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The behavior of cells has usually been studied regarding biochemical reactions. Nevertheless, new approaches for cellular studies have observed that cells are able to perceive and withstand forces, which can have a huge impact on cellular processes. In the present investigation, it has been developed an electronic driver for piezoelectric actuation in cellular studies, contributing to the emerging discipline of cellular mechanotransduction. Inside the project, the developing of the driver is focused on the generation of the initial signal and its later amplification. There is a great emphasis on the amplification stage, for which a PCB is designed and fabricated. The frequency range of the device will be very important in order to have different mechanical displacements on the piezoelectric material. The last step consists of the stimulation of 28 µm PVDF films. Results showed the functionality of the driver is possible, as the stimulation of the piezoelectric material does occur. Further studies are needed for the development of the PCB and a design that fixes the whole device into one piece of equipment. This research has been conducted with the Department of Electronics Technology at the Universidad Carlos III de Madrid, but it was closely run as well with the Department of Biomedical Engineering. Ingeniería Biomédica

El proceso de electrificación de los medios de transporte plantea, en la actualidad, un conjunto de desafíos relacionados con el desarrollo de sistemas de distribución de potencia y propulsión basados en el uso de energías limpias, que deben ocasionar un mínimo impacto sobre el medio ambiente. Por esta razón, los sistemas que gestionan este tipo de energías deben ser lo más eficientes posible. Esta marcada tendencia, que va desde los sistemas de propulsión basados en combustión interna a los sistemas de propulsión basados en el uso de energías alternativas, requieren de sistemas de almacenamiento que ayuden y garanticen la adecuada operación del vehículo. De esta manera, se distingue entre la fuente de energía principal, como puede ser una pila de combustible de tipo PEM cuyo combustible es el hidrógeno, y las fuentes de energías secundarias, típicamente baterías y supercondensadores, las cuales en la relación tamaño energía y potencia son las más indicadas para aplicaciones dirigidas a vehículos eléctricos. El diseño, dimensionamiento y utilización de las fuentes de energía plantea un desafío a nivel de modelado y control, asociado al constante compromiso entre complejidad y precisión. En este sentido, para la realización de la simulación del sistema, previa a su implementación, es necesario disponer del modelo de todos los elementos que componen el sistema, los cuales deben ser capaz de representar con suficiente precisión el comportamiento real de cada elemento, y como consecuencia del sistema completo. Por todas estas razones, en esta tesis doctoral se plantea un procedimiento de modelado de baterías y supercondensadores. En este procedimiento se requiere disponer de un modelo, un perfil de identificación, un algoritmo de optimización matemática, y un perfil de verificación. La flexibilidad de control de estos elementos permite, en gran medida, hacer que la estimación sea suficientemente adaptable a distintos tipos de modelos y sistemas, asegurando su generalidad. Mediante una adecuada identificación de los parámetros del modelo, se puede plantear una comparativa entre los modelos de baterías y supercondensadores, disponible en estado de la técnica, para extraer las ventajas e inconveniente de cada modelo, y seleccionar aquel que mejor se adapte a cada aplicación. En esta tesis doctoral, el modelado de baterías se ha centrado en aquellas baterías con tecnología de Ion-litio, por su aplicabilidad al vehículo eléctrico. Fruto del estudio de los modelos y métodos de identificación realizado, se ha podido verificar la importancia de la señal de identificación, en el proceso de modelado. Es por esta razón, que en esta tesis se propone una nueva señal de identificación pseudoaleatoria compuesta, denominada Pulso-PRBS, que presenta como bondad la capacidad de cubrir en amplitud y frecuencia a la señal de verificación o señal de funcionamiento real del sistema, reduciendo, de esta manera, el error de los modelos que utilizan perfiles de identificación convencionales, habitualmente utilizados en baterías y supercondensadores. Finalmente, los modelos seleccionados e identificados se utilizan en el diseño del control de la energía de un sistema completo, en el que se precisan de uno o varios convertidores CC-CC, en concreto se selecciona la topología reductora-elevadora no invertida, para la gestión de la energía asociada a cada fuente, sea principal o secundaria. Programa de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática por la Universidad Carlos III de Madrid Presidente: Manuela González Vega.- Secretario: Enrique Romero Cadaval.- Vocal: Joaquín Vaquero López

This work presents a novel technique to implement voltage-controlled oscillator based continuous-time Delta-Sigma analog-to-digital converters (VCO-based CT-ΔΣ ADCs) in closed-loop configuration. Over the past years there has been an upward trend in the use of these type of converters for instrumentation, audio and communication applications. The reason is that they are mostly digital and thus benefit from advances in deep-submicron CMOS processes. VCO-based ADCs have been widely studied in a great deal of papers and it is known that one of its main drawbacks is the non-linearity it presents. To overcome this issue, to place the VCO within a closed-loop is usually done to attenuate its input magnitude level. However, to do so it is needed a digital-to-analog converter (DAC) as in a conventional CT-ΔΣ, therefore it is required for the DAC to be simple and it cannot present a high number of elements, being the latter a bottleneck for implementing VCOs with a high number of inverters. This works presents a technique that enables to use VCOs with severals inverters while keeping the same number of DAC elements as before. Based upon previous theoretical studies of the VCO-based ADCs which model it as a pulse frequency modulation encoder, this new technique is analyzed and linear models are developed in order to study its viability at system level. Moreover, how impairments related to a real implementation affect the use of this technique are also analyzed. The contributions proposed in this document are focused but not limited to communication applications. Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas Electrónicos y Aplicaciones. Curso 2018/2019

En la actual Memoria se realiza un estudio acerca de la metodología “Building Information Model” (BIM), para una aplicación en área de la electrónica. En ella se exponen los diferentes conceptos para comprender esta metodología desde sus inicios hasta la actualidad. Además, se exponen los estándares y normas más extendidas actualmente y se plantea una aplicación práctica de domotización en una instalación. Este documento incluye una propuesta para la redacción de una guía BIM, de la cual se desarrollará la parte correspondiente a la elaboración de un “Employers Information Requirements”. En ella se determinará la forma de proceder para redactar un EIR de manera clara y correcta, para ello, nos basaremos en muchos de los términos y conceptos explicados durante el desarrollo de la memoria. Dentro de la guía se explican conceptos en profundidad, como son el nivel de detalle (LOD), roles y responsabilidades, ciclo de vida de un proyecto… Todos ellos necesarios para comprender BIM en un contexto global y para poder redactar un EIR. Por último, se desarrolla un caso práctico, en el que, a partir de un modelo 3D diseñado utilizando la herramienta de Autodesk Revit, se instalarán determinados sistemas electrónicos al modelo. Se trata de mostrar de la manera más visual posible los beneficios que ofrece esta nueva metodología. This Report is a study carried out about the methodology of Building Information Model (BIM). We’ll focus it from the point of view of the electronics area. The report exposes the different concepts to understand this methodology from the beginning to the end. Besides, the most used standards and rules are exposed. This document includes a proposal to write a BIM guide, of which the part corresponding to the drafting of an Employers Information Requirements will be developed. It will determine how to proceed to write an EIR clearly and correctly. We will rely on many of the terms and concepts explained during the report development. In-depth concepts will be explained in the guide, how are the Level of Development (LOD), roles and responsibilities, life cycle of a Project, among others. All of them are necessary to understand BIM in a global context and to be able to write an EIR. Finally, a practical case will be carried out, from a 3D model designed using the Autodesk Revit tool, certain electronic systems will be installed in the modes. The propose of this is about showing in the most visual way the benefits offered by this methodology. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

The present Final Project offers sensors-based solutions according to the cheapening of mini-computers and in line with the recent spreading of IOT (Internet Of Things) technologies. The main application field covered is Smart Agriculture, where sophisticated systems that sense environmental conditions and trigger output devices, usually with object on industrial control purposes, are being studied and even implanted nowadays. For this reason, consequently, a prototype has been designed. Due to a modern approach to computing and technology that demands different and more intuitive user-interactions, IOT wireless options were also considered, as well as voice compatibility. A control alternative via MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) protocol was in addition proposed, on using the developed Android app. Finally, this whole project pretends to offer the results of a generic research of the issue, whose conclusions may be only partially exposed in the prototype. Therefore, it is open to the exploitation of further functionalities and may also be adapted to a different economical sector. El presente Trabajo Final sugiere soluciones basadas en sensores, de acuerdo con el abaratamiento de las mini-computadoras y en línea con la reciente expansión de las tecnologías IOT (Internet De Las Cosas). Su principal campo de aplicación es la Agricultura Inteligente, en el que sistemas sofisticados que perciben las condiciones ambientales y activan equipos de salida, de modo habitual bajo el propósito de ofrecer un control industrial, están ya siendo estudiados e incluso implementados, razón por la que, consecuentemente, se ha diseñado un prototipo. Debido al enfoque moderno hacia la informática y la tecnología, el cual demanda más y diferentes interacciones con el usuario, se han considerado también opciones IOT inalámbricas y de control por voz. Se propone igualmente una alternativa de control mediante el uso del protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) y la aplicación Android desarrollada. Finalmente, la totalidad de este proyecto pretende ofrecer los resultados de una investigación global sobre la materia, cuyas conclusiones pueden estar tan sólo parcialmente reflejadas en el prototipo. Por consiguiente, se encuentra abierto a la integración de futuras funcionalidades así como de a ser adaptado a cualquier otro sector económico. Ingeniería de Sistemas Audiovisuales

La presente memoria corresponde al estudio realizado sobre el desarrollo de un sistema de guiado de precisión de corto alcance para drones basado en infrarrojos como alternativa más precisa y más barata frente a las tecnologías actuales. Este estudio analiza el desarrollo, alcance, desempeño y aplicaciones de dicho sistema. El principio de funcionamiento del sistema se basa en realizar cálculos vectoriales analógicamente para identificar la dirección en la que el dron se ha de mover (siempre hacia una baliza en infrarrojos). Dichos cálculos toman como entrada las lecturas de cuatro fotodiodos y obtienen los componentes X e Y del vector posición dron-baliza, el eje Z es irrelevante. Adicionalmente se ha desarrollado un sensor de orientación, el cual permite orientar el dron de manera correcta para realizar el aterrizaje. Para la comprobación del sistema se ha diseñado, impreso y montado un dron de ala rotatoria, más conocido como cuadricóptero. Nuestro sistema se ha acoplado al dron plenamente funcional y se ha comprobado su funcionamiento en el sistema objetivo. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática (Plan 2008)

El siguiente Trabajo de Fin de Grado consiste en el desarrollo de un dispositivo de iluminación inteligente para un vehículo de transporte recreativo como podría ser un Longboard. Para dar solución a uno de los principales problemas que poseen los peatones sobre ruedas se ha desarrollado un dispositivo que permite la iluminación automática del vehículo de transporte recreativo y así mismo especificar la velocidad a la que está circulando, de esta forma el peatón es capaz de aminorar la marcha en caso de que sea peligroso para el resto de los peatones y es capaz de ser visto, tanto por los vehículos a motor como por los viandantes. Se utilizará para ello dos sistemas, un sistema de medición de velocidad y un sistema de iluminación, estos sistemas estarán integrados en un mismo dispositivo que llevara el usuario en su monopatín. Este Trabajo Fin de Grado es la primera parte de un conjunto de dos partes, en esta parte se realizara la medición de velocidad y el sistema de iluminación mientras que en la segunda parte se realizará la unión entre este sistema y una Raspberry que proporcionará al usuario los datos en su propio smartphone. The following work of final degree consist in the development of an intelligent illumination device for a recreational ride like a Longboard. To give a solution to the first of all problems the skateboarders have we have development a device that allow automatic lightning to the recreational ride and also an speed sensor with is able to measure the riding speed, this allows de skateboarder to slow down if the speed is a risk to the safety of the pedestrians, and also to be seen by the rest of the vehicles and the pedestrians. We have used for these two systems, the first one will measure the current speed of the user and the second one will handle the lightning for the Longboard. Both systems will be integrated in the same device that will carry the Longboarder. This End Degree Work is the first part of a series of two parts, in this part we will do the measure of the speed and the lightning system and in the second part we will handle the connection between this system and a Raspberry that will provide the user the data on his own smartphone. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Esta memoria se corresponde con el estudio realizado sobre la posibilidad de automatizar el movimiento o trayectoria de un RPA (Remotely Piloted Aircraft) que incorpora un subsistema de visión de bajo coste. El estudio comprende el análisis de las diferentes vías de comunicación necesarias para la realización de la automatización junto con una serie de pruebas que ayudarán a valorar la posibilidad de incorporar el reconocimiento de imágenes como una herramienta que facilite automatizar trayectorias específicas y operaciones de aterrizaje. Dentro del estudio se hará principal hincapié en las comunicaciones y en los componentes necesarios para su desarrollo, además, gracias al estudio realizado se intentarán analizar diferentes alternativas y recomendar una configuración del sistema adecuada a unos propósitos determinados y dentro del marco legal actual. La idea sobre la que se basa este estudio intenta lograr que el RPAS realice una trayectoria predeterminada y se garantice que, si se detecta un desvío importante de la ruta o que la batería se esté agotando, el RPAS tenga la posibilidad de volver a su posición original para realizar un aterrizaje suave. A lo largo del documento se comenta las diferentes fuentes que sirvieron de base para el análisis y se explicarán las diferentes librerías y algoritmos utilizados para la realización de una trayectoria y el aterrizaje. Posteriormente, se expondrán los resultados de las diferentes pruebas que han sido realizadas para la validación de dichos algoritmos. Por último, se expondrá una posible aproximación de la automatización planteada utilizando los diferentes métodos creados anteriormente Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

En el presente trabajo se va a caracterizar el tiempo de retardo de una estructura interferométrica basada en anillo resonante a fin de demostrar la viabilidad de esta técnica de medición del retardo que todavía no ha sido implementada en la literatura. Para ello, se ha diseñado un sistema interferométrico basado en componentes con características variables para la realización de diferentes mediciones de los tiempos de respuesta del resonador. Estos componentes son un acoplador óptico, cuya constante de acoplo se puede alterar fácilmente gracias a su diseño físico, y una línea de retardo variable que sustituye al bucle de fibra óptica para lograr una mayor simplicidad del proceso de medición. Con el sistema interferométrico propuesto se consiguen monitorizar niveles de retardo de decenas de pico segundos, esta es la razón principal por la que la utilización de estructuras resonantes, como el anillo interferométrico implementado, para la medición del retardo en sistemas 5G es tan atractiva. The present studio will characterize the delay time of a resonant ring-based interferometric structure in order to demonstrate the feasibility of this delay measurement technique that has not yet been implemented in the literature. For this purpose, an interferometric system based on components with variable characteristics has been designed to perform different measurements of resonator response times. These components are an optical coupler, whose coupling constant can be easily altered thanks to its physical design, and a variable delay line that replaces the fiber optic loop to achieve greater simplicity of the measurement process. With the interferometric system proposed, it is possible to monitor delay levels of tens of peak seconds. This is the main reason why the use of resonant structures, such as the interferometric ring implemented, for the measurement of delay in 5G systems is so attractive. Ingeniería de Sistemas de Comunicaciones

El proyecto desarrollado se basa en el diseño y la implementación de una Unidad Terminal Remota (RTU) para el control térmico. La propuesta de este proyecto es la utilización de esta unidad en la implementación de un nuevo satélite de bajo coste realizado por la Universidad Carlos III y la empresa española SENER. Para la realización de la función del control de temperatura se ha utilizado una FPGA y un software específico. También se ha usado para el diseño, síntesis y el análisis de los circuitos digitales. Se realiza en lenguaje de descripción hardware VHDL. Primero se realiza el diseño de cada uno de los bloques y componentes que forman parte de la RTU en VHDL. Posteriormente, se realizan comprobaciones de diversas formas (simulación, matemáticamente, montaje de un sistema…). Todas estas pruebas se hacen para verificar el funcionamiento de cada una las partes que componen el proyecto. The project is based on the design and implementation of a Remote Terminal Unit (RTU) for thermal control. The proposal of this project is the use of this unit in the implementation of a new low cost satellite made by the Carlos III University and the Spanish company SENER. A FPGA and a specific software have been used for the design, synthesis and analysis of digital circuits. Also, they have been used for the temperature control function. It is done in VHDL hardware description language. Firstly, it is made the design of each of the blocks and components that are part of the RTU in VHDL. Subsequently, verifications are checked in several ways (simulation, mathematically, assembly of an extern system ...). All of these tests are made to verify the operation of each of the parts that make up the project. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

Un cruce de vías, en países de tercer mundo es la zona de mayor concentración de chaos y accidentes. En cambio, en poblaciones con una economía y un nivel de vida más avanzados; el tráfico y el flujo de persona están totalmente organizados, casi sin ninguna intervención humana. Se basa al empleo de sistemas automáticos de semáforos para lograr un tráfico ordenado. Existe una gran variedad de controles de semáforos, en este caso, se demostrará con un ejemplo basado una placa de Arduino. En los últimos años, con el rápido desarrollo científico y de la tecnología, está en auge una revolución de la información liderada por la tecnología microelectrónica, informática y de la comunicación. La tecnología informática juega un papel importante, actúa como el puente de conexión de las otras dos. Combina ambas de una manera más efectiva para aplicaciones prácticas. Dentro de la tecnología informática existe como una rama aparte que son los microcontroladores o Single-Board-Computer, se están aplicando a la vida real y está impulsando actualizaciones al control tradicional. En la detección en tiempo real y las aplicaciones de control automático, los microcontroladores se usan a menudo como el componente central, adaptado a las características de aplicaciones específicas, junto con otros dispositivos para mejorar. Aunque este sistema de simulación de transporte inteligente es solo un modelo de demostración, puede ser muy diferente de la escena del tráfico real. Sin embargo, el uso del sistema de demostración sigue siendo de gran valor en la demostración y enseñanza analógica. El sistema de demostración es fácil de usar y la presentación es realista y puede usarse con fines didácticos. El objetivo final de este sistema es combinarlo con la maqueta como accesorio de demostración. Las funciones mencionadas en este artículo son las funciones más básicas. También puede agregar otros módulos para hacer que el sistema sea más perfecto. Por ejemplo, puede agregar funciones de control remoto, demostrar de forma remota a través de teléfono móvil o desde el cualquier ordenador; también puede aumentar el sistema de monitoreo para una simulación más realista del tráfico, llegando a una demostración automática de accidentes habituales, desempeñar un papel de enseñanza más intuitivo. A crossroad in third world countries is the area of greatest concentration of chaos and accidents. In contrast, developed countries with a better economy and a higher standard of living, traffic flow is fully organised with limited human intervention. This is based on the use of automatic traffic control system in order to achieve an orderly traffic. There is a wide variety of traffic light controls, in this case, this will be demonstrated through a plaque of Arduino. In the past few years, due to the rapid scientific advances and technology development, an information revolution is booming, led by microelectronics, IT and communication. The IT plays an important role by acting as the bridge of connection between the other two. It combines both in a more effective way for a practical application. Within IT, there is a separate branch called microcontrollers or Single-Board-Computer which are applied to the real life for driving updates to the traditional control. In real-time detection and automatic control applications, microcontrollers are often used as the main component, adapted to the characteristics of specific applications along with other devices for improvement. Even though this intelligent transportation system is only a demonstration model, it could be different than the actual traffic scene. However, the use of the demonstration system is still of great value in the analogy teaching. The demonstration system is easy to use; the presentation is realistic and ca be used for didactic purposes. The ultimate goal for this system is to combine it with a mock-up as a demonstration. The functions mentioned in this article are the most basic ones. Other modules can also be added in other to improve the system. For example: a remote control functions could be added, demonstrating remotely via mobile phone or from any computer, it can also increase the monitoring system to a more realistic traffic simulation by reaching and automatic demonstration of habitual accidents, playing a more intuitive teaching role. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática (Plan 2008)

El objetivo del presente trabajo es el estudio, diseño e implementación de una novedosa arquitectura de filtros paso banda basados en VCO, con aplicación directa en tareas de extracción de características vocales. Partiendo del modelo a nivel de sistema del filtro analógico clásico (filtro de variables de estado), se plantean las ventajas de un modelo basado en VCO, conduciéndolo así hasta el modelo final diseñado, mostrando los resultados obtenidos en simulación. Además, se propone una posible implementación hardware del modelo, realizando así una primera aproximación al diseño a nivel de circuito. Se muestran también simulaciones de las distintas partes que forman el circuito, además de una estimación del consumo de cada una de ellas. Posteriormente, se realiza un análisis de los resultados obtenidos, tanto a nivel de sistema como a nivel de circuito. Además, se exponen los resultados de simulación de las medidas de energía en un banco de filtros ante distintas señales de entrada. De esta manera, se obtienen patrones de la señal de entrada que posteriormente pueden ser introducidas en redes neuronales o árboles de decisión, con el objetivo de detectar la existencia de eventos. Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas Electrónicos y Aplicaciones. Curso 2018/2019

El propósito de este trabajo, es aportar un nuevo diseño de un amplifcador operacio- nal para baja tensión de alimentación en tecnología CMOS. Con el creciente desarrollo de la microelectrónica cada vez es más demandado este tipo de amplifcadores, debido a la bajada de tensión de alimentación por la reducción del tamaño de los transistores implementados en los chips. Dentro de los amplifcadores operacionales de baja tensión de alimentación diseñados en tecnología CMOS para circuitos integrados se encuentran los amplifcadores de trans- conductancia variable, diseñados en numerosos artículos y en este proyecto, tienen una gran importancia en el diseño de la microelectrónica analógica en la actualidad. Algu- nas de sus principales aplicaciones son servir como bloque para otro amplifcador, fltros y osciladores de frecuencia variable, entre otras. En este trabajo se propone el diseño y desarrollo de dos arquitecturas de amplifcadores de transconductancia variable, telescó- pica y folded-cascode, en 50 nm con una ganancia en lazo abierto de 60 dB, un producto o de ancho de banda-ganancia de 20 MHz y margen de fase de 90 . Asimismo se diseña un circuito de polarización en tecnología CMOS a 50 nm para proporcionar tensiones de polarización al amplifcador. Además se diseñan dos fltros butterworth paso bajo de retro- alimentación múltiple con una frecuencia de corte de 100 KHz, cada uno implementado con una arquitectura distinta de los amplifcadores de transconductancia variable diseña- dos previamente. Como último paso se compara el consumo de los amplifcadores en esta aplicación. The purpose of this work is to provide a new design of an operational amplifer for low voltage power in CMOS technology. With the growing development of microelectronics, this type of amplifers is increasingly demanded due to the reduction of the supply voltage because of the reduction of the size of transistor on the chips. Within the operational low voltage power amplifers designed in CMOS technology for integrated circuits are the operational transconductance amplifers, designed in many articles and in this project, they are of great importance in the design of analog microelec- tronics. Some of its main applications are to serve as a block for another amplifer, flters, variable frequency oscillators and others. In this work we propose the design of two ar- chitecture of operational transconductance amplifers, telescopic and folded-cascode, in o 50 nm with an open-loop gain of 60 dB, a product of bandwidth-gain be 20 MHz and 90 phase margin. Likewise, a biasing circuit is designed in CMOS technology in 50 nm to provide bias voltages to the amplifer. In addition, two 100-kHz single-ended Butterworth multi-feedback input/output low-pass flter are designed, each implemented with a dife- rent architecture of the previously designed operational transconductance amplifers. As a last step, the consumption of the amplifers in this application is compared. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

En este documento se presenta el diseño de un sistema de control para dispositivos que se utilizan en experimentos con radiación. Este sistema se ayuda de una Raspberry Pi. El objetivo que se persigue en este documento es el de mejorar los diseños que previamente se han utilizado para este tipo de experimentos. En este sentido, se describe el diseño y la fabricación del sistema de control, así como, la implementación de la Raspberry Pi y las comunicaciones hardware y software pertinentes con los dispositivos expuestos a radiación en el experimento. Por último, se presentan las pruebas justificadas de que este nuevo diseño propuesto es una mejora sustancial respecto a los sistemas que se han utilizado en anteriores experimentos. Con estas se detallan las fortalezas y las debilidades de esta nueva implementación, así como la batería de pruebas que se han realizado para comprobar su robustez y funcionamiento. Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación

En la industria aeroespacial es cada vez más com un el uso de estándares y protocolos como SpaceWire para mejorar la implementación de sistemas electrónicos y la reducción de costes de desarrollo e implementación. El presente Trabajo de Fin de Grado trata de diseñar y desarrollar una Interfaz SpaceWire usando el lenguaje de descripción hardware VHDL de tal manera que pueda ser implementada en una FPGA. Se explica y define SpaceWire como protocolo y todo lo que conlleva, se define y explica el diseño VHDL llevado a cabo como parte del desarrollo de la Interfaz SpaceWire. El resultado del trabajo muestra como el diseño realizado cumple con los requisitos de diseño a la vez que abre la puerta a futuros trabajos de mejora y ampliación del diseño. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

El incremento de aplicaciones que requieren de una elevada capacidad de cómputo, ha provocado la creación de nuevos centros de datos, incrementando la cantidad de servidores necesarios para ofrecer soporte a un gran número de usuarios. El crecimiento del número de centros de datos conlleva un aumento de la energía demandada, tanto para los equipos dedicados al procesamiento y almacenamiento de datos como para la refrigeración de los mismos. Este aumento de la potencia requerida no es sostenible y, genera la necesidad de mejorar la eficiencia energética mediante nuevos sistemas de refrigeración, capaces de mejorar los consumos de suministro eléctrico, generación de calor y rendimiento. La implementación de los sistemas de refrigeración mediante el uso de hidro-fluoroéteres, ofrecen una solución prometedora a los problemas que conlleva el aumento del consumo que requieren los centro de datos ante las nuevas necesidades. En este trabajo se diseñan y desarrollan unos prototipos dedicados a la generación de calor controlada, que puedan ser sumergidos en el líquido y que sirvan para el estudio de las capacidades del mismo. Permiten monitorizar la temperatura alcanzada por el líquido, con el objetivo de averiguar su capacidad de arrastre de calor, así como obtener su curva característica. Se explican detalladamente todas las etapas requeridas para la obtención del prototipo, incluyendo el diseño hardware y el software embebido en el microcontrolador. Por último, una vez montados los prototipos se realizan una serie de experimentos encaminados a mostrar las bondades del líquido y a probar que el prototipo desarrollado sirve para su propósito. Due to the increasing number of applications demanding high processing capabilities, the creation of new data centers has increased dramatically as it has increased the number of servers required to provide such applications to users. The growth in the number of data centers involves a rise in the demanded energy to supply both the equipment dedicated for processing and storing data and the cooling system. This rise of the power required is not sustainable and, generates the need of improving the energy efficiency by means of new refrigeration systems able to reduce the consumption of power, the heat generation and to improve performance. The implementation of refrigeration systems using hydro-fluoro-ethers offers a promising solution to problems related to the increase of power consumption in data centers when facing the new needs. This work is focused in the design and development of dedicated prototypes which are able to generate heat in a controlled way and to be submerged in the fluid so they can be used for studying the characteristics of the fluid. They allow fluid temperature monitorization with the aim of finding out its heat drag capacity, as well as obtaining its characteristic curve. All the phases required to obtain the prototype are explained in detail, including hardware design and a description of the software embedded in the microcontroller. Finally, once the prototypes are assembled, different experiments are carried out to show some benefits of the fluid and to prove that the developed prototype fulfills its purpose. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el estudio comparativo de tamaño y rendimiento de un convertidor de potencia síncrono, basado concretamente en la topología de convertidor reductor. Se compararán dos tecnologías electrónicas distintas, con especificaciones idénticas de trabajo y la misma topología, para poder comparar el rendimiento de trabajo. La diferencia entre una y otra radica en la frecuencia de conmutación y en los materiales de los componentes electrónicos utilizados. Los componentes seleccionados para el estudio son de tipo encapsulados SMD(Surface-Mount Device). Los componentes principales de cada tarjeta electrónica serán el IR2110s con tecnología de silicio para baja frecuencia y LMG5200 con tecnología de nitruro de galio (GaN) para alta frecuencia. Se ha utilizado el programa Kicad para el diseño de las dos PCBs (Printed Circuit Board). Al utilizar tarjetas electrónicas se evita las perdidas de potencia por conducción. A continuación, con el programa LTspice se simula el funcionamiento de los dos circuitos de potencia para obtener el rendimiento y poder realizar la comparación entre ambas. Por último, se plantea la toma de medidas del rendimiento real directamente en las PCBs fabricadas con los instrumentos de medida correspondientes. Se observa que la tecnología GaN mejora drásticamente la aplicación del circuito, permitiéndole trabajar en mayor frecuencia sin tener pérdidas de potencia. Ingeniería en Tecnologías Industriales

Se obtiene un método de sensado para los convertidores de potencia conmutados por modulación de ancho de pulso (PWM) de portadora triangular, que proporciona una medida exacta, rápida y limpia de la corriente media en cada periodo de conmutación, orientada al mejor funcionamiento del controlador del convertidor y válido para inversores de alterna trifásicos e implementable, con un coste razonable, mediante los recursos hardware y software disponibles en la actualidad. Para ello, se estudian, analizan, se prueban en simulación, se evalúan y comparan varios métodos de sensado de la corriente de salida y se selecciona y propone el que se considera más adecuado y que resulte válido para los inversores trifásicos, que son el caso de aplicación más exigente por la complicación sobre la corriente que supone la interacción entre sus fases. Se adjuntan listados de programas en lenguaje C que implementan para la herramienta de simulación PSIM los algoritmos de sensado síncronos que se estudian. A current sensing method for triangular carrier, pulse width modulation (PWM), switching power converters is obtained, that delivers an exact, fast and clean measure of the average current in each switching period, aimed at the best converter controller performance, valid for 3phase converters, and implementable, with a reasonable cost, by the hardware and software resources available nowadays. To that aim, several output current sensing methods are studied, analyzed, tested in simulation, evaluated, and compared, and the method considered best fit, and valid for 3-phase inverters, which are the most demanding application cases, by the complication over the current caused by the interaction among their phases, is selected. C-language program listings are enclosed which implement for the PSIM simulation tool the synchronous sensing algorithms which are studied. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

En el presente documento se presenta una nueva herramienta de modelado basado en MATLAB/SIMULINK para el desarrollo de convertidores sobremuestreados . Este tipo de convertidores suelen estar presentes en aplicaciones de comunicaciones y en sensores. De forma tradicional, están formador por OTAs, sin embargo, con el avance en los procesos CMOS de las últimas décadas, la parte analógica se ha vuelto complicada en las tecnología nanométricas actuales. Por el contrario, la parte digital se beneficia de esta empequeñecimiento y por lo tanto, una nueva alternativa ha surgido, convertidores ADC basados en VCO Debido a la naturaleza del proceso de manufacturación, una serie de pasos son necesario para llegar a un circuito final. Uno de estos primeros pasos en el diseño ocurre a nivel de sistema, y precisamente es el foco de atención del presente trabajo. Esta parte consiste en el modelado comportamental que busca un continuo balance entre precisión y rendimiento de las simulaciones: la primera necesita ser adecuada para asegurar un modelo fiable y la segunda tiene que ser lo suficientemente rápida dado que se necesitan realizar un gran número de simulaciones. Además, con cada iteración en el modelo, el balance se debe mantener. Así, surge la necesidad de una herramienta que facilite esta tarea y así, se propone en el presente documento una biblioteca en Simulink con una serie de componentes que modelan elementos clave, esto es, OTAs y VCOs, en un convertidor ADC sobremuestreado. Un estudio y descripción de los elementos se presentan, así como la implementación en un modelo comportamental completo de un ADC basado en VCO. This work presents a new tool based in MATLAB/SIMULINK for the design of oversampled Analog-to-Digital data Converters (ADC) in continuous-time at system level. These type of data converters are usually present in communications applications and some sensors. Traditionally, they are constitued by OTAs, albeit with the advances in the last decades in the CMOS processes, the analog part have become troublesome in current nanometer technologies. Conversely, the digital part benefits from this shrink and consequently a new alternative has appeared, that is, VCO-based ADC. Given the nature of the manufacturing process, a series of steps are needed in order to yield the final circuit. One of the first steps in the design occurs at system level, and precisely that is the one in which this work focuses on. This stage consists on a behavioral model that craves for a constant balance between accuracy and speed simulation: the former needs to be adequate in order to assure a trustworthy model and the latter needs to be fast enough given that a notable numbers of simulation runs are going to be performed. Furthermore, with each iteration on the model the balance must be kept. Thus, the need for a tool that eases this task arises and therefore, here it is proposed a Simulink library with a series of components, modelling some key elements, that is, OTAs and VCOs, in an oversampled ADC. A study and description of the elements are presented, along with an implementation on a full behavioral model of an ADC. It is noted that as a consequence of a inherent property of the system level, the library is neither limited nor linked to a certain CMOS process, so it can be applied, pretty much, when required. Furthermore, although in the present document the application highlighted is on oversampled data-converters, the library can be of use on another area of application as long as it fulfills the requirements needed by the designer. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

This bachelor thesis brackets the use of different OTA topologies and compares them under the scope of their application as low power comparators and adders for a ΣΔ ADC. This was undertaken under the “Design and characterization of main building blocks for Medical instrumentation ADCs” research project and, more specifically, in the “Design of a Low-IF Sigma-Delta Modulator” section. The researched topologies include a folded cascode, telescopic cascode, class A Miller as well as a class AB Miller. The implementation was performed at transistor level of the for all topologies in a 0.18 μm with original 1.8 V, downscaled to 1.5 V with the goal of reducing power consumption. Ingeniería Biomédica

En este trabajo se ha diseñado un sistema completo de interferometría que permite realizar mediciones precisas de magnitudes físicas aprovechando las ventajas de uso de la fibra óptica como sensor intrínseco, entre las que destaca su alta sensibilidad. Para ello se desarrolla una técnica de detección síncrona de la fase óptica en la que a partir de una señal de modulación y de la detección de dos señales en cuadratura (desfasadas entre sí /2 rad) se puede obtener la medida deseada, proporcionando una serie de ventajas frente a otras técnicas utilizadas. El sistema completo está enfocado a la medición precisa de las vibraciones de maquinaria para su monitorización y mantenimiento, pero es posible medir otras magnitudes de frecuencias moderadas (audio y sónar). También puede utilizarse en otros escenarios con esquemas de interferencia óptica, como en la detección sin contacto o para la medición de otros parámetros con la misma configuración del sensor de fibra óptica (temperatura, presión, etc.). In this work a complete interferometry system is designed that allows precise measurements of physical magnitudes taking advantage of the use of optical fiber as intrinsic sensor, which provides a series of advantages among which its high sensitivity stands out. For this purpose, a technique of synchronous detection of the optical phase is developed in which, from a modulation signal and the detection of two quadrature signals (out of phase /2 rad), the desired measurement can be obtained, providing a series of advantages over other techniques used. The complete system is focused on the precise measurement of the vibrations of machinery for its monitoring and maintenance, but it is possible to measure other magnitudes of moderate frequencies (audio and sonar). It can also be used in other scenarios with optical interference schemes, such as in non-contact detection or for the measurement of other parameters with the same configuration of the optical fiber sensor (temperature, pressure, etc.). Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Mención Internacional en el título de doctor This research activity has the purpose of open new possibilities in the design of capacitance-to-digital converters (CDCs) by developing a solution based on time domain conversion. This can be applied to applications related with the Internet-of-Things (IoT). These applications are present in any electronic devices where sensing is needed. To be able to reduce the area of the whole system with the required performance, micro-electromechanical systems (MEMS) sensors are used in these applications. We propose a new family of sensor readout electronics to be integrated with MEMS sensors. Within the time domain converters, Dual Slope (DS) topology is very interesting to explore a new compromise between performances, area and power consumption. DS topology has been extensively used in instrumentation. The simplicity and robustness of the blocks inside classical DS converters it is the main advantage. However, they are not efficient for applications where higher bandwidth is required. To extend the bandwidth, DS converters have been introduced into ΔΣ loops. This topology has been named as integrating converters. They increase the bandwidth compare to classical DS architecture but at the expense of higher complexity. In this work we propose the use of a new family of DS converters that keep the advantages of the classical architecture and introduce noise shaping. This way the bandwidth is increased without extra blocks. The Self-Compensated noise-shaped DS converter (the name given to the new topology) keeps the signal transfer function (STF) and the noise transfer function (NTF) of Integrating converters. However, we introduce a new arrangement in the core of the converter to do noise shaping without extra circuitry. This way the simplicity of the architecture is preserved. We propose to use the Self-Compensated DS converter as a CDC for MEMS sensors. This work makes a study of the best possible integration of the two blocks to keep the signal integrity considering the electromechanical behavior of the sensor. The purpose of this front-end is to be connected to any kind of capacitive MEMS sensor. However, to prove the concepts developed in this thesis the architecture has been connected to a pressure MEMS sensor. An experimental prototype was implemented in 130-nm CMOS process using the architecture mentioned before. A peak SNR of 103.9 dB (equivalent to 1Pa) has been achieved within a time measurement of 20 ms. The final prototype has a power consumption of 220 μW with an effective area of 0.317 mm2. The designed architecture shows good performance having competitive numbers against high resolution topologies in amplitude domain. Esta actividad de investigación tiene el propósito de explorar nuevas posibilidades en el diseño de convertidores de capacitancia a digital (CDC) mediante el desarrollo de una solución basada en la conversión en el dominio del tiempo. Estos convertidores se pueden utilizar en aplicaciones relacionadas con el mercado del Internet-de-las-cosas (IoT). Hoy en día, estas aplicaciones están presentes en cualquier dispositivo electrónico donde se necesite sensar una magnitud. Para poder reducir el área de todo el sistema con el rendimiento requerido, se utilizan sensores de sistemas micro-electromecánicos (MEMS) en estas aplicaciones. Proponemos una nueva familia de electrónica de acondicionamiento para integrar con sensores MEMS. Dentro de los convertidores de dominio de tiempo, la topología del doble-rampa (DS) es muy interesante para explorar un nuevo compromiso entre rendimiento, área y consumo de energía. La topología de DS se ha usado ampliamente en instrumentación. La simplicidad y la solidez de los bloques dentro de los convertidores DS clásicos es la principal ventaja. Sin embargo, no son eficientes para aplicaciones donde se requiere mayor ancho de banda. Para ampliar el ancho de banda, los convertidores DS se han introducido en bucles ΔΣ. Esta topología ha sido nombrada como Integrating converters. Esta topología aumenta el ancho de banda en comparación con la arquitectura clásica de DS, pero a expensas de una mayor complejidad. En este trabajo, proponemos el uso de una nueva familia de convertidores DS que mantienen las ventajas de la arquitectura clásica e introducen la configuración del ruido. De esta forma, el ancho de banda aumenta sin bloques adicionales. El convertidor Self-Compensated noise-shaped DS (el nombre dado a la nueva topología) mantiene la función de transferencia de señal (STF) y la función de transferencia de ruido (NTF) de los Integrating converters. Sin embargo, presentamos una nueva topología en el núcleo del convertidor para conformar el ruido sin circuitos adicionales. De esta manera, se preserva la simplicidad de la arquitectura. Proponemos utilizar el Self-Compensated noise-shaped DS como un CDC para sensores MEMS. Este trabajo hace un estudio de la mejor integración posible de los dos bloques para mantener la integridad de la señal considerando el comportamiento electromecánico del sensor. El propósito de este circuito de acondicionamiento es conectarse a cualquier tipo de sensor MEMS capacitivo. Sin embargo, para demostrar los conceptos desarrollados en esta tesis, la arquitectura se ha conectado a un sensor MEMS de presión. Se ha implementado dos prototipos experimentales en un proceso CMOS de 130-nm utilizando la arquitectura mencionada anteriormente. Se ha logrado una relación señal-ruido máxima de 103.9 dB (equivalente a 1 Pa) con un tiempo de medida de 20 ms. El prototipo final tiene un consumo de energía de 220 μW con un área efectiva de 0.317 mm2. La arquitectura diseñada muestra un buen rendimiento comparable con las arquitecturas en el dominio de la amplitud que muestran resoluciones equivalentes. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Pieter Rombouts.- Secretario: Alberto Rodríguez Pérez.- Vocal: Dietmar Strãußnigg

El trabajo de investigación de esta tesis doctoral consiste en obtener una arquitectura de Convertidor Analógico-Digital (ADC) que sea capaz de procesar señales en dos bandas de frecuencias diferentes (tanto en la banda de audio como en la banda de ultrasonidos) de la manera más eficiente posible en consumo de potencia y área. Implementar un nuevo ADC que permita esta funcionalidad es costoso y requeriría el diseño desde el inicio de todos los componentes que lo forman, por lo que, como alternativa, se propone realizar la modificación de un ADC previamente diseñado e integrado con un micrófono digital para su uso en aplicaciones de ultrasonidos. Este ADC esta optimizado para su funcionamiento en la banda de audio por lo que no cumpliría las especificaciones necesarias para la banda de ultrasonidos, siendo necesario variar su comportamiento en dicha banda, sin alterar su comportamiento en la banda de audio. Tras estudiar diferentes técnicas que permiten la modificación del ADC, la opción más eficiente consiste en amplificar la señal en la banda de ultrasonidos mediante la adición de una serie de coeficientes feedforward. Estos coeficientes modifican la función de transferencia de la señal sin afectar al ruido del ADC. Una vez propuesta la técnica que permite procesar señales en ambas bandas de frecuencia, se realizan una serie de estudios teóricos para analizar cuál es el impacto de dicha técnica en el ADC, en términos de estabilidad, linealidad y consumo de potencia. La obtención de los coeficientes feedforward necesarios para obtener una determinada mejora en la banda de ultrasonidos del ADC no es una tarea sencilla, por lo que en esta tesis se ha diseñado una herramienta que permite ayudar en el diseño de estos coeficientes de manera que se pueda conseguir la especificación requerida. Esta herramienta consta de diferentes fases en las que se realizan una serie de cálculos teóricos y simulaciones hasta la obtención de los valores de los nuevos coeficientes feedforward. Finalmente, la técnica propuesta ha sido evaluada mediante un caso práctico de aplicación a un ADC de tercer orden implementado para un micrófono digital. Este ADC ha sido modificado de manera que puede ser empleado tanto para audio como para ultrasonidos, aprovechando la respuesta en frecuencia del sensor MEMS, con una adición de hardware mínima, tan solo un condensador y dos interruptores. La técnica de ecualización se ha combinado con otras técnicas adicionales que han permitido su aplicación practica a nivel de circuito. The research work of this doctoral thesis consists of getting an architecture of Analogto- Digital Converter (ADC) that is able to process signals in two different frequency bands (the audio band and the ultrasound band) in an effective way in terms of power consumption and area. Implementing a new ADC that allows this functionality is expensive and requires the design from the start of all its components. For this reason, this thesis proposes, as an alternative, to modify an ADC previously designed and integrated with a digital microphone to use it in ultrasound applications. This ADC is optimized for its operation in the audio band, not satisfying the specifications needed for the ultrasound band. It is necessary to vary its behavior in the ultrasound band without changing its behavior in the audio band. After studying different techniques that allow the modification of the ADC, the most efficient option consists of amplifying the signal in the ultrasound band adding some feedforward coefficients. These coefficients modify the signal transfer function without affecting the noise of the ADC. Once proposed the technique that allows to process signals in both frequency bands, some theoretical studies are realized to analyze which is the impact of the technique in the ADC in terms of stability, linearity and power consumption. Obtaining the feedforward coefficients needed to reach a certain improvement in the ultrasound band of the ADC is not an easy task, so that in this thesis a toll has been designed for helping in the design of the coefficients to reach the required specification. This tool consists of different phases in which some theoretical calculations and simulations have been realized until obtaining the values of the new feedforward coefficients. Finally, the proposed technique has been evaluated through a practical case of application to a third order ADC, initially implemented for audio applications. This ADC has been modified so that it can be used for both audio and ultrasound applications, taking advantage the MEMS frequency response, with the minimum hardware addition, only a capacitor and two switches. This equalization technique has been combined with other additional techniques that allow its practical application at circuit level. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Emilio Olías Ruiz.- Secretario: Rocío del Río Fernández.- Vocal: Francisco Colodro Ruiz

El propósito del trabajo presentado en este documento es aportar una nueva alternativa para el diseño de convertidores analógico-digital basados en osciladores controlados por tensión. Durante los últimos años, los convertidores analógico-digitales con codificación temporal han llamado la atención de la comunidad de diseñadores debido a la posibilidad de implementarlos en su gran mayoría con circuitos digitales, los cuales son muy apropiados para los procesos de diseño nanométricos. En este ámbito, este tipo de convertidores son uno de los candidatos más prometedores. Los convertidores analógico-digital de una sola etapa basados en osciladores controlado por tensión, diseñados en gran cantidad de artículos y en este trabajo, tienen el inconveniente de ser de primer orden (lo que implica menor resolución en comparación con las arquitecturas de un mayor orden). Para solventar esta cuestión, en este documento se propone una interpretación alternativa de este tipo de sistemas haciendo uso de la teoría de los convertidores con time-interleaving. Esto permite aumentar la resolución del convertidor sin necesidad de aumentar el orden de este. Se propone un modelo lineal para el análisis de convertidores analógico-digitales basados en osciladores controlados por tensión (tanto para la propuesta como para el modelo convencional). Se exponen y describen arquitecturas de una sola etapa en lazo abierto como son las basadas en osciladores controlados por tensión diseñadas en 0.18 μm. Asimismo, se realiza un análisis y estudio de la sensibilidad del convertidor propuesto para determinar su validez. De forma genérica, las aportaciones propuestas en este documento se pueden aplicar a cualquier tipo de convertidor, independientemente de los requisitos de resolución, ancho de banda, consumo y área. Sin embargo, en el caso de la arquitectura propuesta, las especificaciones se relacionan con el ámbito de las comunicaciones (VDSL, VDSL2, o incluso G.fast), en donde se requiere una resolución media (9-10 bits), alto ancho de banda (5-20 MHZ), manteniendo bajo consumo y baja área ocupada. The purpose of the work presented in this document is to provide a new alternative to the design of voltage-controlled oscillator based analog-to-digital converters (VCObased ADCs). Time-encoding based ADCs have become of great interest to the designer community due to the possibility of implementing them with mostly digital circuits. This fact allows them to be suitable for current deep-submicron CMOS processes. Within this topic, VCO-based ADCs are one of the most promising candidates. Single-stage VCO-based ADCs, proposed in a great deal of papers and in this document, have the drawback of being limited to first order architecture (which implies lower resolution compared to higher order architectures). To overcome this issue, it is proposed an alternative interpretation of this type of systems based on time-interleaved architectures theory. This allows us to enhance the resolution of the converter without the need of increasing its order. It is proposed a linear model to analyze VCO-based ADCs (both proposed and conventional models). It is presented and described open-loop single-stage architectures such as VCO-based ADCs designed in 0.18 μm. Likewise, some impairments of the converter are analyzed and studied to validity it. In general, the contributions proposed in this document are not restricted to particular application, regardless of the requirements in resolution, bandwidth, consumption or area. Nevertheless, in the case of the proposed architecture, the specifications are linked to communication applications (for instance VDSL, VDSL2, or even G.fast), which means medium resolution (9-10 bits), high bandwidth (5-20 MHz), low power and low area. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Desde el punto de vista de seguridad, la certificación aeronáutica de aplicaciones críticas de vuelo requiere diferentes técnicas que son usadas para prevenir fallos en los equipos electrónicos. Los fallos de tipo hardware debido a la radiación solar que existe a las alturas standard de vuelo, como SEU (Single Event Upset) y MCU (Multiple Bit Upset), provocan un cambio de estado de los bits que soportan la información almacenada en memoria. Estos fallos se producen, por ejemplo, en la memoria de configuración de una FPGA, que es donde se definen todas las funcionalidades. Las técnicas de protección requieren normalmente de redundancias que incrementan el coste, número de componentes, tamaño de la memoria y peso. En la fase de desarrollo de aplicaciones críticas de vuelo, generalmente se utilizan una serie de estándares o recomendaciones de diseño como ABD100, RTCA DO-160, IEC62395, etc, y diferentes técnicas de protección para evitar fallos del tipo SEU o MCU. Estas técnicas están basadas en procesos tecnológicos específicos como memorias robustas, codificaciones para detección y corrección de errores (EDAC), redundancias software, redundancia modular triple (TMR) o soluciones a nivel sistema. Esta tesis está enfocada a minimizar e incluso suprimir los efectos de los SEUs y MCUs que particularmente ocurren en la electrónica de avión como consecuencia de la exposición a radiación de partículas no cargadas (como son los neutrones) que se encuentra potenciada a las típicas alturas de vuelo. La criticidad en vuelo que tienen determinados sistemas obligan a que dichos sistemas sean tolerantes a fallos, es decir, que garanticen un correcto funcionamiento aún cuando se produzca un fallo en ellos. Es por ello que soluciones como las presentadas en esta tesis tienen interés en el sector industrial. La Tesis incluye una descripción inicial de la física de la radiación incidente sobre aeronaves, y el análisis de sus efectos en los componentes electrónicos aeronaúticos basados en semiconductor, que desembocan en la generación de SEUs y MCUs. Este análisis permite dimensionar adecuadamente y optimizar los procedimientos de corrección que se propongan posteriormente. La Tesis propone un sistema de corrección de fallos SEUs y MCUs que permita cumplir la condición de Sistema Tolerante a Fallos, a la vez que minimiza los niveles de redundancia y de complejidad de los códigos de corrección. El nivel de redundancia es minimizado con la introducción del concepto propuesto HSB (Hardwired Seed Bits), en la que se reduce la información esencial a unos pocos bits semilla, neutros frente a radiación. Los códigos de corrección requeridos se reducen a la corrección de un único error, gracias al uso del concepto de Distancia Virtual entre Bits, a partir del cual será posible corregir múltiples errores simultáneos (MCUs) a partir de códigos simples de corrección. Un ejemplo de aplicación de la Tesis es la implementación de una Protección Tolerante a Fallos sobre la memoria SRAM de una FPGA. Esto significa que queda protegida no sólo la información contenida en la memoria sino que también queda auto-protegida la función de protección misma almacenada en la propia SRAM. De esta forma, el sistema es capaz de auto-regenerarse ante un SEU o incluso un MCU, independientemente de la zona de la SRAM sobre la que impacte la radiación. Adicionalmente, esto se consigue con códigos simples tales como corrección por bit de paridad y Hamming, minimizando la dedicación de recursos de computación hacia tareas de supervisión del sistema. For airborne safety critical applications certification, different techniques are implemented to prevent failures in electronic equipments. The HW failures at flying heights of aircrafts related to solar radiation such as SEU (Single-Event-Upset) and MCU (Multiple Bit Upset), causes bits alterations that corrupt the information at memories. These HW failures cause errors, for example, in the Configuration-Code of an FPGA that defines the functionalities. The protection techniques require classically redundant functionalities that increases the cost, components, memory space and weight. During the development phase for airborne safety critical applications, different aerospace standards are generally recommended as ABD100, RTCA-DO160, IEC62395, etc, and different techniques are classically used to avoid failures such as SEU or MCU. These techniques are based on specific technology processes, Hardened memories, error detection and correction codes (EDAC), SW redundancy, Triple Modular Redundancy (TMR) or System level solutions. This Thesis is focussed to minimize, and even to remove, the effects of SEUs and MCUs, that particularly occurs in the airborne electronics as a consequence of its exposition to solar radiation of non-charged particles (for example the neutrons). These non-charged particles are even powered at flying altitudes due to aircraft volume. The safety categorization of different equipments/functionalities requires a design based on fault-tolerant approach that means, the system will continue its normal operation even if a failure occurs. The solution proposed in this Thesis is relevant for the industrial sector because of its Fault-tolerant capability. Thesis includes an initial description for the physics of the solar radiation that affects into aircrafts, and also the analyses of their effects into the airborne electronics based on semiconductor components that create the SEUs and MCUs. This detailed analysis allows the correct sizing and also the optimization of the procedures used to correct the errors. This Thesis proposes a system that corrects the SEUs and MCUs allowing the fulfilment of the Fault-Tolerant requirement, reducing the redundancy resources and also the complexity of the correction codes. The redundancy resources are minimized thanks to the introduction of the concept of HSB (Hardwired Seed Bits), in which the essential information is reduced to a few seed bits, neutral to radiation. The correction codes required are reduced to the correction of one error thanks to the use of the concept of interleaving distance between adjacent bits, this allows the simultaneous multiple error correction with simple single error correcting codes. An example of the application of this Thesis is the implementation of the Fault-tolerant architecture of an SRAM-based FPGA. That means that the information saved in the memory is protected but also the correction functionality is auto protected as well, also saved into SRAM memory. In this way, the system is able to self-regenerate the information lost in case of SEUs or MCUs. This is independent of the SRAM area affected by the radiation. Furthermore, this performance is achieved by means simple error correcting codes, as parity bits or Hamming, that minimize the use of computational resources to this supervision tasks for system. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Luis Alfonso Entrena Arrontes.- Secretario: Pedro Reviriego Vasallo.- Vocal: Mª Luisa López Vallejo

El objetivo de este trabajo es el diseño e implementación de un Procesador de Aplicación Específica (ASIP) para la generación de patrones. Un ASIP es un procesador con un conjunto de instrucciones de uso específico, es decir, diseñado a medida para cumplir la función requerida de la manera más eficiente posible, siendo órdenes de magnitud más rápido que un procesador de uso general. En este caso el ASIP cumple la función de generación de patrones de ondas digitales, para su uso en una variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen sistemas de control de electrónica de potencia, control de sensores y actuadores matriciales, etc. Los patrones se generan mediante la salida de datos durante un tiempo determinado. Se dispone de una única instrucción de movimiento de datos, que escribe un dato durante un tiempo determinado en la salida, siendo el dato y el tiempo indicados por la instrucción, y contenidos en la memoria interna del ASIP. Además de esta función, hay numerosas instrucciones de control que permiten crear bucles y llamadas a subrutinas para la programación de patrones complejos. El ASIP debe ser altamente configurable, por lo que se ha diseñado de manera genérica, es decir, su estructura y comportamiento depende de una serie de parámetros configurables por el usuario. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

La presente Memoria corresponde al estudio realizado sobre la metodología Building Information Model con un punto de vista referente al área de la electrónica. El estudio revisa los estándares que regulan la metodología, la situación actual de la misma y analiza las guías existentes a nivel global. En el mismo documento se incluye una parte de la elaboración de la Guía para la redacción de un Plan de Ejecución BIM, compuesto por la propuesta global de la misma y el desarrollo de la terminología, los objetivos que deben cumplir éste tipo de documentos, los roles y responsabilidades en éstos proyectos, las dimensiones y el nivel de desarrollo de los elementos, los entregables y las familias. Dentro del desarrollo de la Guía, se hace especial hincapié en el nivel de desarrollo de un objeto, el cual se encuentra también presente en las familias de estos. Se expone la necesidad de invertir en una estandarización de los mismos e incrementar sus niveles de desarrollo para poder obtener los beneficios que nos brinda la metodología BIM. Los objetos electrónicos tan solo conforman el 5% de los elementos existentes en el mercado. Finalmente se plantea un caso práctico, el cual consiste en la carga de familias de elementos dentro de un entorno Autodesk Revit. Se elige como objeto una cámara de seguridad proporcionada por su fabricante. El mismo es válido para el usuario de la Guía elaborada previamente, a modo manual. Además a través del mismo se realiza un análisis más crítico y real de la situación actual de las limitaciones de los objetos electrónicos en este entorno. This Report relates to the study carried out on the methodology Building Information Model from an electronic area point of view. The study reviews the standards that set out the methodology and its current situation, and analyses the global existing guidelines. The same document also includes one section which outlines the elaboration of the Guía para la redacción de un Plan de Ejecución BIM (Guide for the drafting of an BIM Execution Plan), comprised of the global proposal, terminology development, the goals that should be included in these type of documents, projects‟ roles and responsibilities, the dimensions and the grade of the elements‟ development, deliverables and families. On the development Guide, it is paid attention to the level of development of an object, which is also present in the families of them. It is outlined the need for investing on standardization and increasing the development level of the objects in order to achieve the BIM methodology benefits. The electronic objects only represent 5% of the existing market elements. Finally, it is put forward a practical case which consists of the families‟ weight within Autodesk Revit context. It is chosen as an object a security camera provided by the producer. This is also appropriate for the previous carried out Guideline user, as a handbook. In addition, the above carries out a more critical and real analysis of the current situation of the electronic objects limitations in this context. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Este proyecto abarca el diseño, implementación y fabricación de un amplificador estéreo, de clase AB, para auriculares de alta impedancia. Dicho amplificador está controlado por micro-procesador y montado sobre una placa de circuito impreso. El amplificador dispone de control de volumen y de balance mediante un encoder y dos pul-sadores, respectivamente. Además, dichos parámetros también son accesibles mediante los botones de control remoto de los auriculares. El sistema incorpora también un circuito de protección ante transitorios de arranque, impi-diendo así posibles daños a los auriculares. Por último, se ha realizado una validación experimental del amplificador, analizando su res-puesta en frecuencia, su distorsión armónica total y su comportamiento ante distintas señales de entrada. This project includes the design, implementation and manufacturing of a stereo, AB class, high-impedance headphones amplifier. It is controlled by a microprocessor and mounted on a printed circuit board. The amplifier has volume and balance control through a rotary encoder and two switches, re-spectively. Furthermore, those parameters are also accessible through the remote control of the headphones. The system includes a protection circuit against transient effects on the start, what avoids possible damages on the headphones. Finally, an experimental validation of the amplifier has been performed, by analyzing the frequency response, total harmonic distortion and the behavior to different input signals. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Mención Internacional en el título de doctor This thesis focuses on the development of capacitive sensor readout circuits and data converters based on frequency-encoding. This research has been motivated by the needs of consumer electronics industry, which constantly demands more compact readout circuit for MEMS microphones and other sensors. Nowadays, data acquisition is mainly based on encoding signals in voltage or current domains, which is becoming more challenging in modern deep submicron CMOS technologies. Frequency-encoding is an emerging signal processing technique based on encoding signals in the frequency domain. The key advantage of this approach is that systems can be implemented using mostly-digital circuitry, which benefits from CMOS technology scaling. Frequencyencoding can be used to build phase referenced integrators, which can replace classical integrators (such as switched-capacitor based integrators) in the implementation of efficient analog-to-digital converters and sensor interfaces. The core of the phase referenced integrators studied in this thesis consists of the combination of different oscillator topologies with counters and highly-digital circuitry. This work addresses two related problems: the development of capacitive MEMS sensor readout circuits based on frequency-encoding, and the design and implementation of compact oscillator-based data converters for audio applications. In the first problem, the target is the integration of the MEMS sensor into an oscillator circuit, making the oscillation frequency dependent on the sensor capacitance. This way, the sound can be digitized by measuring the oscillation frequency, using digital circuitry. However, a MEMS microphone is a complex structure on which several parasitic effects can influence the operation of the oscillator. This work presents a feasibility analysis of the integration of a MEMS microphone into different oscillator topologies. The conclusion of this study is that the parasitics of the MEMS limit the performance of the microphone, making it inefficient. In contrast, replacing conventional ADCs with frequency-encoding based ADCs has proven a very efficient solution, which motivates the next problem. In the second problem, the focus is on the development of high-order oscillator-based Sigma-Delta modulators. Firstly, the equivalence between classical integrators and phase referenced integrators has been studied, followed by an overview of state-of-art oscillator-based converters. Then, a procedure to replace classical integrators by phase referenced integrators is presented, including a design example of a second-order oscillator based Sigma-Delta modulator. Subsequently, the main circuit impairments that limit the performance of this kind of implementations, such as phase noise, jitter or metastability, are described. This thesis also presents a methodology to evaluate the impact of phase noise and distortion in oscillator-based systems. The proposed method is based on periodic steady-state analysis, which allows the rapid estimation of the system dynamic range without resorting to transient simulations. In addition, a novel technique to analyze the impact of clock jitter in Sigma-Delta modulators is described. Two integrated circuits have been implemented in 0.13 μm CMOS technology to demonstrate the feasibility of high-order oscillator-based Sigma-Delta modulators. Both chips have been designed to feature secondorder noise shaping using only oscillators and digital circuitry. The first testchip shows a malfunction in the digital circuitry due to the complexity of the multi-bit counters. The second chip, implemented using single-bit counters for simplicity, shows second-order noise shaping and reaches 103 dB-A of dynamic range in the audio bandwidth, occupying only 0.04 mm2. Esta tesis se centra en el desarrollo de conversores de datos e interfaces para sensores capacitivos basados en codificación en frecuencia. Esta investigación está motivada por las necesidades de la industria, que constantemente demanda reducir el tamaño de este tipo de circuitos. Hoy en día, la adquisición de datos está basada principalmente en la codificación de señales en tensión o en corriente. Sin embargo, la implementación de este tipo de soluciones en tecnologías CMOS nanométricas presenta varias dificultades. La codificación de frecuencia es una técnica emergente en el procesado de señales basada en codificar señales en el dominio de la frecuencia. La principal ventaja de esta alternativa es que los sistemas pueden implementarse usando circuitos mayoritariamente digitales, los cuales se benefician de los avances de la tecnología CMOS. La codificación en frecuencia puede emplearse para construir integradores referidos a la fase, que pueden reemplazar a los integradores clásicos (como los basados en capacidades conmutadas) en la implementación de conversores analógico-digital e interfaces de sensores. Los integradores referidos a la fase estudiados en esta tesis consisten en la combinación de diferentes topologías de osciladores con contadores y circuitos principalmente digitales. Este trabajo aborda dos cuestiones relacionadas: el desarrollo de circuitos de lectura para sensores MEMS capacitivos basados en codificación temporal, y el diseño e implementación de conversores de datos compactos para aplicaciones de audio basados en osciladores. En el primer caso, el objetivo es la integración de un sensor MEMS en un oscilador, haciendo que la frecuencia de oscilación depe capacidad del sensor. De esta forma, el sonido puede ser digitalizado midiendo la frecuencia de oscilación, lo cual puede realizarse usando circuitos en su mayor parte digitales. Sin embargo, un micrófono MEMS es una estructura compleja en la que múltiples efectos parasíticos pueden alterar el correcto funcionamiento del oscilador. Este trabajo presenta un análisis de la viabilidad de integrar un micrófono MEMS en diferentes topologías de oscilador. La conclusión de este estudio es que los parasíticos del MEMS limitan el rendimiento del micrófono, causando que esta solución no sea eficiente. En cambio, la implementación de conversores analógico-digitales basados en codificación en frecuencia ha demostrado ser una alternativa muy eficiente, lo cual motiva el estudio del siguiente problema. La segunda cuestión está centrada en el desarrollo de moduladores Sigma-Delta de alto orden basados en osciladores. En primer lugar se ha estudiado la equivalencia entre los integradores clásicos y los integradores referidos a la fase, seguido de una descripción de los conversores basados en osciladores publicados en los últimos años. A continuación se presenta un procedimiento para reemplazar integradores clásicos por integradores referidos a la fase, incluyendo un ejemplo de diseño de un modulador Sigma-Delta de segundo orden basado en osciladores. Posteriormente se describen los principales problemas que limitan el rendimiento de este tipo de sistemas, como el ruido de fase, el jitter o la metaestabilidad. Esta tesis también presenta un nuevo método para evaluar el impacto del ruido de fase y de la distorsión en sistemas basados en osciladores. El método propuesto está basado en simulaciones PSS, las cuales permiten la rápida estimación del rango dinámico del sistema sin necesidad de recurrir a simulaciones temporales. Además, este trabajo describe una nueva técnica para analizar el impacto del jitter de reloj en moduladores Sigma-Delta. En esta tesis se han implementado dos circuitos integrados en tecnología CMOS de 0.13 μm, con el fin de demostrar la viabilidad de los moduladores Sigma-Delta de alto orden basados en osciladores. Ambos chips han sido diseñados para producir conformación espectral de ruido de segundo orden, usando únicamente osciladores y circuitos mayoritariamente digitales. El primer chip ha mostrado un error en el funcionamiento de los circuitos digitales debido a la complejidad de las estructuras multi-bit utilizadas. El segundo chip, implementado usando contadores de un solo bit con el fin de simplificar el sistema, consigue conformación espectral de ruido de segundo orden y alcanza 103 dB-A de rango dinámico en el ancho de banda del audio, ocupando solo 0.04 mm2. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Georges G.E. Gielen.- Secretario: José Manuel de la Rosa.- Vocal: Ana Rusu

Uno de los objetivos de la neurociencia actual es la comprensión de los mecanismos por los que los seres humanos realizan la clasificación y el reconocimiento de objetos. En los últimos años, se ha buscado determinar las áreas del cerebro que se encargan de dicho proceso. Se han realizado numerosos estudios con este fin, partiendo de señales procedentes de magneto- y electroencefalogramas [3][11], a las que se les aplican algoritmos basados en el análisis de patrones multivariantes. En este proyecto de fin de grado se parte de la investigación conducida por Kaneshiro et al. [21] en la que, usando señales electroencefalográficas procedentes de diez sujetos de características heterogéneas, aplicaron un análisis de similitud representacional (RSA) para entender el procesamiento de objetos y su clasificación en seis categorías (caras humanas, partes del cuerpo humano, caras de animales, partes de cuerpos animales, frutas/vegetales, y objetos inanimados). Este TFG propone aplicar en su lugar, técnicas de aprendizaje profundo, en auge en la actualidad, a la misma base de datos para resolver el problema de clasificación planteado por Kaneshiro. Se han desarrollado tres modelos básicos de redes neuronales, de los cuales dos son convolucionales (con una o dos capas de convolución). Posteriormente, se han implementado mejoras como la validación cruzada, tomando los modelos más sencillos como base. En concreto, con el método de validación cruzada basado en una estructura con dos capas convolucionales, aplicado al conjunto total de datos, se ha obtenido una precisión superior al 70% al predecir la categoría de nuevas imágenes procedentes de sujetos con los que se ha entrenado la red neuronal. Con esta técnica, se han conseguido mejorar ampliamente los resultados obtenidos en el estudio del que surge este proyecto, en el que la tasa de acierto alcanzada no supera el 45%. One of the goals of actual neuroscience is to understand the mechanisms by which we, humans, recognise and classify objects. In recent years, it has been tried to determine the areas of the brain dedicated to this process. For this, a number of studies have been conducted using as raw material signals coming from magneto- and electroencephalograms [3][11], and applying a multivariate pattern analysis to them. In this bachelor’s thesis, the investigation performed by Kaneshiro et Al. [21] is used as reference. In their study, starting from EEG signals coming from 10 subjects belonging to a heterogeneous group, they applied a Representational Similarity Analysis (RSA) to comprehend the dynamics of object processing and their classification in one out of six possible categories: human face, human body, animal face, animal body, fruit/vegetable, and inanimate objects. This project proposes to change the approach to the classification problem raised by Kaneshiro, implementing on the same dataset deep learning algorithms, which are experimenting great improvements nowadays. Three basic artificial neural networks have been developed, being two of them of the convolutional kind. Some optimization methods have been proposed, like a cross-validation method that uses the simpler networks as its core. In fact, a cross-validation algorithm based on a convolutional network with two convolutional layers, applied over the complete dataset, has shown an accuracy greater than 70% when the category of new data from one of the subjects of the training set is predicted. With this implementation, the results of the original paper have been greatly improved, since their achieved accuracy was lower than a 45%. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Este Trabajo Fin de Grado surge de la necesidad de reducir, pero sobre todo prevenir, el alto índice de violencia y agresiones sexuales contra las mujeres que existe en cualquier región del mundo. Para ello, se diseña un sistema de grabación de audio en modo continuo (streaming) y de envío mediante un protocolo inalámbrico, Bluetooth® Low Energy (BLE), a un teléfono móvil; lo que permite incorporar la detección de pánico en la voz y poder alertar, a través de un dispositivo portable, de un ataque o agresión que se esté produciendo contra la usuaria. Por otra parte, se ha aprovechado el sistema de adquisición de audio realizado, para diseñar y desarrollar un sistema que optimice y depure las grabaciones realizadas, en una cámara anecoica, para el entrenamiento de los algoritmos que detectan estrés en la voz. Se han definido dos protocolos para la comunicación en dicho sistema, uno inalámbrico mediante Bluetooth® Low Energy (BLE), y otro alámbrico mediante un cable USB de 10 metros de alcance. La realización de este Trabajo Fin de Grado ha tenido una duración de 10 meses, y de forma resumida y muy general, se puede sostener que se ha conseguido unificar el trabajo en los niveles altos de abstracción, generación de algoritmos para el procesamiento de audio, con los más bajos, y cercanos a las capas físicas y de enlace, para la adquisición, preprocesado y transmisión de dicho audio, a través de los componentes electrónicos y los protocolos de comunicación más actuales y demandados en las aplicaciones tecnológicas de redes de sensores (MEMS, Bluetooth® Low Energy..). This Final Degree Project arises from the need to reduce, but above all prevent, the high rate of violence and sexual aggression against women that exists in any region of the world. For this reason, a streaming audio recording system is designed and sent via Bluetooth® Low Energy (BLE) to a mobile phone, which allows the incorporation of panic detection in the voice to alert through a portable device, of an attack or aggression that is occurring against the user. On the other hand, the audio acquisition system has been used to design and develop a system that optimizes and debugs the recordings made in an anechoic chamber for the training of the algorithms that detect voice stress. Two protocols have been defined for communication in this system, one wireless via Bluetooth® Low Energy (BLE), and another wired via a 10-meter USB cable. The achievement of this Final Degree Project has lasted 10 months, and in a summarized and very general way, we can say that it has been possible to unify the work in the high levels of abstraction, generation of algorithms for the audio processing, with the lowest and closest ones to the phisical and connection layers, for the acquisition, preprocessing and transmission of this one, through the most current electronic components and communication protocols demanded in the technological applications of sensor networks (MEMS, Bluetooth® Low Energy ..). Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Este proyecto se desarrolla a petición del CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) el cual ha pedido el diseño de un circuito de medida de carga para un detector de neutrones. Para ello se ha utilizado un fotodiodo con una fina capa de 6LiF, proporcionado por el propio centro de investigación, que permite la conversión de neutrones a pulsos corriente eléctrica. Se ha procedido a un estudio del principio de operación de los detectores de radiación basados en dispositivos semiconductores, en este caso de silicio, y como estos son capaces de producir una corriente eléctrica tras la detección de un neutrón. Posteriormente mediante un estudio de mercado se han comparado diferentes amplificadores comerciales que se utilizan para la instrumentación de la señal producida por el fotodiodo, junto con los problemas que estos pueden causar como son la saturación de la señal, el apilamiento de pulsos o la variación de la línea de base. Con todo esto el objetivo del presente proyecto es un estudio de los requisitos para el diseño de un amplificador de carga que sustituya a los ya existentes en el mercado y la construcción de un prototipo0. Se ha diseñado las etapas que acompañan al amplificador de carga, así como el circuito de polarización del fotodiodo, que permite una lectura adecuada ante la detección de un neutrón. Una vez simulado y fabricado el circuito de medición de neutrones se han realizado diferentes medidas que permiten la validación experimental de los datos, con un análisis de su respuesta en frecuencia y su respuesta ante una señal impulsiva que simula el pulso de corriente producido por el fotodiodo y su ruido. Para finalizar se ha preparado el circuito para poder comprobar su uso en las instalaciones del CIEMAT mediante la exposición del detector a una fuente de neutrones real. Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas Electrónicos y Aplicaciones. Curso 2017/2018

Este proyecto se basa en el diseño y fabricación de un convertidor cc-cc con aislamiento galvánico, en este caso, se trata de un convertidor Forward. El objetivo principal de este proyecto es limitar el tamaño de la placa con respecto al convertidor original sobre el que se va a trabajar. Se parte de un diseño anterior en el que se usaron 2 pilas de 25W para alimentar el convertidor, mientras que, en este nuevo diseño, se va a alimentar con una sola pila, pero de 50W. El convertidor original del que se parte, tiene las siguientes especificaciones [cuadro].Como se ha comentado antes, el diseño, la fabricación y su posterior construcción, se tiene que llevar a cabo bajo estas especificaciones. Por lo tanto, habrá que comprobar de qué manera se puede reducir el tamaño de la placa PCB. Para conseguirlo, se van a usar diferentes herramientas informáticas como son los programas de electrónica, aunque primeramente se debe analizar el circuito de manera teórica. Como ya se ha dicho anteriormente, los programas a usar en este proyecto son: “PSIM”, con el que se van a realizar simulaciones del circuito para ver cómo se comporta en las condiciones previamente establecidas. “OrCad Capture CIS”, también es un programa de simulación pero que en este caso se va a usar como programa “puente” para el “OrCad Layout” “OrCard Layout”, es el programa con el que se va a diseñar la placa PCB y se va a estudiar cuál es la mejor disposición de los componentes. Para este proyecto, hay que tener en cuenta que, para tener una placa más pequeña, hay que buscar unos componentes más pequeños, y el objetivo de este proyecto es intentar ganar este espacio con los componentes más grandes, así sean, el transformador y la bobina. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

Este proyecto tiene varios propósitos cuya finalidad es contribuir a la mejora de la accesibilidad y usabilidad de los sistemas de reconocimiento biométrico. Podemos definir varios objetivos fundamentales: Estudiar la accesibilidad y usabilidad del sistema de retirada de dinero que se ha desarrollado para los usuarios tanto del CRMF como los ajenos al centro. Comparar mecanismos de autenticación tradicional con mecanismos biométricos en términos de rendimiento, usabilidad y accesibilidad. Estudiar la accesibilidad de las modalidades de autenticación biométrica más comunes en los dispositivos móviles. A partir del estudio, conocer los requisitos de accesibilidad que debe cumplir una aplicación de estas características. Encontrar mejoraras que puedan ser implementadas en esta u otras futuras aplicaciones móviles, con la finalidad de conseguir que cualquier usuario tenga las mismas oportunidades a la hora de usar un cajero automático o realizar una transferencia bancaria. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

En torno a un 30% de la población de edad avanzada sufre al menos una caída cada año, siendo éstas la segunda causa mundial de mortandad por lesiones accidentales o no intencionales. Muchas de estas caídas se producen en individuos que viven solos, en el interior de sus casas, donde no pueden ser socorridos. Además, debido a la crisis actual y a los recortes en sanidad pública, estas personas no pueden costearse el pago de residencias o clínicas privadas. Por otro lado, los avances y la investigación en el campo de la visión artificial y sus aplicaciones, hacen de esta ciencia una tecnología atractiva para ser usada en sistemas de todo tipo. Por estas razones, este proyecto tiene como finalidad el desarrollo de un sistema de detección de caídas para personas mayores basado en la visión artificial, que mandará un aviso por correo electrónico cuando se detecte la caída. La aplicación está pensada para ser usada de forma doméstica, apareciendo a un precio asequible para el consumidor. Estará montada sobre una Raspberry Pi, y mediante el uso de la librería OpenCV se hará el procesamiento de las imágenes. En esta memoria se dise~nará y explicará el desarrollo del sistema. About 30% of the elderly population suffers at least one fall each year, being these the second leading cause of death from accidental or unintentional injuries. Many of these falls occur in individuals living alone, inside their homes, where they can not be rescued. In addition, due to the current recession and cuts in public health, these people can not afford to pay for residences or private clinics. On the other hand, advances and research in the field of artificial vision and its applications make this science, an attractive technology to be used in systems of all kinds. Therefore, this project aims to develop a fall detection system for older people based on artificial vision, which will send an alarm by email when the fall is detected. The device is intended to be used in a domestic environment, having an affordable price for the consumer. It will be mounted on a Raspberry Pi, and OpenCV library will make the image processing. In this report, the development of the system will be designed and explained. Ingeniería en Tecnologías Industriales

En este trabajo fin de grado se ha abordado el diseño, construcción y pruebas de un circuito que sirve como medidor de capacidad. El principio de funcionamiento se basa en medir la variación de frecuencia de un oscilador alimentado por el condensador a medir. El condensador se precarga a una tensión de referencia. El número de pulsos generados por el oscilador refleja la carga en el condensador y por tanto permite estimar su capacidad . El diseño del TFG se ha realizado y validado con la ayuda de un programa de CAD con captura esquemática y simulación de circuitos. Posteriormente, se ha construido un prototipo del circuito, y se ha validado su funcionamiento experimental en el laboratorio. Para las pruebas del circuito, se ha diseñado y construido una placa PCB empleando otra herramienta CAD. Los circuitos de conversión de capacidad a digital tiene especial relevancia en el entorno socioeconómico actual puesto que son la base de prácticamente la totalidad de los sensores físicos integrados en los dispositivos móviles. Los acelerómetros, giróscopos, micrófonos y medidores de presión se implementan empleando sensores capacitivos tipo MEMS. Por tanto los circuitos de interfaz con estos sensores son una parte importante de la economía digital. En este trabajo fin de grado se aborda la digitalización del valor de un condensador mediante un método alternativo a los circuitos del arte previo, basados en su mayoría en la integración de una corriente o tensión. Esto permite que el circuito se realice solo con componentes digitales. Si bien, el trabajo fin de grado es un demostrador empleando componentes discretos, sirve para comprobar la factibilidad de un futuro circuito integrado basado en este principio. Dada la naturaleza experimental y de prueba de nuevas aproximaciones al problema no sea encontrado normativa que aplique al desarrollo realizado. No obstante, en la documentación previa para la realización de este trabajo se ha recopilado y estudiado la información de todos los fabricantes de sensores MEMS que pudieran beneficiarse de este nuevo método de conversión. This end-of-degree work has addressed the design, construction and testing of a circuit that serves as a capacity meter. The operating principle is based on measuring the frequency variation of a oscillator fed by the capacitor to be measured. The capacitor is precharged to a reference voltage. The number of pulses generated by the oscillator reflects the load on the capacitor and therefore allows estimating its capacity. The design of the GFR has been carried out and validated with the help of a CAD program with schematic capture and simulation of circuits. Subsequently, a prototype of the circuit has been built, and its experimental performance in the laboratory has been validated. For the circuit tests, a PCB board has been designed and built using another CAD tool. The capacity-to-digital conversion circuits are particularly relevant in the current socioeconomic environment since they are the basis of virtually all of the physical sensors integrated into the mobile devices. Accelerometers, gyroscopes, microphones and pressure gauges are implemented using MEMS-type capacitive sensors. So the interface circuits with these sensors are an important part of the digital economy. In this end-of-degree work, the digitization of the value of a capacitor is addressed by an alternative method to the previous art circuits, mostly based on the integration of a current or voltage. This allows the circuit to be performed only with digital components. Although the end-of-degree work is a demonstrator using discrete components, it serves to verify the feasibility of a future integrated circuit based on this principle. Given the experimental and test nature of new approaches to the problem is not found legislation that applies to the development carried out. However, in the previous documentation for the accomplishment of this work has been compiled and studied the information of all the manufacturers of MEMS sensors that could benefit from this new method of conversion. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

La fiabilidad de los equipos eléctricos depende directamente de la integridad del aislamiento eléctrico. La detección, identificación y localización de las Descargas Parciales (DP) se utiliza como una herramienta para obtener información que permite evaluar el estado del aislamiento. Para la detección existen diferentes métodos, siendo los principales: el eléctrico, el acústico y el electromagnético. Posterior a la detección se aplican métodos para la identificación de las descargas y otros métodos que se enfocan en su localización. Normalmente, estos métodos asumen la presencia de una sola fuente de descarga, sin embargo, en ambiente reales, siempre existe la posibilidad de varias fuentes de descarga localizadas en diferentes puntos del aislante. Aunque se han propuestos métodos con el objetivo de identificar en ambientes de múltiples descargas, sus resultados sólo indican la presencia de más de una descarga o logran clasificar si no existe solapamiento. Las señales provenientes de más de una fuente DP se mezclan en los sensores, efecto que cambia sus características en tiempo y frecuencia de tal forma que se distorsiona la forma de onda de la señal y dificulta el cálculo de los tiempos de llegada o TDOA (Time Delay On Arrival). Este problema no permite que los métodos tradicionales de identificación y localización trabajen adecuadamente. La tesis doctoral propone un método para separar estas mezclas en las fuentes originales de DP. El método utiliza Análisis de Componentes Independientes (ICA, siglas en ingles de Independent Component Analisys) y se demuestra su utilidad aplicándolo a señales detectadas por los métodos de detección acústico y electromagnético. Estos métodos son llamados métodos de detección no convencionales y se aplican como una alternativa o complemento al método eléctrico convencional. ICA, recupera la forma de onda original de cada fuente y de manera automática las identifica. Está sustentado en una sólida teoría matemática y estadística y que ha sido desarrollada específicamente para solucionar el problema de mezclado de señales en ambientes reales. Además, es transparente al tipo de señales que procesa; es decir, no es afectado por las características particulares de un proceso, sólo es necesario que sean estadísticamente independientes, lo que ofrece un marco general para trabajar con todo tipo de señales. En la tesis se utiliza el algoritmo ICA-Amari para mezclas convolutivas. Es aplicado a mezclas acústicas generadas en una plataforma de ensayos en las cuales se simulan descargas de tipo superficial e internas. En estas pruebas se comprueba como el mezclado afecta las características de la forma de onda de las señales originales dificultando su identificación. Las mezclas son separadas en las señales originales lo que es validado utilizando patrones de energía en frecuencia. El algoritmo ICA-Amari estima parámetros de los cuales se pueden obtener los TDOA de cada fuente de DP con el objetivo de localizarlas. Finalmente, ICA es aplicado a señales electromagnéticas detectadas por antenas UHF. En este caso se generan DP desde dos fuentes del mismo tipo, pero colocadas en diferentes posiciones espaciales. Las DP son del tipo superficial. Debido a que estas señales tienen características muy similares, un método tradicional de identificación puede llegar a generar falsos positivos en estas condiciones, sin embargo, ICA identifica las dos DP e incluso ofrece información de los TDOA para la localización The reliability of electrical equipment depends directly on the integrity of the electrical insulation. The detection, identification, and location of Partial Discharge (PD) is used as a tool to obtain information that allows to evaluate the state of the insulation. For detection there are different methods, the main ones being electric, acoustic, and electromagnetic. After detection methods are applied for the identification of discharges and other methods that focus on their location. Normally, these methods assume the presence of a single source of discharge, however, in real environments, there is always the possibility of several sources of discharge located in different points of the insulation. Although methods have been proposed with the aim of identifying multiple discharge, their results only indicate the presence of more than one discharge or they can classify if there is no overlap. Signals from more than one DP source are mixed in the sensors, an effect that changes their characteristics in time and frequency in a way that distorts the signal waveform and makes difficult to calculate the arrival times or TDOA (Time Delay On Arrival). This problem does not allow traditional identification and localization methods to work properly. The doctoral thesis proposes a method to separate these mixtures in the original sources of DP. The method uses Independent Component Analysis (ICA) and demonstrates its usefulness by applying it to signals detected by acoustic and electromagnetic detection methods. These methods are called non-conventional methods and are applied as an alternative or complement to the conventional electrical method. ICA, retrieves the original waveform from each source and automatically identifies them. It is based on a solid mathematical and statistical theory and has been developed specifically to solve the problem of signal mixing in real environments. In addition, it is transparent to the type of signals it processes; it is not affected by the characteristics of a process and it is only necessary that signals are statistically independent. This provides a general framework for working with all kinds of signals. The thesis uses the ICA-Amari algorithm for convolutive mixtures. It is applied to acoustic mixtures generated in a test platform in which superficial and internal type discharges are simulated. In these tests, it is verified how the mixing affects the characteristics of the waveform of the original signals, making it difficult to identify them. The mixtures are separated into the original signals which is validated using frequency energy patterns. The ICA-Amari algorithm estimates parameters from which the TDOA can be obtained from each DP source to locate them. Finally, ICA is applied to electromagnetic signals detected by UHF antennas. In this case DP is generated from two sources of the same type, but placed in different spatial positions. DPs are of the superficial type. Because these signals have very similar characteristics, a traditional method of identification may lead to false positives under these conditions, however, ICA identifies the two PDs and even provides TDOA information for localization. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Horacio Lamela Rivera.- Secretario: Romano Giannetti.- Vocal: Miguel A. Sánchez-Urán González

Durante los últimos años, el rápido avance de las tecnologías ópticas para la obtención de imágenes biomédicas hace posible revelar importantes informaciones biológicas a partir de la interacción entre la luz y el tejido. El interés emergente en nuevas técnicas de obtención de imágenes biomédicas está motivado por la necesidad de detectar células malignas y otras enfermedades durante las etapas precoces de evolución. La limitada profundidad de penetración de la energía óptica en medios biológicos se debe principalmente al alto nivel de dispersión óptica. Además, la difusión de la luz en los tejidos biológicos limita la resolución espacial de las imágenes adquiridas. La técnica optoacústica sobresale estos problemas combinando el alto contraste de la imagen óptica con la alta resolución espacial de los sistemas de ultrasonido en los tejidos profundos. Asimismo, la baja dispersión de las ondas ultrasónicas producidas en los tejidos biológicos facilita la adquisición de imágenes de alta resolución. Dos importantes aspectos a considerar demás en las aplicaciones optoacústicas para una imagen funcional son el uso de agentes de contraste óptico para mejorar la absorción de energía óptica en aquellas áreas donde la dispersión es dominante y la cantidad de energía óptica suministrada por las fuentes láseres para penetrar en profundidad. La necesidad de fuentes láseres compactas y de bajo coste con las características requeridas por las aplicaciones optoacústicas ha impulsado los estudios presentados en esta tesis, proponiendo el uso de diodos láseres de alta potencia en lugar de los clásicos láseres de estado sólido. Generalmente, los láseres de estado sólido como el Nd:YAG y los osciladores ópticos paramétricos se utilizan para la generación de señales optoacústicas, pero su uso en el ambiente clínico está limitado por sus altos costes, bajas frecuencias de repetición y tamaños voluminosos. Por otro lado, los diodos láseres de alta potencia emergen como una potencial alternativa, debido a sus relativamente bajos costes, altas frecuencias de repetición requeridas para una rápida adquisición de imágenes y tamaños compactos. Sin embargo, la potencia de los diodos láseres de alta potencia es todavía relativamente baja en comparación con los láseres de estado sólido y por esta razón se necesita combinarlos para conseguir la cantidad de potencia óptica requerida para las aplicaciones optoacústicas. Un sistema optoacústico basado en diodos láseres de alta potencia ha sido implementado y mejorado a lo largo de los estudios presentados en esta tesis. Se han realizado experimentos optoacústicos a diferentes longitudes de onda utilizando varios tipos de absorbentes colocados en cubeta de cuarzo u hospedados dentro de un “phantom” que simula la dispersión óptica de un tejido blando. Soluciones de nanotubos de carbono, óxido de grafeno y nanoparticulas de oro se han utilizado como absorbentes a lo largo de los experimentos. Los primeros experimentos realizados en espacio libre para enfocar la luz en los absorbentes se han mejorado mediante el uso de fibras ópticas en una segunda etapa. Por último, se han propuesto barras de diodos láseres comercialmente disponibles para sustituir los diodos láseres de alta potencia con el objetivo de aumentar la potencia óptica para futuras implementaciones en los sistemas optoacústicos. Las simulaciones ópticas han demostrado la posibilidad de enfocar el haz emitido por barras de diodos láseres de diferentes longitudes de onda en fibras ópticas por medio de microlentes cilíndricas. En una segunda etapa, las barras de diodos láseres han sido ensambladas en un único sistema para simular un sistema de múltiples longitudes de onda. Los haces han sido combinados por medio de espejos dicroicos y enfocados en una fibra óptica multimodo. Este trabajo de investigación ha abierto nuevas líneas de investigación en el desarrollo de fuentes láser de alta potencia para la endoscopia optoacústica y la tomografía en aplicaciones biomédicas. Over last few years, the rapid growth of optical technologies for biomedical imaging makes possible to reveal important biological information of tissues from light-tissue interaction. The emerging interest on new biomedical imaging techniques is motivated by the necessity to detect malignant cells and other diseases at early growth stages. The limited penetration depth of optical energy in biological media is primarily due to the high level of optical scattering. In addition, the diffusion of light in biological tissues limits the spatial resolution of the images acquired. The optoacoustic technique overcomes these issues combining the high contrast of optical imaging with the high spatial resolution of ultrasound systems in deep tissues. As well, the low scattering of the ultrasound waves produced in the biological tissues facilitates the acquisition of high-resolution images. Two more important aspects to be considered in optoacoustic applications for a functional imaging are the use of optical contrast agents to increase the absorption of optical energy in those areas where the scattering is dominant, and the amount of optical energy delivered by laser sources to penetrate in depth. The necessity of compact and cost-effective laser sources with the characteristics required by optoacoustic applications has encouraged the studies presented in this thesis, proposing the use of high-power diode lasers instead of the classical solid state lasers. Generally, solid-state lasers like Nd:YAG and optical parametric oscillators are used for the generation of optoacoustic signals, but their use in clinical environment is limited by their high costs, low repetition rates and bulky sizes. On the other hand, high-power diode lasers emerge as a potential alternative, due to their relatively low costs, high repetition rates required for fast image acquisition and compact sizes. However, the power of high-power diode lasers is still relatively low compared to solid-state lasers and for this reason they need to be combined in arrays to reach the amount of the optical power required for optoacoustic applications. An optoacoustic setup based on small arrays of high-power diode lasers has been implemented and improved along the studies presented in this thesis. Optoacoustic experiments have been performed at different wavelengths using several kinds of absorbers hosted in a quartz cuvette or embedded within a phantom that simulates the optical scattering of a soft tissue. Solutions of carbon nanotubes, graphene oxide and gold nanorods have been used as absorbers in the experiments. The first experiments done in free space to focus the light in the absorbers have been improved by using optical fibers in a second stage. Lastly, some commercially available diode laser bars have been proposed to replace the high-power diode lasers with the aim to increase the optical power for future implementations in the optoacoustic systems. Optical simulations have demonstrated the possibility to focus the beam of diode laser bars operating at different wavelengths into optical fibers by means of cylindrical microlenses. In a second step, the diode laser bars have been assembled together to simulate a multi-wavelength system. The beams have been combined by dichroic mirrors and focused in a multi-mode optical fiber. This research work has opened up new lines of investigation in the development of high-power laser sources for optoacoustic endoscopy and tomography in biomedical applications. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: Alexander A. Oraevsky.- Secretario: José Antonio García Souto.- Vocal: Ana Pilar González Marcos

En los últimos años, la computación se ha introducido en ámbitos de la sociedad antes inimaginables. Hoy en día todos llevamos en nuestro bolsillo un dispositivo cientos de veces más potente que cualquier computadora de los años 80. No sólo eso, sino que podemos encontrar computadoras en nuestra muñeca, el coche o la nevera. El aumento del número de dispositivos móviles ha provocado el surgimiento de nuevas formas de identificación y autenticación. Como parte de esta expansión, se han llevado tecnologías más propias de gobiernos e instituciones de alta tecnología a la vida cotidiana de los usuarios. Un claro ejemplo son los sistemas de reconocimiento biométrico: desbloqueamos nuestro móvil con la huella dactilar, el iris o mediante reconocimiento facial, accedemos a zonas de acceso restringido o mostramos nuestra identidad en un aeropuerto. Estos avances han sido posibles en gran medida gracias al abandono del método tradicional de adquisición y comparación de huellas dactilares en papel para dejar paso al uso de dispositivos electrónicos, los sensores de huella dactilar. El presente documento tiene como objetivo la documentación de una plataforma de captura de muestras biométricas, concretamente huellas dactilares, capaz de recoger muestras a través de cinco sensores diferentes, analizando la calidad y procesando las muestras obtenidas. Este tipo de plataformas automatizan enormemente el proceso de recogida de muestras biométricas, y por ende la evaluación de sistemas de reconocimiento biométrico. La plataforma permite tanto realizar el registro del usuario en el sistema (almacenando sus datos personales) como capturar las muestras biométricas necesarias. La captura de muestras puede realizarse de dos modos: para reclutamiento, o para adquisición. Las muestras obtenidas durante el reclutamiento actuan como referencia del usuario en la plataforma, mientras que las muestras obtenidas durante la fase de adquisición serán comparadas con las referencias, determinando si pertenecen o no al mismo usuario. Este proyecto constituye el primer paso de un proyecto mayor, que busca realizar una evaluación de rendimiento de cinco sensores de captura de huella dactilar llevada a cabo por el Grupo Universitario de Tecnologías de Identificación (GUTI) de la Universidad Carlos III de Madrid. Las muestras y estadísticas de uso recogidas con esta plataforma, serán posteriormente procesadas y comparadas, lo que nos permitirá conocer el rendimiento de cada uno de los sensores. In the last few years, computing has been introduced in environments of the society inconceivable before. Nowadays we all carry on our pockets devices much more powerful than the computers from the 80s. We can even find computers in our wrist, the car or the fridge. The increasing number of mobile devices has caused the raising of new ways of identification and authentication. As part of this expansion, new technologies have been taken to peoples’ daily life. For example, biometric recognition systems are now used to unlock our smartphone, using for example fingerprint, facial or iris recognition. Biometrics is a field that studies in a statistically way different biology parameters. Biometric recognition, more concretely, groups all those technologies that allow the identification and/or verification of the identity of a subject from its morphological or behaviour characteristics. To be considered to be used for biometric recognition, a biological characteristic has to achieve some conditions [1]: Universality: can be found in any person. Uniqueness: has to be different enough between two persons. Continuance: may stay invariable along the time. Measurable: may be measured in a quantitative way. A fingerprint is the representation of the morphological surface of the epidermis of a finger. It has a serie of lines that, globally, are distributed in a parallel way. However these lines intersects and sometimes ends roughly. These points are technically called characteristic points of a fingerprint. To conclude if two fingerprints belong to the same person, the characteristic points of both fingerprints are compared. Fingerprints can be used in a biometric recognition system because achieves the requirements stated previously: Are universal, as every person has fingerprints. Are unique: every fingerprint is different in any person; its generation is not a genetic process, but random. Are perennial: they are formed during the sixth month of pregnancy, and stay invariable during a person lifetime, growing proportionally to the finger size. Its acquisition can be done in a easy and fast way. Multiple different fingerprints can be obtained from the same person, because each fingerprint from each finger is different even for the same individual. In the field of fingerprints’ recognition systems, the improvement of the technology has been made by the abandonment of traditional methods of acquisition and comparison of samples in benefit of the use of fingerprint sensors. Biometric recognition is a booming technology in the field of access control. Its main benefit in relation to traditional access control systems (like passwords) is that the user doesn’t have to remember anything, or even carry an identity card. However, the implementation of biometric recognition systems can be more expensive, and requires a high technological component. Generally, a biometric system can be divided into two stages: the enrolment and the use of the samples obtained: Enrolment: A serie of samples are taken from the user, and are processed to extract a pattern. This pattern will be stored, and will be used as the reference of the user in the system. One of the characteristics of this process is that usually is supervised by an operator, who controls that the data capture is done in a proper way. In addition, usually a minium quality threshold is established. This threshold can be based on the operator criteria, or an algorithm can be used to quantify the quality of the sample. Use of the samples: Once the system has stored the user’s pattern, the user can use the system. The samples obtained during this stage will be compared against the pattern obtained in the enrolment process. This comparison will result in a similarity score between the patterns. If the comparison is done against one reference, to check if both samples belong to the same individual, the process is called verification. If a sample is taken and a search is performed along all the database to find to which user it belongs, the process is called identification. If the comparison success, the user can use the system (for example, access to a restricted area, or unlock its smartphone). However, if the comparison doesn’t succeed, it means that an error was produced during the identification process, and the task for what the identification was required can’t not be performed. The following figure shows the schema of fingerprint recognition systems. Ingeniería Informática

Este trabajo de tesis doctoral presenta tres nuevas técnicas de detección de errores de control de flujo en microprocesadores. Estas técnicas han sido implementadas de manera no intrusiva en un módulo hardware externo y se han combinado con técnicas de software para obtener una elevada capacidad de detección de errores. Se ha utilizado la interfaz de traza como medio de observación de la ejecución permitiendo la detección de errores de flujo de una manera no intrusiva y sin penalización en las prestaciones. La primera técnica propuesta ha sido denominada Predicción del Contador de Programa. Está técnica está basada en el cálculo del contador de programa a partir del código de instrucción actual y el valor previo del contador de programa. Esta técnica es capaz de detectar el subconjunto de errores que afectan al contador de programa de una manera muy eficiente y con un coste en términos de recursos necesarios para su implementación muy reducido. Adicionalmente, es importante destacar que la técnica Predicción del Contador de Programa es complementaria a las otras dos técnicas descritas en la tesis, Monitorización de firmas y Monitorización dual, y es necesaria para que éstas dos alcancen elevadas tasas de detección de errores de control de flujo. La técnica de Monitorización de Firmas realiza el cálculo de una firma online con el objetivo de verificar la ejecución de un bloque de instrucciones. Cada bloque tiene asignada una firma de referencia que es calculada en tiempo de compilación. La firma de referencia y la calculada en tiempo de ejecución son comparadas al final de la ejecución de cada bloque. Una de las mejoras que presenta esta técnica respecto a técnicas basadas en el cálculo de firmas propuestas por otros autores es que consigue reducir el tamaño de la memoria necesaria para almacenar las firmas de referencia utilizando una tabla denominada CFC-ST. Se han propuesto dos métodos de almacenamiento y acceso a la tabla CFC-ST, un método estático y un método dinámico. En ambos casos el impacto sobre el rendimiento del sistema es reducido al conseguir reducir el tamaño de la tabla necesaria para almacenar las firmas de referencia. La tercera técnica desarrollada en esta tesis doctoral es la técnica de Monitorización Dual. Esta técnica monitoriza la ejecución utilizando dos puntos de observación diferentes, la interfaz de traza y el bus de memoria. Gracias a estos dos puntos de observación se obtiene información de la ejecución en diferentes etapas del pipeline del microprocesador. En concreto se realiza la comparación del contador de programa y el código de instrucción obtenidos en la etapa de búsqueda con el valor de los mismos justo después de la etapa de ejecución. Uno de los puntos a destacar de las técnicas Monitorización Dual y Predicción del Contador de Programa es que pueden ser implementadas sin necesidad de almacenar información de la ejecución calculada en tiempo de compilación, reduciendo de una manera considerable el impacto sobre el rendimiento del sistema, ya que el número de recursos necesarios para su implementación es muy reducido. Se han realizado extensas campañas de inyección de fallos utilizando la herramienta AMUSE, lo cual nos ha permitido evaluar la efectividad de las tres técnicas propuestas en esta tesis doctoral. Los resultados obtenidos en cada una de las campañas de inyección demuestran que las técnicas presentadas en esta tesis detectan de una manera eficiente aquellos errores que afectan al flujo de programa alcanzando una buena solución de compromiso entre la cobertura a fallos y el impacto sobre el rendimiento del sistema. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática Presidente: María Luisa López Vallejo.- Secretario: Enrique San Millán Heredia.- Vocal: Eduardo de la Torre Arnanz

Dada la problemática relacionada con la instrumentación en investigaciones fotónicas, la empresa Luz Wavelabs se propuso desarrollar un producto sencillo, versátil y de altas prestaciones para el control y modulación de láseres. Para ello, la compañía ha tenido que diseñar toda la electrónica del producto de forma propia alcanzando así unas altas prestaciones y generando un producto único y diferenciado. El producto es fabricado en la empresa en su mayor parte. Esto incluye el soporte mecánico y los elementos electrónicos de alimentación, control y modulación. Por ello, y debido a que es el primer producto que la compañía producirá en serie, se deben diseñar todos los aspectos relacionados con el sistema de producción y el producto en sí, haciéndolo escalable para poder asimilar de forma adecuada un futuro crecimiento en las ventas. Aun así, el sistema será configurado para que se comporte del modo más versátil posible, pudiendo adaptarse a las fluctuaciones de la demanda y tratando de convertir en lo posible los costes fijos en costes variables. Por tanto, el presente documento recoge dos partes principales: Diseño del modelo de gestión de producción de la empresa. Esta parte recoge el estudio de los diferentes modelos de gestión de la producción, así como la elección de la alternativa más idónea para la compañía, que será una combinación de varias filosofías de producción. Diseño e implementación del proceso de producción del producto: Modular Intrumentation Platform Photonics & Physics. En esta parte se diseña e implementa un proceso de producción específico adaptado al producto a fabricar y basado en el modelo general de gestión de la producción diseñado y propuesto en la primera parte. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

The acquisition of biomedical signals requires analogue to digital converters of high resolution, low voltage of power and low consumption. The solution for this need is the use of new sigma delta conversion architectures such as the one tested in this Bachelor Thesis. This work covers the design of the instrumentation necessary for the operation of Application-Specific Integrated Circuit Sigma Delta Analog-to-Digital Converter (ASIC  ADC) that is already manufactured and its integration into a Printed Circuit Board (PCB). It also includes the development of the necessary software that facilitates the accomplishment of the necessary tests and the analysis of the data that will allow to characterize the operation of the fabricated prototype. Finally, the results and conclusions of the project will be described. The ASIC to be tested in this Bachelor Thesis consists of a180-nm Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) bandpass  ADC developed to fulfil the specifications of a fully-integrated receiver for Magnetic Resonance Imaging (MRI). Integrating an integrated CMOS receiver into a single chip will help improve image quality by avoiding the use of many coaxial cables that are used to connect the Radio Frequency (RF) coils to the scanning hardware. The proposal made is a very simple Low-IF receiver characteristics in which a continuous time Low-IF bandpass ADC is the most efficient architecture. The circuit in continuous time replaces the classic filter only thus, an anti-alias filter would be necessary. In addition, the bandpass filter assists in the attenuation of the quantization noise in the bandwidth of interest, while at the same time the stability of the system is easily achieved due to the selected Low-IF. Ingeniería Biomédica

En el presente trabajo se muestra cómo se va a actualizar el sistema de control de un monocromador y un fotomultiplicador para la medida espectral de diversas muestras. Hoy en día, la aplicación con la que se manejan los instrumentos indicados es muy antigua e impide el desarrollo de determinados trabajos al utilizar medios no estandarizados e incluso obsoletos, es por ello, por lo que se ha planteado la necesidad de generar una nueva aplicación para conseguir mejores rendimientos incorporando a los instrumentos, medios técnicos más avanzados y/o estandarizados, manteniendo las especificaciones del entorno prácticamente iguales. Con esto, se pretende que la actualización sea más manejable y más cómoda facilitando el trabajo de las pruebas y las investigaciones que se realizarán con los instrumentos. Se buscará que sea lo más económica posible para evitar así el costo elevado que supondría la compra de un software nuevo de control, también se pretende que el software y las herramientas que se utilicen sean actuales y fácilmente accesibles para cualquier trabajador o usuario y compatibles con cualquier ordenador y con sistemas operativos actuales. In the present work the control system of a monochromator and photomultiplier will be updated in order to make spectral measurements of various samples. Currently exists an application that handle the instruments, this application is too old, what limits its daily use. For this reason, it has been proposed to generate a new application with similar environment specifications than the current old one. This new update is intended for a more manageable and comfortable use, and it would therefore facilitate the work and research carried out with those instruments. It will be sought to be as economical as possible to avoid a large expense that would lead to the purchase of new control software. It is also intended that all software and tools used are current and easily accessible to any employee or user, on most of the computers and operating systems. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

_, La tomografía optoacústica (OAT) es una técnica de bioimagen emergente que combina las ventajas de las técnicas de imagen ópticas, como el alto contraste y las capacidades espectroscópicas, con la excelente resolución de las técnicas de imagen ultrasónicas. La absorción óptica de un pulso láser corto por los cromóforos endógenos o exógenos presentes en los tejidos blandos produce un incremento instantáneo de su temperatura. Debido al efecto termoacústico se generan pulsos de ultrasonidos. Esta conversión de energía óptica en acústica se conoce como efecto optoacústico. El típico espectro de esta emisión acústica cubre un amplio rango de frecuencias desde 100 kHz a decenas de megahercios. Por ello, la detección de señales optoacústicas requiere el uso de sensores de gran ancho de banda y alta sensibilidad para poder resolver las estructuras absorbentes de diferentes tamaños presentes en los tejidos. El éxito de las técnicas de imagen optoacústica como nueva modalidad de imagen médica y la diversidad de sus aplicaciones dependen del desarrollo de transductores de ultrasonidos de banda ultra ancha y alta sensibilidad que actualmente no están presentes comercialmente. La tecnología de detección tradicionalmente usada en imágenes convencionales de ultrasonidos está basada en transductores piezoeléctricos resonantes. Éstos ofrecen una alta sensibilidad pero presentan un ancho de banda estrecho. Por esto, los transductores piezoeléctricos convencionales no están especialmente indicados para su uso como sensores en sistemas optoacústicos de imagen. Como alternativa se han propuesto nuevos transductores basados en películas finas de polímero piezoeléctrico, como el PVDF, que pueden tener un gran ancho de banda usando materiales de adaptación adecuados. Sin embargo, su sensibilidad decrece cuando su tamaño se reduce. Esto supone un problema para la detección a altas frecuencias, donde la necesidad de un elemento transductor de grosor y anchura pequeños, para tener una alta resolución axial y lateral, reduce su sensibilidad. Otras desventajas de los sensores piezoeléctricos son que dada su naturaleza eléctrica no son inmunes a la interferencia electromagnética y contienen partes metálicas por lo que no se pueden combinar con otras técnicas de imágenes como la resonancia magnética nuclear (RMN). La detección óptica de ultrasonidos ha sido estudiada como alternativa a la tecnología piezoeléctrica desde hace más de 30 años. Podemos distinguir dos tipos de sensores ópticos de ultrasonidos: los que registran los desplazamientos inducidos por la presión en membranas o en cavidades ópticas resonantes, y los que se basan en la variación del índice de refracción inducido por la presión dentro o alrededor del material sensor. Todos estos sensores ópticos, al contrario que los transductores piezoeléctricos, son inmunes a perturbaciones electromagnéticas externas u otros efectos como el ruido eléctrico o las señales térmicas producidas por la iluminación directa del pulso láser. Además, en general, presentan un gran ancho de banda de detección y una gran resolución ya que el área sensible es tan pequeña como la región donde la luz está confinada. En particular, la fabricación de sensores interferométricos intrínsecos de fibra óptica es simple e involucra materiales de bajo coste. La sensibilidad puede ser mejorada por medio de un plegado o arrollamiento apropiado de la fibra aumentando la longitud en la que el campo acústico interacciona con la luz. Esta tesis está dedicada al estudio de sensores interferométricos, en su mayoría de fibra óptica, desarrollados para la detección de ondas generadas optoacústicamente. Utilizando este tipo de sensores se implementó un sistema de mamografía optoacústico. Se obtuvieron imágenes de fantomas (phantoms) que imitan las propiedades ópticas y mecánicas de los tejidos blandos. Se compararon los resultados con los obtenidos con prototipos comerciales basados en tecnología piezoeléctrica. El presente trabajo también está centrado en la búsqueda del aumento de la sensibilidad de los sensores interferométricos para la detección de ultrasonidos. Se ha realizado una caracterización de la sensibilidad acústica intrínseca a frecuencias ultrasónicas de los diferentes tipos de fibra óptica disponibles actualmente para su uso como sensores. Demostramos experimentalmente por primera vez que la sensibilidad ultrasónica de los sensores interferométricos de fibra óptica monomodo de polímero de salto de índice (SMPOF) es superior en un orden de magnitud que sus homólogos de sílice. Sin embargo, las SMPOF ya no están disponibles comercialmente y el rendimiento óptico de las muestras fue muy pobre. Esto las hace muy poco prácticas para su implementación en la aplicación final. La falta de buenas SMPOF nos llevó a explorar el uso de fibras ópticas de polímero multimodo de gradiente de índice a costa de la degradación de la visibilidad de la interferencia resultado de la interacción de los múltiples modos presentes en la fibra. Aunque estas fibras mostraron una muy buena respuesta acústica, la interferencia era muy inestable. Finalmente, los recientes avances en fibras ópticas microestructuradas de polímero han proporcionado las mejores fibras ópticas disponibles actualmente para la detección ultrasónica por su combinación de gran sensibilidad y buenas propiedades ópticas para su aplicación optoacústica. Por último, este trabajo sobre interferometría láser de fibra óptica ha motivado el desarrollo de un nuevo algoritmo de demodulación homodina pasiva para la extracción de la fase y de todos los parámetros que caracterizan el estado del interferómetro. Presentamos este algoritmo, basado en el análisis espectral de la señal interferencial, que permite, entre otras muchas aplicaciones, la caracterización de los moduladores de fase empleados para la estabilización homodina activa de los sensores interferométricos., Optoacoustic tomography (OAT) is an emerging bioimaging technique that combines the advantages of the optical procedures, as high contrast and spectroscopic capabilities, with the excellent resolution of the ultrasonic imaging methods. The optical absorption of a short laser pulse by the endogenous or exogenous chromophores present in soft tissues, produces a rapid heating. Ultrasonic pulses are generated due to the thermoacoustic effect. This conversion of optical energy into acoustic energy is known as optoacoustic effect. The typical spectrum of this acoustic emission covers a broad range of frequencies from 100 kHz to tens of megaherzs. Therefore the detection of optoacoustic signals requires the use of sensors with high bandwidth and high sensitivity to be able of resolving the absorption regions of different sizes present in the tissue. The success of the optoacoustic imaging techniques as a new modality of biomedical imaging and the variety of its applications depends on the development of ultrawideband and high sensitivity ultrasonic transducers not currently commercially available. The technology of detection traditionally used in conventional ultrasonic imaging is based on piezoelectric resonant transducers. These offer high sensitivity but have a narrow bandwidth. Thereby, conventional piezoelectric transducers are not especially recommended for their use as sensors for optoacoustic imaging systems. As an alternative, it have been proposed new transducers based on thin layers of piezoelectric polymer, as PVDF, which may have a high bandwidth employing suitable adaptive materials. Nevertheless, their sensitivity decreases when its size is reduced. This means a problem when considering the detection of high ultrasonic frequencies, where both the small thickness of the detector (required for high axial resolution) and the small width of the transducer element (needed for high lateral resolution and improved image fidelity), reduce its sensitivity. Other drawbacks of the piezoelectric sensors are that they are not immune to electromagnetic interference, given its electric nature, and contain metallic parts thus they cannot be combined with other imaging approaches such as magnetic nuclear resonance (MNR). Ultrasound optical detection has been studied as alternative to piezoelectric technology for more than 30 years. We can distinguish two kind of ultrasonic optical sensors: those that monitorize pressure induced displacements of a membrane or resonant optical cavity; and those based on a pressure induced refractive index variation in or around the sensor material. All these optical sensors, as opposed to to the piezoelectric transducers, are immune to the external electromagnetic perturbations or other effects as the electrical noise or the thermal signals produced by the direct illumination of the laser pulse. Furthermore, they generally exhibit a high detection bandwidth and a high resolution since the sensitive area is as small as the region where the light is confined. Particularly, the manufacture of interferometric intrinsic fiber optic sensors is straighforward and involves low cost materials. The sensitivity can be improved by a correct wound or folding of the fiber, increasing the interaction length between the acoustic field and the light. This dissertation is aimed to the study of interferometric sensors, mostly of optical fiber, developed for the detection of optoacoustically generated waves. Using this kind of sensors, an optoacoustic mammographic system was implemented. Images of phantoms that mimic the optical and mechanical properties of soft tissues were obtained. The results were compared with those acquired with commercial prototypes based on piezoelectric technology. The current work is focused as well on the search for increased sensitivity of interferometric sensors for ultrasound detection. A characterization of the intrinsic acoustic sensitivity at ultrasonic frequencies of the different kinds of optical fiber currently obtainable for its use as sensors has been performed. We experimentally demonstrate, for the first time, than the ultrasonic sensitivity of the interferometric sensors of step index single-mode polymer optical fiber (SMPOF) is greater than one order of magnitude than its silica counterparts. However, the SMPOF rarely are commercially available and the optical performance of the samples were quite poor. This makes them not suitable for its implementation in the end application. The lack of good quality SMPOF motivated us to explore the use of gradient index multimode polymer optical fiber at the expense of the degradation of the interferometric visibility resulting from the interaction between the multiple modes present in the fiber. Although these fibers showed an excellent acoustic response, the interference was highly unstable. Finally, the recent advances in microstructured polymer optical fibers have provided the best optical fiber currently available for ultrasonic detection due to the combination of high sensitivity and good optical properties for its optoacoustic application. Lastly, this work on fiber optic laser interferometry has led to the development of a new algorithm of passive homodyne demodulation for the phase recovery and all the parameters defining the interferometric state. We present this algorithm based on the spectral analysis of the interferometric signal that allows, among other applications, the characterization of phase modulators employed for the active homodyne stabilization of the interferometric sensor., Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Automática, Presidente: Ana Pilar González Marcos.- Secretario: María Carmen Vázquez García.- Vocal: Gijs Van Soest

El presente documento técnico presenta el proyecto de final de Grado en Ingeniería Industrial y Automática titulado “Diseño y Desarrollo de un Encoder Óptico con interrogación remota para la medida de la velocidad de giro y ángulo de paso en aerogeneradores" realizado en el departamento de Tecnología Electrónica de la Universidad Carlos III de Madrid bajo la supervisión del Prof. David Sánchez Montero. El sistema propuesto consta de un sensor de fibra óptica (FOS, “Fiber Optic Sensor”), que opera por reflexión de la luz sobre una superficie reflectora, que permite emular el comportamiento de un giróscopo óptico y a su vez medir la velocidad angular del objeto al que se une. El proyecto además cuenta con un sistema de comunicación inalámbrica que usa el protocolo de comunicación ZigBee. En el presente documento, hemos enfocado el proyecto a los aerogeneradores, que pertenecen a un campo que está en auge por el incremento del uso de energías renovables. El sistema diseñado es capaz de medir los parámetros de velocidad de rotación de las aspas (velocidad de giro) de un aerogenerador y el ángulo de paso de las mismas mediante un sensor óptico. El presente proyecto pretende proporcionar una solución de sensado de bajo coste con el objetivo de monitorizar y controlar la velocidad de giro para evitar que ésta llegue a velocidades muy altas, poniendo así en peligro la integridad de la turbina. Adicionalmente, a una determinada velocidad de rotación, este tipo de instalaciones genera su potencia nominal, por lo que nos interesa mantener la turbina girando a esa velocidad. Esto se puede controlar mediante el ángulo de paso de las aspas, siendo capaz el sistema desarrollado de monitorizar de manera simultánea dicho parámetro. Cabría destacar que el alcance del proyecto se centra en un diseño correcto del sistema de sensado (de instrumentación) propuesto y no en la mecánica de fluidos que define el comportamiento de una turbina eólica... Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

En este Trabajo Fin de Grado se ha realizado el diseño e implementación de un sistema electrónico de monitorización de una bicicleta de descenso basado en un micro-controlador, en concreto Arduino Due, que monitoriza cuatro acelerómetros cuyos datos pueden exportarse para su posterior análisis. El sistema es capaz de registrar los datos con una frecuencia de hasta 730Hz y durante 32,5h. El cometido del sistema es prestar una ayuda complementaria al ciclista sobre el comportamiento de la suspensión con el fin de conseguir unos reglajes correctos. Existen dispositivos en el mercado que utilizan sensores de desplazamiento lineal y en este proyecto se realiza una solución alternativa usando acelerómetros. Este proyecto incluye el acondicionamiento e interfaces de los sensores, la integración con plataforma Arduino y su programación, la caracterización del sistema en laboratorio, la prueba de aplicación en campo y el análisis de datos mediante MATLAB. Se han diseñado unos soportes personalizados con Solid Edge para instalar los sensores de la mejor forma posible. Posteriormente se ha utilizado una impresora 3D para su fabricación. Se han realizado tres tipos de prueba de campo. Una prueba para la caracterización del sistema, otra prueba en un entorno controlado y una prueba en un circuito de descenso oficial. In this Work End of Degree has carried out the design and implementation of an electronic system of monitoring of a bicycle of decrease based on a micro-controller, on concrete Arduino Due, which monitors four accelerometers which information can be exported for his later analysis. The system is capable of registering the information with a frequency of up to 730Hz and during 32,5h. The assignment of the system is to give a complementary help to the cyclist on the behavior of the suspension in order to obtain a few correct adjustments. Devices exist on the market that there use sensors of linear displacement and in this project an alternative solution is realized using accelerometers. This project includes the conditioning and interfaces of the sensors, the integration with platform Arduino and his programming, the characterization of the system in laboratory, the test of application in field and the analysis of information by means of MATLAB. A few supports personalized with Solid Edge have been designed to install the sensors as best as possible. Later a printer has been in use 3D for his manufacture. Three types of field trial have been realized. A test for the characterization of the system, other one tries in a controlled environment and a test in a circuit of official decrease. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

The goal of this project is to design and assembly an audio system based on analog electronics which can have several applications. The purpose is to design and assembly a modular audio system, this means that we will have different subsystems that can be used independently or connected together. Concretely, we will have two subsystems, a signal processor and an amplifier based on one valve, each one with one input and one output. We will be able to introduce an audio signal at the input and obtain an output audio signal on each subsystem. Ingeniería de Sistemas Audiovisuales

El riego automatizado es una realidad hoy día. En el proyecto que nos ocupa, se verá un modelo de riego automatizado orientado a climas continentales -cambios bruscos de temperatura y humedad baja- que tiene en cuenta la temperatura, la humedad, la fecha del último riego y las capacidades hídricas de cada planta, así como el tipo de terreno en el que esta se encuentre. Para la elección del terreno y el tiempo de planta, se hará uso una interfaz web, a la que se podrá acceder por WiFi, contando con dos terrenos disponibles y un total de seis ambientes de exterior y tres de interior. Mientras, la temperatura y la humedad serán medidas por la tarjeta Sensor Hub BoosterPack de Tiva que irá acoplado al microcontrolador EK-TM4C1924XL, el cual, a su vez, permitirá llevar a cabo el programa de riego. Una vez seleccionados los parámetros, el programa se pondrá en funcionamiento para regar pasado un número determinado de horas, siempre que se cumplan las condiciones climatológicas adecuadas. Así, el riego se realizará siempre que se encuentre en una temperatura comprendida entre los 0 y los 40 grados centígrados, y con una humedad inferior al 50 %. De este modo, se evitará regar cuando haya riesgos de congelación, o cuando haga tanto calor que sea perjudicial para las plantas. Del mismo modo, controlando el valor de la humedad se asegurará de que sólo se riega cuando la planta lo necesita, consiguiendo así un mayor ahorro energético. Debido a su exibilidad respecto a los ambientes -permitiendo cambiar estos en cualquier momento- y a su bajo coste, este sistema es altamente adecuado tanto para fines comerciales (invernaderos, superficies comerciales como viveros) como para particulares, dado que no necesita mantenimiento y es fácilmente adaptable a sistemas de riego no automatizados previos. Por otro lado, en caso de no tener un sistema de riego previo, al final de la memoria se sugiere uno, aunque el usuario deberá tener en cuenta sus propias necesidades. Por último, se debe a~nadir que, teniendo en cuenta las extensiones de cada riego o su posible ubicación, se han implementado dos tipos de riego diferentes. Uno de ellos, para el césped, mediante aspersores; el otro, para el resto de ambientes, se efectuará mediante riego por goteo. Nowadays, automatic irrigation is a reality. At the present project, we will see an automatic irrigation model oriented towards a Continental weather - abrupt temperature changes and low humidity values- which considers location's temperature and humidity, last irrigation date, water capacities of each plant and the kind of ground in which we will work. For ground and plants choices we will use a web interface, to which we could access by WiFi, in which we have two different kinds of ground (arid and wet) and nine types of ambiences (six of exterior and three of interior plants). Meantime, temperature and humidity will be measured by Tiva's Sensor Hub BoosterPack, that is coupled to EKTM4C1924XL microcontroler. This one, on the other hand, will be in charge of irrigation program. Once all parameters are selected, program will start, making an irrigation once that appropriate time has passed and if climatologic conditions are correct. So, irrigation will be a fact if temperature is between 0 and 40 degrees and humidity is lower than 50 %. This way, we will avoid to irrigating when there is risk of freezing or when the whether is so hot that could damages the plants. In the same way, if we control the humidity value, we will assure that the program only irrigates when plant needs it, so we can get a greater energy saving. Due to the program exibility about the ambiences |allowing the user to change the ambiences in any moment- and the low cost, this system is highly appropriated both for commercial purposes (greenhouses, commercial areas) and for private gardens, because the system does not need maintenance and it is easily adaptable to previous non-automated irrigation systems. On the other hand, in case of not having one, at the end of this document there is one suggested, although the users should have to take in count their own needs. At last, it is necesary to add that, having present the irrigation area or this location, we have been implemented two different kinds of irrigation. One of them, for grass, by sprinklers; the other one, for the rest of the ambiences, by drip irrigation. Ingeniería en Tecnologías Industriales

Uno de los mayores riegos del mundo industrial es el fallo de las maquinarias y aparatos que los forman. Un error, provocado por la causa que sea, puede tener consecuencias fatales, no solo para la empresa sino también para todo su entorno. Estas máquinas trabajan con altas cantidades de energía, por lo que su control y monitoreo disminuye los riesgos y asegura una mayor seguridad a la hora de trabajar con ellos. Un ejemplo de este tipo de máquinas son los transformadores. Estos dispositivos trabajan con circuitos eléctricos que intercambian altas cantidades de potencia para el funcionamiento y distribución eléctrica. Existen distintos parámetros a medir para poder monitorear el estado en que se encuentran estas máquinas, pero uno de los principales es la temperatura, y en ese se va a basar este proyecto. Controlar la temperatura de un transformador supone controlar el interior del mismo, y con ello asegurarse de que funciona correctamente, y que sigue en el periodo de su vida útil, ya que el envejecimiento y desgaste de esta puede llegar a generar graves consecuencias. La temperatura se va a medir utilizando un sensor de instrumentación. Para su diseño, la principal característica a tener en cuenta es la necesidad de que se adapte al entorno hostil que rodea a los transformadores. Es por ello que se va a utilizar un sensor de fibra óptica, inmune a las interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia, y garantizando un bajo coste. La información del sensor se va a obtener con un microprocesador, conectado en el punto de salida de señal del sensor. Este dispositivo va a obtener la data correspondiente y la va a transmitir al módulo de comunicación, encargado de emitir los resultados a la unidad de control. Como sistema de comunicación, se va a utilizar un protocolo inalámbrico. El protocolo ZigBee asegura una robustez y rápido start-up, así como un diseño simple y sencillo. Finalmente, la interfaz de ordenador se va a diseñar con el programa LabView. Va a tener la funcionalidad de punto de control, con la capacidad de activar el funcionamiento de la red sensorial, y su casi inmediato monitoreo. Eso es, que la interfaz estará diseñada para obtener la data emitida por el sensor, y analizarla, dándole al usuario la información correspondiente, casi en tiempo inmediato. Por lo que es posible conocer, casi al momento, la temperatura a la que se encuentra el sensor, por ende la temperatura en el transformador. En caso de requerir un sistema totalmente inmune a las interferencias electromagnéticas, la alimentación del sensor se podría hacer a través de la tecnología PoF (Power over Fiber). Utilizando un sistema ya diseñado e implementado de la universidad, se van a adaptar sus parámetros a los requerimientos del sistema para observar sus resultados, tanto teórica como experimentalmente. Este proyecto consiste en el diseño e implementación de todos los distintos componentes del sensor de temperatura, es decir, la fibra óptica y sus circuitos de adaptación, la programación del microprocesador, el establecimiento de la comunicación inalámbrica, y el diseño de la interfaz. Una vez implementado todo el sistema, se van a realizar distintas pruebas, donde se va a someter al sensor a bruscas variaciones de temperaturas para estudiar su respuesta. Y una vez comprobado que todo el sistema funciona correctamente, se va a sustituir la fuente de tensión, por la tecnología PoF, observando los resultados y su posible futura inclusión en el desarrollo de sensores. One of the greatest risks of the industrial area is the failure of the machines and devices composing in. Any mistake may have fatal consequences, not only for the industry but also for its environment. These machines work with high quantities of energy, so its control and monitoring decreases the risks and guarantees a greater security when working with them The transformers are an example of these machines. These devices work with electrical circuits exchanging great amounts of energy for the electrical distribution. There are different parameters that will enable the monitoring of the machine´s state, but one of the main ones is the temperature, and it is what this project will focus on. In order to control the temperature of the transformer, the sensor must be placed inside of it. This means one of the main characteristics of the designed sensor has to be its immunity to electromagnetic and radiofrequency interferences, this is why it the selected sensor uses optical fiber. The data acquisition is going to be done with a microprocessor, which will be connected to the sensor and programed to obtain the results and transmit them to communication module, which is set to emit them to the control unit. The communication is going to use a wireless protocol. The ZigBee protocol is going to provide roughness and fast commissioning, as well as a simple and nice design. The control unit is going to be designed with the LabView program. Its programming include the acquisition of the data received from the sensor and its analysis. This means it will take the results and give the user its equivalent temperature value, almost immediately to the response of the sensor. This way it is possible to know the temperature the sensor is at, hence the temperature of the transformer. In case of requiring a system totally immune to interferences, the system will have to be powered with a PoF technology. A PoF system already designed and implemented is going to be adapted to the system, and tested to read its response. The project consists on the design and implementation of the sensor temperature, and all its components, this is the optical fiber and its adaptation circuits, the microprocessor´s programming, the communication and the interface design. Once the whole system is implemented, different tests are going to be done where the sensor is going to be submitted to abrupt temperature variations and its response studied. Once checked the system is working correctly the power source will be replaced with the PoF, analyzing its results and future inclusion on the sensors development. Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

El objeto del presente proyecto es el diseño de una cubierta fotovoltaica de 24 kW, aprovechando la terraza actual, y recubrimiento de esta; para contribuir al abastecimiento energético de la cafetería de la universidad de León, conectada a la red. Se establecerá la tecnología, la orientación e inclinación de los módulos fotovoltaicos, la distribución de los elementos que configuran la planta y el sistema de evacuación de la energía producida necesaria para generar el máximo de energía posible según las condiciones existentes en el emplazamiento. El excedente de energía generada se verterá a la red por medio de una línea de red de Endesa Distribución Eléctrica. Del mismo modo, se aprovechará el estudio para realizar una comparativa sobre alguna de las herramientas de cálculo de instalaciones fotovoltaicas frente a los cálculos teóricos a fin de determinar la variabilidad de estas herramientas de cálculo y las bases de datos meteorológicos y de componentes. Ingeniería Industrial