifestyle. This project aims to prevent the appearance of musculoskeletal pain through an active correction of the body posture when sitting. To achieve so, the design of a first prototype created by two young engineers has been improved. This consists of an optical distance sensor and a force sensing resistor, controlled by an Arduino Nano board. The microcontroller code is programmed to alert the user through a vibration when an improper posture is detected. Through the evaluation and analysis of prototypes and the consideration of alternatives for the electronics, a device adjustable to the backrest of ergonomic seats has been designed. This device pretends to be suitable for its manufacture and subsequent commercialization. In addition, the wireframes for the mobile application have been created with means to make it more user friendly.

A aquest treball de fi de grau es dissenya i implementa, fent ús del llenguatge VHDL, el nucli d’un microcontrolador amb el conjunt d’instruccions RISC-V, concretament el conjunt base RV32I. L’objectiu es crear un microprocessador capacitat per al món laboral, doncs el conjunt d’instruccions es comercial i d’ús lliure i gratuït i la placa utilitzada per a la implementació del disseny té unes característiques decents, i amb un nivell de complexitat apte per a poder treballar-ho en universitats i altres estudis relacionats amb la electrònica digital. Per a això, s’ha dut a terme una recerca d’informació necessària sobre el llenguatge, conjunt d’instruccions i la teoria que es treballa, s’estudia el llistat d’instruccions que s’han d’executar, es dissenya el datapath, que es l’esquema principal del disseny i, per últim, la unitat de control la qual s’implementa juntament al datapath per a completar el funcionament del processador. Una vegada el disseny es complert, es verifica que el seu funcionament sigui correcte i posteriorment es sintetitza i s’implementa, de manera que es pugui assegurar que es físicament viable i apte per a la placa seleccionada. En este trabajo de final de grado se diseña e implementa, usando el lenguaje VHDL, el núcleo de un microcontrolador con el conjunto de instrucciones RISC-V, concretamente el conjunto base RV32I. El objetivo es crear un microprocesador capacitado para el mundo laboral, pues el conjunto de instrucciones es comercial y de uso libre y gratuito y la placa usada para la implementación del diseño tiene unas características decentes, y con un nivel de complejidad apto para poder trabajarlo en universidades u otros estudios relacionados con la electrónica digital. Para ello, se ha llevado a cabo una búsqueda de información necesario sobre el lenguaje, conjunto de instrucciones y la teoría que se trabaja, se estudia el listado de instrucciones que se deben ejecutar, se diseña el datapath, que es el esquema principal del diseño y, por último, la unidad de control la cual se implementa junto al datapath para completar el funcionamiento del procesador. Una vez el diseño esta completado, se verifica que su funcionamiento sea correcto y posteriormente se sintetiza y se implementa, de manera que se puede asegurar que es físicamente viable y apto para la placa seleccionada. In this bachelor’s thesis the core of a microcontroller is designed and implemented, using the language VHDL, with the instruction set RISC-V, specifically the base set RV32I. The objective is to create a microprocessor capable for working with it, since the instruction set is commercial and of open and free use and the board used for the implementation of the design have a decent characteristic, and with a suitable complexity level for working it in university or another digital electronic related studies. In order to achieve it, it’s been conducted a necessary information research about the language, the instruction set and the theory that it’s being working with, it’s studied the list of instructions that are going to be executed, the datapath is designed, that is the principal scheme of the design, and, lastly, the control unit is implemented next to the datapath for completing the processor operating. Once the design is completed, the correct operation is verified and afterwards is synthetized and implemented, to secure that is physically feasible and suitable for the selected board.

El presente documento es producto de las guías proporcionadas a los estudiantes de la materia Interfaces al PC, de Ingeniería Electrónica de la Universidad Santo Tomás, como complemento de sus clases, con el fin de afianzar los conocimientos básicos de programación, y, de entregar nuevos conocimientos acerca del Lenguaje de programación C. Con esta guía se lleva al estudiante paso a paso en los primeros apartes por medio de ejemplos y explicaciones, poco a poco se le induce a buscar por sí mismo las respuestas, se le dan ejemplos para que los analice. En la actualidad el Lenguaje C ya no es exclusivo de programadores de computadoras de escritorio, este lenguaje se ha extendido al mundo de los microcontroladores, de allí la importancia del manejo de este lenguaje, y en especial de sus modos e instrucciones básicas pertenecientes al ANSI, por ello debe ser claro que este documento está orientado a ingenieros electrónicos. En la actualidad el Lenguaje C está muy adelantado para las aplicaciones de computadoras de escritorio, programación visual, programación orientada a objetos, inclusive en las plataformas de desarrollo más actuales como .NET, e (e++/e#) siguen siendo implementados. Pero el ingeniero electrónico que desea obtener control de la programación de microcontroladores en Lenguaje e debe remontarse a lo básico, lo que para muchos ya es obsoleto, pero que en el contexto de microcontroladores es lo que marca la parada, e ANSI. La idea de este documento no es frenar el conocimiento sobre los sistemas de desarrollo actuales sobre PC, por el contrario, es preparar al estudiante de Ingeniería Electrónica para el manejo del lenguaje y modo de programación al cual se enfrentará con sistemas de microcontroladores, y darle bases suficientes para que pueda progresar sobre ambientes de desarrollo más actuales. This document is a product of the guides provided to the students of the subject PC Interfaces, of Electronic Engineering of the University Santo Tomás, as a complement of their classes, in order to strengthen the basic knowledge of programming, and, to deliver new knowledge about the C programming language. With this guide the student is taken step by step in the first sections by means of examples and explanations, little by little it is induced to look for the answers by itself, examples are given to him so that it analyzes them. Nowadays, the C language is no longer exclusive of desktop computer programmers, this language has extended to the world of microcontrollers, hence the importance of handling this language, and especially its modes and basic instructions belonging to ANSI, so it should be clear that this document is oriented to electronic engineers. At present, the C language is very advanced for the applications Desktop programming, visual programming, object-oriented programming, even on the latest development platforms such as .NET, and (e++/e#) are still implemented. But the electronic engineer who wants to gain control of microcontroller programming in e Language must go back to the basics, which for many is already obsolete, but in the context of microcontrollers is what marks the stop, e ANSI. The idea of this document is not to stop the knowledge about the current development systems on PC, on the contrary, it is to prepare the student of Electronic Engineering for the handling of the language and programming mode to which he will be faced with systems of microcontrollers, and to give him sufficient bases so that he can progress on more current development environments.

En la última década han sido grandes y numerosos los avances realizados en el campo de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Estos avances fueron impulsados inicialmente gracias al descubrimiento de que la capacidad para el cálculo matricial que tienen las GPUs podía aplicarse en el entrenamiento de modelos de aprendizaje profundo, de forma que modelos que hubieran tardado semanas en entrenarse a principios de la década ahora se pueden entrenar en cuestión de horas, a lo que se añadió la revolución que supone el cloud computing, que permite trasladar la ejecución de los modelos de aplicaciones de aprendizaje automático a grandes centros de computación. Esta nueva realidad ha permitido la creación de modelos de aprendizaje automático cada vez más grandes y complejos, capaces de aportar soluciones a problemas que podrían resultar impensables en el pasado. Aun así, en la segunda mitad de la última década se han detectado situaciones donde sería muy beneficioso poder ejecutar modelos de aprendizaje automático en dispositivos de potencia computacional reducida sin tener que recurrir al uso de los centros de computación antes mencionados, de forma que el paradigma cambia de intentar únicamente conseguir que los modelos tengan el mayor grado de acierto a intentar maximizar la eficacia de los modelos a la vez que se minimizan los recursos necesarios para ejecutarlos. TinyML es la máxima expresión de este cambio de paradigma. TinyML es un campo de rápido crecimiento dentro de las tecnologías de aprendizaje automático, que incluye algoritmos, hardware y software capaces de realizar análisis de datos provenientes de sensores presentes en un microcontrolador, en el mismo dispositivo que tiene los sensores, con un consumo energético extremadamente reducido. Este tipo de aplicaciones permiten utilizar técnicas de aprendizaje automático en gran número de nuevas situaciones aun por explorar, pero debido a que se trata de una tecnología de reciente popularización la información relativa a la misma es muy limitada. Este trabajo tiene el objetivo que documentar y analizar el proceso de creación de aplicaciones TinyML y aportar información sobre que decisiones se pueden tomar durante su desarrollo y sus consecuencias, además de evaluar la eficacia real de este tipo de aplicaciones una vez desplegadas. La información resultante de esta investigación servirá para que nuevos desarrolladores interesados en esta tecnología puedan aprender a usarla de forma adecuada y dispongan de datos suficientes para tomar decisiones informadas a lo largo del desarrollo de este tipo de aplicaciones. In the last decade there have been great and numerous advances made in the field of artificial intelligence and machine learning. These advances were initially driven by the discovery that GPUs' matrix computing capabilities could be applied in deep learning model training, so models that would have taken weeks to train at the beginning of the decade can now be trained in a matter of hours, and the revolution brought by cloud computing, which makes it possible to transfer the execution of machine learning application models to large computing centers. This new reality has allowed the creation of increasingly large and complex machine learning models, capable of providing solutions to problems that might have been unthinkable in the past. Even so, at the second half of the last decade, people started to notice situations where it would be very beneficial to be able to run machine learning models on devices with reduced computational power without having to resort to the use of the aforementioned computing centers. This changed the paradigm from only trying to get models with the highest accuracy, to instead trying to maximize the accuracy of the models while minimizing the resources required to run them. TinyML is the ultimate expression of this paradigm shift. TinyML is a rapidly growing field within machine learning technologies, which includes algorithms, hardware, and software capable of performing data analysis from sensors present in a microcontroller, in the same device that has said sensors, with extremely low energy consumption. This type of application allows the use of machine learning techniques for many new situations yet to be explored, but due to the fact that it is a recently popularized technology, the information related to it is very limited. The objective of this project is to document and analyze the process of creating TinyML applications and provide information on what decisions can be made during their development and the consequences of those decisions, in addition to evaluating the real effectiveness of this type of applications once deployed. The information resulting from this research will shall be used by developers interested in this technology, so that they can learn to use it properly and have enough data to make informed decisions throughout the development of this type of applications.

El objetivo general de este trabajo de fin de grado es desarrollar el diseño de un innovador sistema de gestión de baterías conocido por sus siglas en inglés BMS (Battery Management System). En concreto, se incluye el diseño tanto del hardware como del software pensado para controlar Battery Packs de celdas de ion de litio (Li-ion) en diferentes configuraciones de voltaje y capacidad. Las diferentes configuraciones se consiguen con un diseño modular que consiste en la unión de packs elementales de celdas, que son los Battery Packs más simples que se podrán formar con este sistema. Los elementos principales de hardware utilizados son un chip que monitoriza 6 celdas y un microcontrolador que funciona como host y se comunica con el chip vía UART. El diseño del software abarca todo el código necesario para la comunicación del microcontrolador con el chip, de los diferentes microcontroladores entre ellos y de los sensores externos conectados directamente a los hosts. Para la comunicación entre packs elementales, se ha diseñado un chasis que permite implementar la unión serie de hasta 64 dispositivos mediante la inclusión de un puerto de comunicación en conexión daisy chain. Finalmente, se han testeado los diferentes diseños para mejorar todos los aspectos necesarios y proceder a la fabricación de un prototipo avanzado final. L’objectiu general d’aquest treball de fi de grau és desenvolupar el disseny d'un innovador sistema de gestió de bateries conegut per les seves sigles en anglès BMS (Battery Management System). En concret, s’inclou el disseny tant del hardware com del software pensat per controlar Battery Packs de cel·les d'ió de liti (Li-ion) en diferents configuracions de voltatge i capacitat. Les diferents configuracions s’aconseguiran amb un disseny modular que consistirà en la unió de packs elementals de cel·les, que seran els Battery Packs més simples que es podran formar amb aquest sistema. Els elements principals de hardware utilitzats són un xip que monitorarà 6 cel·les i un microcontrolador que funciona com a host i es comunica amb el xip via UART. El disseny del software abasta tot el codi necessari per a la comunicació del microcontrolador amb el xip, dels diferents microcontroladors entre ells i dels sensors externs connectats directament als hosts. Per la comunicació entre packs elementals s’ha dissenyat un xassís que permet implementar la unió sèrie de fins a 64 dispositius mitjançant la inclusió d’un port de comunicació en connexió daisy chain. Finalment, s’han testejat els diferents dissenys per tal de millorar tots els aspectes necessaris i procedir a la fabricació d’un prototip avançat final. The general objective of this bachelor’s thesis is to develop the design of an innovative battery management system known by its acronym in English BMS (Battery Management System). Specifically, it includes the design of both the hardware and the software to control Battery Packs of lithium ion (Li-ion) cells in different voltage and capacity configurations. The different configurations will be achieved with a modular design consisting of the union of elementary cell packs, which will be the simplest Battery Packs that can be formed with this system. The main hardware elements used are a chip that will monitor 6 cells and a microcontroller that works as a host and communicates with the chip via UART. The software design contains all the code necessary for the communication of the microcontroller with the chip, of the different microcontrollers between them and of the external sensors connected directly to the hosts. A chassis that allows communication between elementary packs has been designed to be able to implement the serial connection of up to 64 devices by including a communication port in a daisy chain. Lastly, the different designs have been tested to improve all the necessary aspects and proceed to manufacture a final advanced prototype.

A la present memoria es recopila el diseny d’un sistema de gestió domòtica per una vivenda, enfocada en l’estalvi energètic d’aquesta. El diseny d’aquest sistema está basat en un microcontrolador Atmel, el qual s’ha programat mitjançant l’entorn de desenvolupament d’Arduino, on es realitza el diseny de dos prototips: un prototip es basa en una PBC amb el microcontrolador esmentat anteriormente, que mostrarà el 100% de les funcionalitats del sistema; i un segon prototip de proves, basat en una placa Arduino UNO. Cal destacar que el primer prototip esmentat es adaptable en el nombre de entrades i sortides, a més de les funcionalitats en funció de les necessitats de la vivienda on s’instal·larà. Per aconseguir aquest estalvi energètic, s’han plantejat una serie de funcionalitats, entre les cuals es troba l’apertura i tancament depersianes en funció de la lluminositat de l’exterior; detectors de presencia per al control de la llum; un interruptor centralitzat per aturar totes les llums de la casa; la monitorització de la positició de les finestres en cas de tenir encès un sistema de climatització, a més de la mesura de la temperatura; la programación d’encès de certs endolls de la casa, activant-se en el momento que desitgi l’usuari; i, finalmente, la mida de la potencia consumida per poder contrastar el que s’está consumint amb el límit de potencia contractat. En la presente memoria se recopila el diseño de un sistema de gestión domótica para una vivienda, enfocada en el ahorro energético de esta. El diseño de este sistema se ha hecho basándose en un microcontrolador Atmel, el cual ha sido programado mediante el entorno de desarrollo Arduino, donde se realiza el diseño de dos prototipos: un prototipo en la cual se diseña la PCB con el microcontrolador mencionado anteriormente, que implementará el 100% de las funcionalidades propuestas; y un segundo prototipo de pruebas basado en una placa Arduino UNO R3. Cabe destacar que el primer prototipo mencionado es adaptable en el número de entradas y salidas, además de las funcionalidades en función de las necesidades que plantee la vivienda donde va a ser instalado. Para conseguir este ahorro energético, se ha planteado una serie de funcionalidades, entre las cuales se encuentra la apertura y cierre de las persianas en función de la luminosidad exterior, detectores de presencia para el control de la luz, un interruptor centralizado para el apagado de todas las luces de la casa, la monitorización de la posición de las ventanas en caso de tener un sistema de climatización encendido, además de la medición de la temperatura; la programación de los enchufes de electrodomésticos, los cuales se activan a la hora que decida el usuario; y finalmente la medición de la potencia para que se pueda contrastar su valor en un momento determinado con el del límite de potencia contratado. The present memoir compiles the design of a domotic management system for a house, focused on energy savings. The desing of the system is based on an Atmel microcontroles, programmed with Arduino languaje. There are two prototypes: the first one presents all the functionalities commented above which will include a PCB layout, while the second one is prototype meant for demonstrations and will be based on an Arduino UNO. The first prototype mentioned above will be adaptable in the number of inputs and outputs, as well as the number and type of functionalities, depending on the necessities of the house where it will be installed. To acomplish this energy saving, the system comes with a series of functions which includes the opening and closing of shutters depending on the outside brightness, movement-controled lights, a centralized switch to turn off all the lights int he house, the monitoring of the position of the Windows when the A/C or heater is on, aswell as the measure of temperature, a scheduled activation of certain sockets in the house, and finally the measurement of the power consumed in one instant, to prevent surpassing the máximum power limit.

Títol alternatiu emprat a la intranet docent de l'EPSEVG: "Control de levitación por flujo de aire" El projecte actual tracta sobre el disseny i muntatge d’una maqueta destinada a la implementació de diferents controls amb caràcter educacional i/o d’investigació. La funcionalitat de la maqueta es la levitació d’una esfera de poliestirè expandit en l’interior d’un tub de metacrilat mitjançant l’acció de un o dos ventiladors, situats als extrems del tub, per posteriorment poder realitzar controls de posició i velocitat. Aquest projecte se situa en el context actual, davant la gran quantitat de maquetes educacionals destinades al disseny de controls que es troben actualment en el mercat, i las poques destinades a la levitació per flux d’aire. L’objectiu es oferir una plataforma d’aprenentatge i d’assaig completa i versàtil. Així doncs, es comença dissenyant i muntant tota la part Hardware relacionada amb els circuits i tots els elements necessaris per al funcionament de la maqueta. Posteriorment, es dissenya i imprimeixen les peces 3D que son l’estructura contenidora de tots els components electrònics, el xassís de la maqueta. Una cop finalitzat tot el muntatge i tenint la maqueta operativa, s’obté un model empíric sobre el qual es dissenyen diferents controls, utilitzant només un ventilador o utilitzant els dos. Aquests controls es programen sobre un microcontrolador i s’apliquen en la maqueta para definir la robustesa i l’estabilitat de la plataforma educacional dissenyada i muntada. A continuació, es comparen els resultats obtinguts de las simulacions amb els obtinguts sobre la maqueta ja muntada, i es conclou quins controls son els que donen millors resultats, per al sistema amb un o dos ventiladors. Para finalitzar, s’extreuen diferents conclusions sobre el projecte i es proposen futures línies de treball per continuar amb la millora i potenciar-ne el seu ús. El presente proyecto trata sobre el diseño y montaje de una maqueta destinada al desarrollo e implementación de distintos controles con carácter educacional y/o de investigación. La funcionalidad de la maqueta es la levitación de una esfera de poliestireno expandido en el interior de un tubo de metacrilato mediante la acción de uno o dos ventiladores, situados en los extremos del tubo, para posteriormente poder realizar controles de posición y velocidad con la misma. Este proyecto se sitúa en el contexto actual, ante la gran cantidad de maquetas educacionales destinadas al diseño de controles que se encuentran actualmente en el mercado, y las pocas destinadas a la levitación por flujo de aire. El objetivo es ofrecer una plataforma de aprendizaje y ensayo completa y versátil. Así pues, se empieza diseñando y montando toda la parte Hardware relacionada con la circuitería y todos los elementos necesarios para el funcionamiento de la maqueta. Posteriormente, se diseñan e imprimen las piezas 3D que son la estructura contenedora de todos los componentes electrónicos, el chasis de la maqueta. Una vez finalizado todo el montaje y teniendo la maqueta operativa, se obtiene un modelo empírico sobre el cuál se diseñan distintos controles, utilizando solamente un ventilador o utilizando ambos. Dichos controles se programan sobre un microcontrolador y se aplican en la maqueta para definir la robustez y la estabilidad de la plataforma educacional diseñada y montada. A continuación, se comparan los resultados obtenidos de las simulaciones con los obtenidos sobre la maqueta ya ensamblada, y se concluye qué controles son los que dan mejores resultados, para el sistema con uno o dos ventiladores. Para finalizar, se extraen diferentes conclusiones sobre el proyecto y se proponen futuras líneas de trabajo para seguir con la mejora y potenciar su utilización. This project deals with the design and assembly of a model for the development and implementation of different controls with an educational and / or research nature. The functionality of the model is the levitation of an expanded polystyrene sphere inside a methacrylate tube through the action of one or two fans, located at the ends of the tube, to later be able to carry out position and speed controls with it. This project is situated in the current context, given the large number of educational models for the design of controls that are currently on the market, and the few for levitation by air flow. The goal is to offer a comprehensive and versatile learning and testing platform. Thus, it begins by designing and assembling all the Hardware related to the circuitry and all the elements necessary for the operation of the model. Subsequently, the 3D pieces that are the container structure of all the electronic components, the chassis of the model, are designed and printed. Once all the assembly is finished and the model is operational, an empirical model is obtained on which different controls are designed, using only one fan or using both. These controls are programmed on a microcontroller and applied to the model to define the robustness and stability of the educational platform designed and assembled. Next, the results obtained from the simulations are compared with those obtained on the already assembled model, and it is concluded which controls are the ones that give the best results, for the system with one or two fans. Finally, different conclusions are drawn about the project and future lines of work are proposed to continue with the improvement and enhance its use.

In this project, the feasibility of using image-based technologies for location systems for autonomous ground vehicles has been analysed. A system based on a camera installed on a robotic mount has been developed in the environment offered by ROS. Given the state of each of the mount joints, it is possible to find the position of the camera in the real world coordinate frame. The vehicle would have an ArUco family fiducial marker installed on the chassis, which would allow the relative position between the vehicle and the camera to be found. With this information, the position of the vehicle in the real world coordinate frame could be estimated. The results obtained in the simulation of this system lead to the conclusion that the use of image-based technologies is viable for this type of application. En este proyecto se ha analizado la viabilidad del uso de tecnologías basadas en imagen para sistemas de localización para vehículos terrestres autónomos. Para ello se ha desarrollado en el entorno ofrecido por ROS un sistema basado en una cámara instalada en una rótula robótica. Dado el estado de cada una de las articulaciones de la rótula, es posible encontrar la posición de la cámara en sistema de referencia del mundo real. El vehículo llevaría instalado en el chasis un marcador fiducial de la familia ArUco, lo que permitiría encontrar la posición relativa entre el vehículo y la cámara. Con esta información se podría estimar la posición del vehículo en el sistema de referencia del mundo real. Los resultados obtenidos en la simulación de este sistema llevan a concluir que el uso de tecnologías basadas en imagen es viable para este tipo de aplicaciones. En aquest projecte s'ha analitzat la viabilitat de l'ús de tecnologies basades en imatge per a sistemes de localització per a vehicles terrestres autònoms. Per a això s'ha desenvolupat en l'entorn ofert per ROS un sistema basat en una càmera instal·lada en una ròtula robòtica. Donat l'estat de cadascuna de les articulacions de la ròtula, és possible trobar la posició de la càmera en sistema de referència del món real. El vehicle portaria instal·lat en el xassís un marcador fiducial de la família ArUco, el que permetria trobar la posició relativa entre el vehicle i la càmera. Amb aquesta informació es podria estimar la posició del vehicle en el sistema de referència del món real. Els resultats obtinguts en la simulació d'aquest sistema porten a concloure que l'ús de tecnologies basades en imatge és viable per a aquest tipus d'aplicacions.

Microcontrollers are programmable integrated circuits whose function is to automate processes and process information within a given application. Because they are programmable, they can be found in various electronic devices from the most common ones in daily life such as computers, tablets, smartphones, etc. to others with more complex functions that are part of smart buildings and cities, industrial processes or the aeronautical industry, for example. Microcontrollers are made up of several blocks that perform a specific task. The essential blocks are the central processing unit (CPU), which is responsible for processing and executing the instructions stored in memory. The memory where the instructions executed by the CPU and volatile elements such as variables or data are stored. And the peripherals that are hardware resources integrated within the same chip that can operate simultaneously with the CPU and also allow interaction with the outside. This project is aimed at studying the effect of temperature on the energy consumption of a commercial microcontroller and one of its peripherals, the timer. To this end, a thermal chamber will be available where the device will be introduced and various experiments will be carried out to measure its consumption. Finally, the results will be compared and conclusions will be drawn on the effects of temperature on the power consumption.

[ES] En este documento se muestra el diseño e implementación de una red de sensores inalámbricos (WSN) para monitorizar las aulas del edificio de la escuela técnica superior de ingeniería de Telecomunicaciones de la UPV. Para ello se van a utilizar sensores de temperatura e iluminación para controlar que las aulas tengan sus ventanas cerradas y se haya apagado las luces al final del día, lo que facilitará el trabajo del conserje de la escuela. El objetivo del proyecto es que los parámetros de cada aula puedan ser visualizados en el monitor del conserje en tiempo real, para que este pueda acudir al aula afectada y apagar las luces o cerrar las ventanas. Esta red inalámbrica está compuesta por varios nodos sensores y un nodo maestro. Para implementar esta red se analizan varios escenarios además de los materiales seleccionados que se van a utilizar (principalmente: microcontroladores, transceptores, sensores) intentando ofrecer un bajo consumo energético, que es un factor clave para aplicaciones IoT., [EN] This document shows the design and implementation of a wireless sensor network (WSN) to monitor the classrooms of the building of the UPV's telecommunications engineering school. To this end, temperature and lighting sensors will be used to control that the classrooms have their windows closed and the lights turned off at the end of the day, which will facilitate the work of the school's custodian. The objective of the project is that the parameters of each classroom can be visualized on the monitor of the custodian in real time, so that the custodian can go to the affected classroom and turn off the lights or close the windows. This wireless network is composed of several sensor nodes and a master node. To implement this network, several use cases are analyzed in addition to the selected materials to be used (mainly: microcontrollers, transceivers, sensors) trying to offer a low energy consumption, which is a key factor for IoT applications.

En este proyecto se ha desarrollado un prototipo completamente funcional de animatronic. Está implementado desde cero por lo que se detalla desde la fase de diseño hasta su programación incluyendo el proceso de fabricación y electrónica entre otros. El proyecto pretende ser una guía para el desarrollo de futuros robots animatrónicos más complejos por lo que trata de describir el proceso de forma adaptable a otros desarrollos. El sistema esta basado en un microcontrolador de tipo Arduino y el protocolo de comunicación con otros dispositivos es el DMX512. La elección de este protocolo de comunicación se debe a que se trata de un estándar en el mundo de la luminotecnia, un entorno de uso habitual de estos robots. El robot incluye servomotores y diferentes tipos de LED. La fabricación de los componentes mecánicos se ha llevado a cabo principalmente mediante impresión 3D tras su modelado empleando Solidworks. Finalmente se realizan las pruebas pertinentes y se estudia cómo implementar este tipo de robots en entornos reales.

En aquest projecte es pretén dissenyar i construir una maqueta formada per peces de LEGO que simula una línia de producció controlada mitjançant un PLC i visualitzada en un SCADA a temps real. Aquest PLC obté les dades de l’estat dels diferents processos mitjançant la comunicació amb microcontroladors Arduino. Els diferents microcontroladors contenen els sensors i actuadors distribuïts pels processos de la maqueta. Tots els plànols elèctrics realitzats estan adjunts a aquest document. El disseny de la maqueta s’ha realitzat mitjançant el software LEGO Digital Designer, els plànols elèctrics s’han dissenyat mitjançant el software EPLAN. La programació dels diferents microcontroladors Arduino s’han executat mitjançant el software Arduino IDE. La programació del PLC i de la visualització SCADA s’ha realitzat mitjançant el software de Siemens TIA PORTAL. A més a més, es pretén optimitzar la producció gràcies a l’anàlisi de dades obtingudes en un informe d’històrics d’alarmes que s’emmagatzemen. El projecte s’ha realitzat en parella simulant un equip de treball com el que es dur a terme en una empresa. En este proyecto se pretende diseñar y construir una maqueta formada por piezas de LEGO que simula una línea de producción controlada por un PLC y visualizada en un SCADA a tiempo real. Este PLC obtiene los datos del estado de los diferentes procesos mediante la comunicación con microcontroladores Arduino. Los diferentes microcontroladores contienen los sensores y actuadores distribuidos por los procesos de la maqueta. Todos los planos eléctricos realizados están adjuntos en este documento. El diseño de la maqueta se ha realizado mediante el software LEGO Digital Designer, los planos eléctricos se han diseñado mediante el software EPLAN. La programación de los diferentes microcontroladores Arduino se ha ejecutado mediante el software Arduino IDE. La programación del PLC y de la visualización SCADA se ha realizado mediante el software de Siemens TIA Portal. Además, se pretende optimizar la producción gracias al análisis de datos obtenidos en un informe de históricos de alarmas que se almacenan. El proyecto se ha realizado en pareja simulando un equipo de trabajo como el que se efectúa en una empresa. This project aims to design and build a model made up of LEGO pieces that simulates a production line controlled by a PLC and visualized in a SCADA in real time. This PLC obtains the data of the state of the different processes through communication with Arduino microcontrollers. The different microcontrollers contain the sensors and actuators distributed by the processes of the model. All electrical drawings made are attached to this document. The design of the model has been made using the LEGO Digital Designer software, the electrical plans have been designed using the EPLAN software. The programming of the different Arduino microcontrollers has been carried out using the Arduino IDE software. The programming of the PLC and the SCADA visualization has been carried out using the Siemens TIA Portal software. In addition, it is intended to optimize production thanks to the analysis of data obtained in a report of historical alarms that are stored. The project has been carried out in pairs simulating a work team like the one carried out in a company.

El objetivo del presente proyecto es el de desarrollar un vehículo controlado remotamente por una aplicación de escritorio instalada en una computadora. Tanto el vehículo como la computadora están conectados a una misma red WiFi y la comunicación está basada en un protocolo cliente-servidor donde el vehículo es el servidor. Para controlar el vehículo se hace el envío de una fotografía y un mapa de ultrasonidos desde el vehículo a la computadora, un operario decide que orden tomar y se envía la orden de vuelta. El mapa ultrasónico se hace moviendo el sensor de ultrasonidos en diferentes grados y tomando muestras. Sobre el vehículo hay una placa de Arduino Mega 2560 que tiene la función de recibir las señales necesarias para enviar a la computadora o para mejorar la funcionalidad. Los actuadores son también controlados por este microcontrolador. La aplicación de escritorio se ha programado en lenguaje Java utilizando el programa Netbeans 8.2. En el presente documento se expondrá la viabilidad del sistema apoyándose en pruebas realizadas a los dispositivos más significantes como son el control de movimiento, el sensor de ultrasonidos y la cámara. L'objectiu d'aquest projecte és el de desenvolupar un vehicle controlat remotament per una aplicació d'escriptori instal·lada en un ordinador. Tant el vehicle com l'ordinador estan connectats a una mateixa xarxa WiFi i la comunicació està basada en un protocol client-servidor on el vehicle és el servidor. Per controlar el vehicle es fa l'enviament d'una fotografia i un mapa d'ultrasons des del vehicle a l'ordinador, un operari decideix que ordre prendre i s'envia l'ordre de tornada. El mapa ultrasònic es fa movent el sensor d'ultrasons en diferents graus i prenent mostres. Sobre el vehicle hi ha una placa d'Arduino Mega 2560 que té la funció de rebre els senyals necessaris per enviar a l'ordinador o per millorar la funcionalitat. Els actuadors són també controlats per aquest microcontrolador. L'aplicació d'escriptori s'ha programat en llenguatge Java utilitzant el programa Netbeans 8.2. En el present document s'exposarà la viabilitat de sistema recolzant-se en proves realitzades als dispositius més significants com són el control de moviment, el sensor d'ultrasons i la càmera. The aim of this project is to develop a vehicle controlled remotely by a desktop application installed in a computer. Both, the vehicle and the computer are connected to the same WiFi network and the communication is based on a server-client protocol were the vehicle is the server. To control the vehicle a picture and an ultrasonic map are sent from the vehicle to the computer, the operator make a decision and send the movement orders back. The ultrasonic map is made by moving the ultrasonic sensor at different angles and getting a sample. On the vehicle there is an Arduino Mega 2560 card whose function is to receive all the necessary signals to be sent to the computer or to improve its functionality. The control of the actuators is also done by this microcontroller. The desktop application has been programmed in Java language by using the software Netbeans 8.2. In the current document will be exposed the feasibility of the system supported by tests to the different significant devices, such as the motion control, the ultrasonic sensor and the camera.

This thesis consists in designing the software and hardware of a force measurement system that communicates via Bluetooth with an external device. The Bluetooth connection allows to monitor the data in a mobile application. The nRF52832 microcontroller is used in the project. Manufactured by Nordic Semiconductors and formed by an ARM Cortex M4 CPU, is developed to ensure a Bluetooth Low Energy (BLE) connection. This controller is integrated with an extensometer that measures the analogic input signal, also the analogic to digital conversion system to digitize the input and the power stage that feeds the device via Micro USB connector or a lithium battery. Esta tesis consiste en diseñar el software y el hardware de un sistema de medida de fuerza que se comunica por Bluetooth con un dispositivo externo. La conexión vía Bluetooth permite monitorizar los datos en una aplicación móvil. Se utiliza el microcontrolador nRF52832 fabricado por Nordic Semiconductors, formado por un ARM Cortex M4 CPU y que se ha desarrollado para garantizar una conexión Bluetooth de Baja Energía (BLE). Este microcontrolador se integra junto con un extensómetro que mide la señal analógica, el sistema de conversión analógico-digital para digitalizar la señal y, la etapa de potencia que alimenta el dispositivo a través de un conector Micro USB i/o una batería de litio. Aquesta tesis consisteix en dissenyar el software i el hardware de un sistema de mesura de força que es comunica mitjançant Bluetooth amb un dispositiu extern. La connexió via Bluetooth permet monitoritzar les dades en una aplicació mòbil. S'utilitza el microcontrolador nRF52832 fabricat per Nordic Semiconductors, format per un ARM Cortex M4 CPU i que s'ha desenvolupat per garantir una connexió Bluetooth de Baixa Energia (BLE). Aquest microcontrolador s'integra amb un extensòmetre que mesura la senyal analògica, el sistema de conversió analògic-digital per digitalitzar la senyal i la etapa de potència que alimenta el dispositiu a través d'un connector Micro USB i/o una bateria de liti.

Los rastreadores de personas, animales y objetos, y en particular de vehículos, basados en la tecnología GPS están generando un mercado importante con unas previsiones de volumen total de negocio de unos 2.530 M$ en el año 2023, y con un crecimiento anual medio de 11.9%. Cada vez existe más oferta aplicada al seguimiento de vehículos y con funcionalidades más diversas, entre las que podemos destacar la gestión de flotas y el seguimiento de vehículos para la detección de robos. Estos dispositivos combinan distintas tecnologías de telecomunicaciones, así como diversas aplicaciones informáticas para su control, manejo y para la obtención del máximo de información referente a la trayectoria geográfica y otros eventos que el vehículo está experimentando. En este TFG se va a estudiar, desde un punto de vista funcional y tecnológico, los distintos tipos de rastreadores existentes en el mercado, en especial aquellos que se enfocan en la detección de sustracciones de vehículos y en el establecimiento de su seguimiento, mediante radio, para su posterior recuperación. El alcance del proyecto se completa con la generación de unas especificaciones de un producto que pueda competir con la oferta existente en el mercado, con el diseño conceptual de un sistema completo de dispositivo con estas prestaciones, así como con el diseño detallado y puesta en marcha de un primer prototipo demostrador de la arquitectura y de las tecnologías seleccionadas, basado en una plataforma de desarrollo electrónico tipo Arduino o similares. People, animals and objects trackers - and in particular vehicles trackers - based on GPS technology are generating an important business, with forecasts by the year 2023 of total revenue of about 2,530 M $, and with an average annual growth of 11.9% Everyday there is more offer applied to vehicle tracking and with more diverse functionalities, among which we can highlight fleet management and vehicle tracking for theft detection. These devices combine different telecommunication technologies, as well as various computer applications for their control, handling and in order to obtain the maximum information regarding the geographical trajectory and other events that the vehicle is experiencing. This TFG will study, from a functional and technological point of view, the different types of trackers in the market, especially those that are focused on the detection of vehicle subtractions and the establishment of their monitoring, by radio technologies, for later recovery. The scope of the project is completed with the generation of specifications of a product that can compete with the existing offer in the market, with the conceptual design of a complete device system with these benefits, as well as with the detailed design and startup of a demonstration prototype of the selected architecture and technologies, based on an Arduino or similar electronic prototyping development platform. Els rastrejadors de persones, animals i objectes, i en particular de vehicles, basats en la tecnologia GPS estan generant un mercat important amb unes previsions de volum total de negoci d'uns 2.530 M$ l'any 2023, i amb un creixement anual mitjà de 11.9%. Cada vegada existeix més oferta aplicada al seguiment de vehicles i amb funcionalitats més diverses, entre les quals podem destacar la gestió de flotes i el seguiment de vehicles per a la detecció de robatoris. Aquests dispositius combinen diferents tecnologies de telecomunicacions, així com diverses aplicacions informàtiques per al seu control, maneig i per a l'obtenció del màxim d'informació referent a la trajectòria geogràfica i altres esdeveniments que el vehicle està experimentant. En aquest TFG s'estudiarà, des d'un punt de vista funcional i tecnològic, els diferents tipus de rastrejadors existents en el mercat, especialment aquells que s'enfoquen en la detecció de sostraccions de vehicles i en l'establiment del seu seguiment, mitjançant radi, per a la seva posterior recuperació. L'abast del projecte es completa amb la generació d'unes especificacions d'un producte que pugui competir amb l'oferta existent en el mercat, amb el disseny conceptual d'un sistema complet de dispositiu amb aquestes prestacions, així com amb el disseny detallat i posada en marxa d'un primer prototip demostrador de l'arquitectura i de les tecnologies seleccionades, basat en una plataforma de desenvolupament electrònic tipus Arduino o similars.

Se buscó determinar si la aplicación de sistemas embebidos en la ejecución de un algoritmo de medición de parámetros internos como la hipovigilancia y fatiga en un sistema avanzado de asistencia del conductor puede reemplazar el uso de computadoras comerciales. Lo anterior con el objetivo puntual de lograr una reducción en los costos de implementación de estas tecnologías contribuyendo de manera directa en la masificación comercial de estos sistemas en el mercado local. En el desarrollo de este trabajo se realizó un análisis de contexto para determinar las características de selección de los sistemas embebidos más idóneos para su posterior implementación en un modelo de pruebas., It was sought to determine if the application of embedded systems in the execution of an algorithm for measuring internal parameters as such as hypovigilance and fatigue in an advanced driver assistance system can replace the use of high-performance commercial computers. The above with the specific objective of achieving a cost reduction of implementing these technologies contributing directly to the commercial massification of these systems in the local market., Maestría, Magíster en Ingeniería Electrónica

Microcontrollers are integrated circuits based on a programmable processor. We can find them in many devices, such as those we use in our daily lives: televisions, computers, smartphones, etc. and in those that are used in more technical sectors: intelligent buildings, automation of industrial processes or even in the aeronautical industry. Microcontrollers are basically formed by the Central Processing Unit (CPU), which is the heart of the microcontroller and is responsible for processing and executing the instructions to develop a specific task, the memory, where all the instructions that the CPU can execute are stored , and the peripherals, which are hardware resources integrated in the microcontroller and that allow it to interact with the outside. One of these peripherals is the digital timer, whose function is to count values over a period of time using a reference frequency. These values can be captured when a certain event occurs and can even be compared with other values. In this final degree project, a commercial microcontroller that meets certain characteristics will be selected and a study of the energy consumption of the integrated timer will be carried out. To do this, it will be necessary a process of apprenticeship of the operation and characteristics of the microcontroller and also to learn the software developer of the microcontroller with which an application will be developed to be able to propose various scenarios in which the consumption of the timer will be measured. Once these measurements have been made, an analysis of these results will be made and they will be compared with the values provided by the manufacturer. After that, conclusions will be drawn that can help to optimize the consumption of microcontrollers in real applications. Los microcontroladores son circuitos integrados basados en un procesador programable. Podemos encontrarlos en muchos dispositivos, tanto en aquellos que utilizamos en nuestra vida diaria: televisiones, ordenadores, teléfonos inteligentes, etc. como en aquellos que se utilizan en sectores más técnicos: edificios inteligentes, automatización de procesos industriales o incluso en la industria aeronáutica. Los microcontroladores están formados básicamente por la Unidad Central de Procesamiento (CPU), que es el corazón del microcontrolador y se encarga de procesar y ejecutar las instrucciones para desarrollar una tarea específica, la memoria, donde se almacenan todas las instrucciones que puede ejecutar la CPU, y los periféricos, que son recursos hardware integrados en el microcontrolador y que le permiten interactuar con el exterior. Uno de estos periféricos es el temporizador digital o timer, cuya función es la de contabilizar unos valores durante un intervalo de tiempo a partir de una frecuencia de referencia. Estos valores podrán ser capturados al ocurrir un determinado evento e incluso podrán ser comparados con otros valores. En este trabajo de final de grado, se seleccionará un microcontrolador comercial que cumpla con unas determinadas características y se realizará un estudio del consumo energético del timer integrado. Para ello, se deberá realizar un aprendizaje del funcionamiento y las características del microcontrolador y del entorno de programación con el cual se desarrollará una aplicación para poder plantear diversos escenarios en los cuales se medirá el consumo del temporizador. Una vez realizadas estas mediciones, se hará un análisis de estos resultados, se compararán con los valores proporcionados por el fabricante y se extraerán unas conclusiones que podrán servir de ayuda a la hora de optimizar el consumo de los microcontroladores en aplicaciones reales.

Aquest document recull el procés de disseny, construcció i programació d’un braç mecànic de sis eixos de llibertat mitjançant un microprocessador de 32 bytes, per realitzar la seva lògica de control, i una APP (Aplicació informàtica), pel seu control remot. Amb aquest objectiu s’ha realitzar estudis sobre el control de motors de continua amb encoder incrementals, la capacitat de càrrega dels motors sobre l’estructura, les equacions del moviment dinàmics i cinemàtic del robot i les bases de programació d’una APP en l’entorn d’Unity amb C#. El prototip final dissenyat s’ha realitzat sobre una estructura d’open source d’Autodesk, i s’ha imprès mitjançant una impressora 3D a més, a aquesta estructura se li ha afegit una pinça pneumàtica com a element terminal. El sistema es controla mitjançant una APP compatible amb els sistemes operatius d’Android i IOS, presents a la majoria dels dispositius mòbils. Mitjançant aquesta APP, es pot moure el robot eix a eix, o donar-li indicant la posició desitjada del element terminal, es a dir, la pinça, mitjançant comunicació Bluetooth. Finalment, s’han elaborat estudis econòmics y mediambientals. Este documento recoge el proceso de diseño, construcción y programación de un brazo mecánico de seis ejes de libertad mediante un microprocesador de 32 bytes, oara realizar su lógica de control, y una APP (Aplicación informática), para su control remoto. Con este objetivo se han realizado estudios sobre el control de motores de continua con encoders incrementales, la capacidad de carga de los motores sobre la estructura, las ecuaciones del movimiento dinámicos y cinemático del robot y las bases de programación de una APP en el entorno de Unity mediante C#. El prototipo final diseñado se ha realizado sobre una estructura open source de Autodesk, y se ha impreso con una impresora 3D, además, a esta estructura se le ha añadido una pinza neumática como elemento terminal. El sistema se controla mediante una APP compatible con los sistemas operativos de Android y IOS, presentes en la mayoría de los dispositivos móviles. Mediante esta APP, se puede mover el robot eje a eje, o indicarle la posición deseada del elemento terminal, es decir, la pinza, mediante comunicación Bluetooth. Finalmente, se han elaborado estudios económicos y medioambientales. This document covers the process of designing, constructing and programming a six-axis mechanical arm using a 32-byte microprocessor, for its logic control, and an APP (Application), for its remote control. To this end, studies have been carried out on the control of continuous motors with incremental encoders, the load capacity of the motors on the structure, the equations of the dynamic and kinematic movement of the robot and the programming bases of an APP in the Unity environament with C#. The final prototype designed was made on an open source mechanical structure from Autodesk, and was printed using a 3D printer, in addition to this structure a pneumatic clamp was added as a terminal element. The system is controlled by an APP compatible with Android and IOS operating systems, present in most mobile devices. Using this APP, you can move the robot axis to axis, or give it by indicating the desired position of the terminal element, the clamp, via Bluetooth communication. Finally, economic and environmental studies have been carried out on the prototype.

Este proyecto está dedicado a estudiar las etapas de diseño y el desarrollo de un sistema de monitorización basado en sensores inteligentes. Para ello nos basamos en la estructura del internet de las cosas (IoT), la llamada tecnología 4.0, la cual hace referencia a todos los dispositivos conectados a internet y entre sí, de los que obtenemos los datos que necesitemos y que podemos visualizar independientemente del lugar en el que nos encontramos. Para desarrollar el sistema necesitamos un microcontrolador, un sensor del cual obtendremos los datos, un programa de base de datos para recoger y procesar la información y un programa de visualización de estos datos

En aquest projecte es realitzarà el disseny, programación i implementación de una estació meteorológica, destinada a la mesura de variables ambientals. Les variables a mesurar siran irradiancia solar, temperatura, humitat, velocitat del vent, dirección del vent i pressió atmosférica. El sistema está dotat de un microcontrolador ESP32 muntat en un mòdul Devkit V1, elegit en base al seu baix preu, potencia de processament, baix consum i la seva integración de tecnología WiFi. Es programarà mitjançant l’Arduino IDE; utilitzant les llibreries corresponents per al seu ús amb aquest microcontrolador. S’utilitzarà el bróker MQTT io.adafruit per la seva interfaç intuitiva, el servei gratuit i la posibilitat de graficar i comprobar les dades rebudes a la mateixa web. El ESP32 es conectarà a aquest bróker i enviarà missatges MQTT periòdicament amb les dades dels sensors a la seva payload. Les dades es guardaran a un NAS DS1515 mitjançant un script de Python, i el seu objectiu consistirà en suscribir-se al bróker MQTT i guardar els missatges rebuts a una base de dades amb format .db al propi NAS. S’usarà l’entorn de programación Anaconda3 en PC per a escriure el programa, que posteriormente s’implementarà al NAS una vegada testejat. El disseny del circuit electrònic es farà mitjançant el software on-line gratuity Easyeda, el·legit per la seva interfaç intuitiva, ser open-source i la seva disponibilitat de llibreries. El circuit final será implementat a una placa de topos. Encara que aquest treball es centra en la recogida de variables climatològiques, la seva estructura pot ser fàcilment aprofitada per projectes que aprofitin la potencia del protocol MQTT per aplicacions de domòtica i sensòrica. En este Proyecto se realizará el diseño, programación e implementación de una estación meteorológica, destinada a la medida de variables ambientales. Las variables a medir serán irradiancia solar, temperatura, humedad, velocidad del viento, dirección del viento y presión atmosférica. El sistema está dotado de un microcontrolador ESP32 montado en un módulo Devkit V1, elegido en base a su bajo precio, potencia de procesamiento, bajo consumo y su integración de tecnología WiFi. Se programará mediante Arduino IDE, usando las librerías correspondientes para su uso con este microcontrolador. Se usará el bróker MQTT io.adafruit por su interfaz intuitiva, su servicio gratuito, y la posibilidad de graficar y comprobar los datos recibidos en la misma web. El ESP32 se conectará a este bróker y enviará mensajes MQTT periódicamente con los datos de los sensores en su payload. Los datos se guardarán en un NAS DS1515 mediante un script de Python, y su cometido consistirá en suscribirse al bróker MQTT y guardar los mensajes recibidos en una base de datos con formato .db en el propio NAS. Se usará el entorno de programación Anaconda3 en PC para escribir el programa, que posteriormente se implementará en el NAS una vez testeado. El diseño del circuito electrónico se hará mediante el software on-line gratuito Easyeda, elegido por su interfaz intuitiva, su gratuidad y su disponibilidad de librerías. El circuito final será implementado en una placa de topos. Aunque este trabajo se centra en la recogida de variables climatológicas, su estructura puede ser fácilmente aprovechada para proyectos que aprovechen la potencia del protocolo MQTT para aplicaciones de domótica y sensórica. In this Project the design, programation and implementation of a meteorologic station destined to the measure of climatologic variables will be done. The variables to measure will be solar irradiance, temperature, humidity, wind speed, wind direction and atmospheric pressure. The sistem is provided of an ESP32 microcontroller mounted in a Devkit V1 module, chosen by its low price, processing power, low power consumption and its integration of WiFi technology. It will be programmed by Arduino IDE, using the appropriate libraries to allow its use for this microcontroller. The MQTT broker io.adafruit will be used for its intuitive interface, its free service, and the possibility to graph and check received data on the its webpage. The ESP32 will connect to this broker and send MQTT messages periodically with the sensor data on its payload. The data will be stored into a NAS DS1515 by a Python script, and its purpose will be to subscribe to the MQTT broker and save received messages into a database with .db format on the NAS itself. The programming environment Anaconda3 will be used in a PC to write the program, which will be implemented to the NAS once tested. The design of the electronic circuit will be done by the online free software Easyeda, chosen by its intuitive interface and the availability of libraries. The final circuit will be implemented on a perfboard. Even though this project will focus on the retrieval of climatologic variables, its structure can be easily taken advantage of for projects that will make use of the strength of the MQTT protocol for applications of domotics and sensorics.

Aquest treball final de grau té com a objectiu el disseny i la programació d'un prototip d'analitzador de xarxes elèctriques trifàsiques de tres fils amb neutre, capaç de mesurar paràmetres elèctrics com els corrents i tensions de fase, factors de potència, així com les potències i energies. A més s'incorporarà un sistema de comunicació mitjançant protocol MODBUS, de manera que es pugui supervisar les dades d'una xarxa elèctrica, amb la finalitat de gestionar l'energia consumida i la generada. El dispositiu està basat en un microcontrolador ARM, col•locat sobre un disseny de circuit imprès que s'encarregarà de condicionar els senyals analògics d'entrada, donar connectivitat als perifèrics, i proporcionar la tensió d'alimentació necessària a les diferents etapes de l'equip. A més de supervisar els paràmetres elèctrics mitjançant una pantalla, el prototip es configurarà perquè funcioni amb un canal de comunicació RS485 amb protocol MODBUS. Este trabajo final de grado tiene como objetivo el diseño y la programación de un prototipo de analizador de redes eléctricas trifásicas de tres hilos con neutro, capaz de medir parámetros eléctricos tales como las corrientes y tensiones de fase, factores de potencia, así como las potencias y energías. Además se incorporar un sistema de comunicación mediante protocolo MODBUS, de manera que se pueda supervisar los datos de una red eléctrica, con la finalidad de gestionar la energía consumida y la generada. El dispositivo está basado en un microcontrolador ARM, colocado sobre un diseño de circuito impreso que se encargará de acondicionar las señales analógicas de entrada, dar conectividad a los periféricos, y proporcionar la tensión de alimentación necesaria a las diferentes etapas del equipo. Además de monitorizar los parámetros eléctricos mediante una pantalla, el prototipo se configurará para que funcione con un canal de comunicación RS485 con protocolo MODBUS. The objective of this final degree project is the design and programming of a three-phase three-wire electrical network analyzer prototype with neutral, capable of measuring electrical parameters such as phase currents and voltages, power factors, as well as powers and energies. In addition, a communication system using the MODBUS protocol will be incorporated, so that the data of an electrical network can be supervised, in order to manage the energy consumed and generated. The device is based on an ARM microcontroller, placed on a printed circuit design that will be in charge of conditioning the input analog signals, giving connectivity to the peripherals, and providing the necessary supply voltage to the different stages of the equipment. In addition to monitoring the electrical parameters through a screen, the prototype will be configured to work with an RS485 communication channel with MODBUS protocol.

[CASTELLÀ] Este proyecto se basa en diseñar e implementar el sistema de registro y gestión de datos de una boya WAVY drifter. Esta boya fue diseñada en un proyecto anterior para estudiar el comportamiento de un captador de energía en un drifter. A lo largo del proyecto, se han añadido elementos y módulos nuevos a la placa electrónica ya existente para mejorar la gestión de datos generados por todo el conjunto de sensores que contiene la boya. El módulo RTC que proporciona la fecha y la hora y el módulo con la tarjeta MicroSD, que gestiona el almacenaje de los datos son los componentes principales añadidos. Para poder implementar estos nuevos elementos, ha sido necesario modificar la distribución de la placa electrónica. Los elementos que se han visto afectados son el módulo ADC y la conexión del sensor MPU, ambos han sido reubicados. A lo largo de este proyecto, se han ido desarrollando los programas existentes de Arduino y LabVIEW paralelamente para poder ejecutar nuevas funciones y se han organizado las tramas de envío de datos para mejorar la comunicación. Se han estructurado dos modos de funcionamiento, Creación de Archivos y Descarga de Archivos, los que permiten gestionar los ficheros de datos que contiene la tarjeta SD. Desde LabVIEW se podrán controlar distintos modos de envío y almacenaje de datos. Escoger si enviar por UDP o no, y por ende guardar los datos en un pc. Paralelamente se podrá escoger si se quieren guardar los datos en la tarjeta SD. Existen dos variables importantes en el proyecto, el Sampling Rate, y el Tiempo de Archivo. La primera afecta a ambos modos, UDP y SD. Dependiendo del Sampling Rate el envío/almacenaje de datos se ejecutará con más o menos frecuencia. El segundo parámetro solo afecta a la tarjeta SD, el cual permitirá escoger la dimensión de los archivos. La descarga de archivos se realizará también desde LabVIEW. Por último, se han realizado diferentes test para detectar posibles errores que se han ido solventando. El último de ellos, un test en un ambiente marino real, donde desafortunadamente, debido a condiciones meteorológicas adversas la boya se llenó de agua dejando dañados gran parte de los componentes electrónicos, pero aun así, se pudieron extraer los datos y sacar conclusiones ya que la SD almacenó parte de información. [ANGLÈS] This Project is based on the collection and management of data generated by a WAVY drifter buoy. This buoy was designed in a previous project in order to perform a study about an energy collector. During the Project, some elements and new modules have been added to the existing electronic plaque in order to improve the management of the data generated by all the sensors in the buoy: the RTC module, which provides the date and time; and the MicroSD module, which manages the storage of data. In order to be able to integrate these new elements, it has been necessary to modify the distribution of the electronic shield. The elements that have been affected are the ADC module and the connection of the MPU sensor. Both have been relocated. During the Project, the existing programs of Arduino and LabVIEW have been developed in parallel so that new functions could be executed, and the data strings have been organized to improve the communication. Two working modes have been structured: Files Creation and Files Download, which allow the management of the data files in the SD card. From LabVIEW, the different ways of sending and storing data can be controlled. It is possible to choose UDP, or saving the data in a PC. In parallel, it is possible to save the data in the SD card. There are two important variables in the project: Sampling Rate, and the File Duration. The first one affects both modes: UDP and SD. Depending on the Sampling Rate, the sending/storage of data will be executed with more or less frequency. The second parameter only affects the SD, which will permit choosing the weight of the files. The download of files will also be done from LabVIEW. Finally, different tests have been performed in order to detect and solve possible errors. The last one, a marine test, where unluckily the buoy got filled of water damaging all the electronic components, but even though, some conclusions could be drawn because the SD card could store some information.

[ES] Hoy en día, la calidad del producto es uno de los factores clave a la hora de diferenciarse de los competidores y, poder así obtener una ventaja competitiva. Las nuevas tecnologías ofrecen herramientas y métodos para poder asegurar altos estándares de calidad, no obstante, a veces las pequeñas y medianas empresas no poseen los recursos necesarios para implantar estas tecnologías debido a su alto coste. Este trabajo consiste en el desarrollo de una herramienta con un bajo coste de implantación, además de una alta escalabilidad, que permita reconocer los posibles defectos de los productos a lo largo de su cadena de producción en múltiples líneas y, avise rápidamente de su detección. Para su implementación ha sido necesario utilizar múltiples tecnologías e instaurar diferentes comunicaciones entre ellas. La detección de los errores se realizará a través de algoritmos de reconocimiento de imagen, que permitan inspeccionar el producto durante su paso por la cadena de producción y, localizar así los posibles defectos del producto. Por último, el sistema implantado en las diferentes líneas de producción será configurable desde un único punto de acceso, desde el cual será posible conectarse y obtener información de su funcionamiento en tiempo real., [EN] Nowadays the quality of the products is one of the most important key factors to obtain a differentiation from competitors and so achieve an important competitive advantage. New technologies allow us to reach a high-quality standard, however, little and medium companies can¿t use often these technologies because them are very expensive In this project we can see the development of a tool with a low implantation cost and a huge scalability, that allow find and recognize possible product errors along production chain in multiples lines. Moreover, with that solution we can obtain a detection system that advice quickly of the errors found. To implement that solution, we need to use a different type of technologies interconnected among them. Error detection is realised through image detection algorithms that allow inspect the product among production process and localize eventually errors. In conclusion, the system installed in several production lines is configurable from one unique access point, from that access point the final user could connect to the lines and obtain production information in real time.

[ES] Desarrollo de un cojín inteligente con sensores de presión, temperatura y humedad cuya información la recogerá un microcontrolador y la enviara a un sistema empotrado conectado a Internet. El sistema deberá soportar la gestión de alarmas, notificaciones, programación de perfiles, etc. El sistema empotrado podrá gestionar varios cojines distribuidos en la casa y posiblemente otros sensores adicionales. Se escogerán sensores, se diseñará el montaje en el cojín y el montaje electrónico y de comunicaciones. El proyecto deberá abarcar tanto el desarrollo de los programas a ejecutar en el microcontrolador (cojín) como los que se ejecutarán en el sistema conectado a internet (BBB o RasPi) y la aplicación cliente donde aparecerá la información de monitorización y las notificaciones. En la medida de lo posible, se utilizarán para las comunicaciones estándares IoT (MQTT, REST, etc.) para que el sistema sea fácilmente integrable y extensible., [EN] Development of a smart cushion with pressure, temperature and humidity sensors, the information of which will be collected by a microcontroller and sent to an embedded system connected to the Internet. The system must support the management of alarms, notifications, profile programming, etc. The embedded system will be able to manage several cushions distributed in the house and possibly other additional sensors. Sensors will be chosen, the assembling of the cushion and the electronic and communications mounting will be designed. The project should cover both the development of the programs to be executed in the microcontroller (cushion) and those that will be executed in the system connected to the internet (BBB or RasPi) and the client application where the monitoring information and notifications will appear. As far as possible, standard IoT communications (MQTT, REST, etc.) will be used, so that the system is easily integrable and extensible.

El control y la automatización son las claves para escalar a la industria 3.0, en un proceso las válvulas de control son responsables de realizar una acción correctiva en el flujo del proceso contra un punto de ajuste en el circuito de control PID, desafortunadamente su alto costo no permite la implementación de estos equipos en academia y pequeñas industrias. Este proyecto se basó en el desarrollo de un prototipo funcional en hardware y software de una válvula proporcional para control automático de bajo costo, acoplando una válvula convencional encontrada en el mercado configurada con microcontroladores, obteniendo un dispositivo de bajo costo en comparación con los existentes en el mercado que satisfaga necesidades similares. El proyecto se dividió en cuatro etapas: i) acoplamiento mecánico de la válvula y el motor paso a paso, ii) conexión eléctrica del motor con el microcontrolador Arduino, iii) programación del código para controlar el porcentaje de apertura de la válvula en relación directa con el número de pasos del motor, iv) transcripción del código de programación al microcontrolador Raspberry para controlar la válvula con el teléfono celular. Se realizó un prototipo funcional con capacidad de respuesta rápida y se configuraron cinco botones para el porcentaje de apertura de 0, 25, 50, 75, 100%. Además de esto, fue posible construir una interfaz de celda de válvula con un microcontrolador Raspberry ejecutado a través de la aplicación móvil de Google, Home Assistant, para controlar la válvula de forma remota., Control and automation are the keys to escalate to industry 3.0, in a process the control valves are responsible for performing a corrective action in the process stream against a set point in the PID control loop, unfortunately its high cost does not allow the implementation of these equipment in academia and small industries. This project was based on the development of a functional prototype in hardware and software of a proportional valve for low-cost automatic control, coupling a conventional valve found in the market configured with microcontrollers, obtaining a low-cost device compared to those existing in the market that satisfy similar needs. The project was divided into four stages: i) mechanical coupling of the valve and the stepper motor, ii) electrical connection of the motor with the Arduino microcontroller, iii) programming the code to control the percentage of valve opening in direct relation with the number of steps of the motor, iv) transcription of the programming code to the Raspberry microcontroller to control the valve with the cell phone. A functional prototype with rapid response capacity was made and five buttons were set for the opening percentage of 0, 25, 50, 75, 100 %. In addition to this, it was possible to build a valve cell interface with a Raspberry microcontroller run through Google's mobile app, Home Assistant, to remotely control the valve.

Resumen: la programación de microcontroladores puede ofrecer un gran abanico de oportunidades, una de ellas, la analizada en este proyecto, consiste en diseños de circuitos eléctricos basados en sensores que miden diferentes variables físicas con diversos métodos de transmisión de datos. Para ello, se ha dado uso a transductores de varios tipos diferentes (temperatura, humedad…), los cuales han sido acoplados a sus correspondientes montajes. Para el funcionamiento de estos se ha utilizado un microcontrolador PIC18F87J11, y mediante diferentes protocolos de comunicación se consigue obtener los valores deseados de los transductores mencionados anteriormente. Estos protocolos son el I2C, SPI y la conversión analógico-digital. Los pequeños proyectos realizados podrían ser la base que dan pie a futuras aplicaciones mayores. Laburpena: gaur egun mikrokontroladoreek aukera asko zabaltzen dituzte. Proiektu honetan aukera horietako bat ikertu da: hainbat datu transmisio metodo erabiltzen dituzten eta ingurumeneko aldagai fisikoak aztertzen dituzten sentsoreekin zirkuitu elektrikoak sortzea. Horretarako, mota askotako transduktoreak (tenperaturakoak, hezetasunekoak…) erabili eta haiei dagozkien zirkuitoetara erantsi dira. Transduktore horiek erabili ahal izateko PIC18F87J11 mikrokontroladorea erabili da, haren bidez, nahi dugun baloreak lor ditzakegulako sentsoreetan, zenbait komunikazio protokolo tarteko. Protokolo horiek I2C, SPI eta konbertsio analogikoditala dira. Honakoa bezalako proiektu txikiek etorkizunean aplikazio handiagoetarako balio dezakete. Abstract: the programming of microcontrollers can offer a wide range of opportunities, one of them, the one analyzed in this project, consists of designs of electrical circuits based on sensors that measure different physical variables with different methods of data transmission. For this purpose, transducers of several different types (temperature, humidity...) have been used, which have been coupled to their corresponding assemblies. A PIC18F87J11 microcontroller has been used for their operation, and by means of different communication protocols it is possible to obtain the desired values of the transducers mentioned above. These protocols are I2C, SPI and analog-to-digital conversion. The small projects carried out could be the basis for future major applications

Este Trabajo Final de Máster consistirá en el diseño y desarrollo de un módulo de integración de sensores de bajo coste y bajo consumo para instrumentación del entorno marino, llamado KdUINO Pro. Los parámetros que medirá este módulo son el coeficiente de atenuación difusa del agua Kd y la temperatura, aunque se podrían implementar otro tipo de medidas en un futuro. El módulo principal, el microcontrolador maestro, se podrá comunicar con las demás unidades independientes derivadas de él vía UART. Las unidades independientes están constituídas por un microcontrolador, un sensor óptico de luz y otro de temperatura. El microcontrolador maestro se ubicaría en una boya en la superficie y las unidades independientes en el interior de un tubo a diferentes profundidades. El objetivo del proyecto, KdUINO Pro, es encontrar una alternativa de bajo coste y bajo consumo a los sensores acuáticos actuales. Se logra diseñar el módulo con un presupuesto mínimo de 180,34€, mientras que módulos más sofisticados se encuentran en torno a 1000€. Otro de los objetivos es que el proyecto se incluya en el movimiento DIY (Do It Yourself), de tal manera que cualquier usuario tenga disponible la información del diseño del módulo y pueda realizarlo por su cuenta, con sus propios medios. Con esta última consideración, se pretende que los usuarios que realicen su propio KdUINO Pro puedan enviar datos recogidos a estaciones que requieran esa información para obtener un muestreo más completo. Este proyecto solamente valida la parte electrónica de software y hardware del KdUINO Pro, no diseña la cubierta que le permitiría sumergirse en el agua. Además, al final de la memoria se muestran opciones de mejora del módulo para una implementación futura.

La finalidad de este proyecto es diseñar un sistema de adquisición de datos para una bicicleta eléctrica que sea capaz de mostrar por una pantalla LCD información referida a la temperatura ambiental, el nivel de iluminación, la calidad del aire, el estado de carga de la batería, la distancia recorrida y la velocidad, además de la fecha y la hora. Para realizarlo, se hace una comparativa de diseño entre un microcontrolador PIC y un módulo Arduino. Con el módulo Arduino se realiza un prototipo montado en una placa de pruebas con todos los sensores y componentes necesarios, en este caso se realiza el diseño del software con objeto de poder obtener un prototipo totalmente funcional. En cambio, en el diseño basado en el microcontrolador PIC se implementa todo el hardware necesario en una placa de circuito impreso (PCB), obteniéndose el prototipo final que se llevaría a la venta, aunque no se llega a profundizar en el desarrollo del programa. Finalmente, se realiza un estudio económico comparando los costes totales de ambos prototipos y el cálculo del coste de una producción seriada

A lo largo de esta Memoria se expone el trabajo realizado en la confección del módulo de control de dosis del microtrón, un acelerador de electrones, de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) que, tal como está previsto, será utilizado para experimentos de irradiación de diversos materiales, en particular materiales biológicos, con el haz electrones. La función de este módulo es calcular, controlar y monitorizar de un modo seguro la dosis, o el tiempo, que se requiera para la irradiación de una muestra. El desarrollo de este sistema está dividido en dos estructuras, software y hardware. En ambas se estudia la comunicación por diversos protocolos utilizando prototipos basados en Arduino y en lenguaje de programación C/C++, tanto con distintos módulos que componen el microtrón, como con una cámara de ionización para medir la dosis absorbida por una muestra en sesiones de irradiación. En la parte software, se ha desarrollado un código para microcontroladores Arduino que permite la comunicación del operador del microtrón con el módulo de control de dosis para el seguimiento de sesiones de irradiación de muestras y se han realizado pruebas de su funcionamiento. Además, también se ha programado la lectura mediante el protocolo RS232 de la dosis medida por la cámara de ionización. En la parte hardware, se ha desarrollado una protoshield para Arduino que proporciona la comunicación con el electrómetro de la cámara de ionización y que permite manipular un relé del sistema de bloqueo (interlock) del microtrón, implementando de este modo la seguridad eficiente en la irradiación de materiales. Una vez acabado el proyecto, se ha obtenido un módulo del sistema de control del microtrón capaz de comunicarse por Ethernet y a través del puerto serie y de configurar y monitorizar una sesión de irradiación en base a parámetros introducidos por el operador en función de tiempo, o de dosis, específicos.

Diseño e implementación de un cargador para una batería de ión de litio (Li-ion) con capacidad de 48 V a 25 Ah a partir de un panel solar de al menos 200 Wp. La implementación incluirá un algoritmo de perturbar y observar (P&O) para el seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y un control PI para el estado de voltaje constante. Design and implementation of a battery charger for Li-ion batteries with a capacity of 48 V at 25 Ah from a solar panel of at least 200 Wp. The implementation will include a Perturb and Observe (P&O) Maximum Power Point Tracker algorithm (MPPT) for the Constant Current (C.C.) stage and a PI controller for the Constant Voltage (C.V.). Magíster en Ingeniería Electrónica Maestría