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Desarrollo de un dispositivo de identificación de colores empleando redes neuronales y hardware libre, orientado a la ayuda de personas daltónicas.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2020-09) Guambi Manitio, Rubén Darío; Zambrano Pluas, Sandro Joel; Corrales, Byron
La palabra daltonismo proviene del inglés “daltonism”, derivado del apellido del físico y químico inglés John Dalton (1766-1844), que padecía esta enfermedad y fue el primero en describirla. La problemática social que viven las personas que sufren de daltonismo es de orden genético y no tiene cura como tal, esto incita al rechazo, vergüenza y sentimientos de incompetencia al no poder identificar los colores de manera normal. El dispositivo pretende resolver esta problemática basándose, en la utilización de nuevas técnicas de control, al emplear redes neuronales en la que se ingresan las características de los colores en código RGB (Rojo, Verde y Azul) y así de esta manera se pondera los valores a código binario y por medio del entrenamiento de la red neuronal se logra mejores resultados de aprendizaje y obtener la salida deseada. Mediante la programación que se realiza en Arduino y con la ayuda del diodo RGB (Rojo, Verde y Azul) se almacenan los valores obtenidos por la fotorresistencia y estos datos se comparan con los de la red neuronal, por lo cual si entran en el rango establecido por la red neuronal se imprimirá el nombre del color en la pantalla LCD (Pantalla de Cristal Líquido) y una bocina ayudará de forma auditiva a la identificación de los colores. El prototipo identificador de colores posee muy pocas limitaciones en comparación de otros dispositivos que se enfocan a la ayuda de personas daltónicas. Para comprobar el funcionamiento del prototipo se establecieron la identificación de varios colores dando como resultado 96% de efectividad, además se realizó entrevistas con personas daltónicas, resaltando la inclusión que tiene el dispositivo en lo que señala la Constitución de la República del Ecuador en la Sección Sexta del Art 47 de Personas con Discapacidad.
Desarrollo de un dispositivo de identificación de números y letras empleando hardware y software libre orientado a la enseñanza de niños de Educación Básica.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2020-09) Hugo Livardo, Alomía Landázuri; David John, Cedeño Arcos; Corrales, Byron
El presente proyecto desarrolla un dispositivo para identificar números y letras, utilizando Software y Hardware libre, orientado a la enseñanza de niños de Educación Básica, y está dirigido a poblaciones vulnerables desde los espacios de la Proyección Social, ya que según la constitución de la Republica del Ecuador, la educación es un derecho de las personas a lo largo de su vida, lo cual motivó a que se realice una investigación basada en esta necesidad. El dispositivo procesa visión artificial, enviando en tiempo real a una interfaz, lugar en donde la imagen es clasificada para reconocer números o letras según sea identificado. Para ello se empleó redes neuronales, las mismas que fueron entrenadas utilizando software libre, tanto para letras mayúsculas, minúsculas y números, permitiendo así que el sistema no se sature con una sola red. Una vez obtenidas las ponderaciones dadas por el entrenamiento de las redes neuronales se implementa el algoritmo para su posterior validación. De las pruebas realizadas se puede determinar que el módulo presenta una exactitud y confiabilidad del 95 a 98% para su uso, además se experimentó con docentes de Educación Básica ajustando a sus necesidades y requerimientos. El dispositivo es de fácil uso para docentes, o personas que posean conocimientos básicos de computación, ya que su interfaz es muy similar a la de una computadora de escritorio, además presenta la ventaja de ser portátil y no depender de recursos adicionales como internet.
Desarrollo de un módulo de control de velocidad de motores de inducción jaula de ardilla, mediante variador de frecuencia y visualización en HMI, para el laboratorio de control industrial de la Universidad Técnica de Cotopaxi.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2020-09) Araque Sigcha, Jorge Fabián; Corrales, Byron
El análisis de los sistemas de control de procesos hoy en día tiene gran interés debido a su criticidad y amplio uso en el ámbito laboral, de ello quizás la sintonización es el proceso que demanda mayor esfuerzo debido a lo complejo que resulta a fin de obtener la estabilización adecuada de los sistemas. Es por ello que el propósito del presente proyecto es el desarrollo de un módulo de control de velocidad de motores de inducción jaula de ardilla para el Laboratorio de Control Industrial de la Carrera de Ingeniería Electromecánica, el mismo que brinda la facilidad a los estudiantes de determinar técnicas de control y automatización para estabilizar la velocidad del motor sometido a diferentes cargas. El módulo consta de un PLC Siemens S7-1200 como elemento central, el mismo que mediante comunicación RS-485 interactúa con un Variador de Frecuencia Micromaster MM440 a fin de comandar el motor de acuerdo a los requerimientos de velocidad. Se han desarrollado varios controles a fin de experimentar su funcionamiento y además se aplican algunos métodos de sintonización para observar su funcionamiento y aplicabilidad. Es importante señalar que se ha obtenido el modelo matemático del sistema con lo cual a futuro se podrá realizar el análisis respectivo empleando softwares de simulación. Mediante una pantalla HMI KTP400 se puede comandar adecuadamente el proceso disponiendo opciones de visualización de curvas de comportamiento tanto en lazo abierto como en lazo cerrado. De las pruebas realizadas se determina los parámetros adecuados para estabilizar el proceso adecuadamente.
Desarrollo de un módulo de entrenamiento para el estudio de sistemas de control, empleando hardware y software libre, para los laboratorios de la carrera de Ingeniería Electromecánica de la Universidad Técnica de Cotopaxi.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2020-09) Juan Carlos, Capa Cando; Luis Alexander, Pilamunga Sisa; Corrales, Byron
El análisis y experimentación de los Sistemas de Control aplicados a diferentes procesos es uno de los aspectos importantes que se debe tomar en cuenta al momento de visualizar cada una de sus variables con sus respectivos controles y más aún que la tecnología avanza a pasos agigantados. Es por ello que la presente propuesta tecnológica tiene como objetivo el desarrollo de un módulo de entrenamiento para el estudio de Sistemas de Control utilizando hardware y software de uso libre, a realizarse en el laboratorio de la Carrera de Ingeniería Electromecánica de la Universidad Técnica de Cotopaxi. El dispositivo tiene implementado procesos de temperatura, intensidad luminosa, velocidad y posición a fin de poder experimentar en cada una de esas variables el desarrollo de controladores y métodos de sintonización. El empleo de software libre como tarjeta de adquisición de datos sumado a ello MyOpenLab como plataforma de diseño libre de instrumentación virtual permite el análisis en tiempo real de los procesos, en donde se realiza la lógica de control para la estabilización de cada uno de los procesos y la experimentación de métodos de sintonía. Una de las potencialidades del módulo es que permite la conexión con diferentes controladores que pueden ir desde microcontroladores hasta PLCs sin importar el modelo y la marca, permitiendo con ello la implementación de controles clásicos como el control ON-OFF y PID e inclusive en futuras investigaciones controles modernos como Fuzzy y Predictivo.
Desarrollo de un módulo virtual inmersivo para el entrenamiento del control de procesos de flujo.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-03) Escobar Artieda, Geovany Alexander; Imacaña Peñaloza, Néstor Javier; Corrales, Byron
El análisis de Sistemas de Control es muy importante debido a que actualmente se desarrollan maquinas completamente automáticas por ende cada vez se hace más importante en la vida cotidiana y más aún en el sector industrial, en los procesos continuos de grandes empresas es difícil el análisis y la experimentación por tal motivo es necesario un entrenamiento mediante módulos didácticos. En la actualidad en el Laboratorio de Instrumentación y Control no se dispone de un módulo virtual inmersivo de control de flujo en el cual se pueda experimentar con diferentes modelados matemáticos con el fin de que el estudiante analice y estudie el comportamiento de la variable flujo en un entorno virtual. El presente proyecto pretende virtualizar un módulo didáctico de un proceso de flujo, que se desarrolla en dos etapas, la primera es modelar la planta en un software CAD posteriormente importar a Unity para crear un ambiente inmersivo que funcione con gafas de realidad virtual en donde la persona se involucra en el proceso a fin de analizar el comportamiento del mismo, la segunda etapa es el diseño de controladores para aplicar en el control virtual de flujo. Para ello se emplea el modelo matemático enlazando el software de instrumentación con el motor gráfico de Unity para el correcto funcionamiento, adicional se implementará un visualizador externo mediante Arduino Uno para observar datos del proceso de flujo. El flujo se comporta de manera estable en todos los valores de referencia o setpoint que se añadió al sistema, las gafas de realidad virtual se comunican de manera efectiva con la computadora para la correcta inmersión. La comunicación Tcp/ip entre los dos softwares funciona correctamente y todo el sistema comparado con el modulo real tiene una similitud del 99.99 %.
Desarrollo de un sistema Web Server para el monitoreo de una estación de nivel.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-08) Basantes Osorio, Edison Paul; Calapiña Landa, Paola Alexandra; Corrales, Byron
El presente trabajo de titulación tuvo como objetivo el diseño de una página web y un ejecutable que permite una mejor interacción, para el control y monitoreo de una estación de nivel, el cual se puede visualizar en cualquier dispositivo electrónico que establezca una conexión a internet, esto permite obtener los datos que envíe la estación en tiempos reales, la programación se la realizo mediante el lenguaje de JavaScript la cual es utilizado por el software Node-Red, permitiendo el interfaz con el PLC S7-1200 y la mini Pc I5 de marca Lenovo de cuarta generación, mientras tanto para el ejecutable que fue realizado en el programa Unity con el lenguaje de programación de C#, en esta ejecución el usuario podrá ser el administrador o el operador con su respectiva clave, el programa permite la interacción de nuestros usuarios observando los datos en la página y en el ejecutable en tiempo real sin la necesidad de estar en el lugar de trabajo, esto quiere decir que el operador podrá recibir los datos en cualquier parte del mundo. En la actualidad estas herramientas modernas en el área industrial, son más aceptadas por que prefieren ya el control de una estación por la WEB, además al presentar estas opciones de control y monitoreo minimizan los costos en su elaboración por la implementación de herramientas con softwares libres, permitiendo la adquisición de datos en tiempos reales, para gerencia.
Diseño de un módulo de medición inteligente para la lectura del consumo de energía eléctrica mediante tecnología LORA en la fábrica de muebles Jessica.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-03) Denis Cristobal, Abad Berru; Ronald David, Ganazhapa Guaman; Corrales, Byron
El presente proyecto es sobre el diseño de un módulo de medición para la lectura del consumo de energía eléctrica, se fundamenta principalmente al no disponer de un sistema que permita la medición y transmisión de datos de las variables eléctricas a distancia, mediante tecnología LoRa para el monitoreo del consumo de energía eléctrica que generan las máquinas durante su producción, para ello se implementa un módulo de medición inteligente a base de módulos inalámbricos LoRa y dispositivos electrónicos que mantengan los mismos protocolos de comunicación para la emisión, trasmisión y recepción de datos, evitando errores de interpretación y perdidas de información. Con todos los parámetros técnicos establecidos, el sistema de medición mantiene una conexión estable lo que permite tener una base de datos eficiente, los cuales son almacenados en la nube mediante la configuración de un servidor web para que el usuario pueda observar los resultados por medio de una pantalla HMI o a su vez por una aplicación móvil que está disponible para sistemas Android, además mediante el módulo de medición puede analizar el consumo que realiza cada una de las máquinas a fin de poder establecer parámetros de usabilidad para generar ahorro energético. Para comprobar el funcionamiento del prototipo se establecieron pruebas en campo obteniendo como resultado 96% de efectividad según los valores obtenidos de la transmisión y recepción de los datos dando un bajo porcentaje de error, lo que indica que la información transmitida del consumo de energía es aceptable.
Diseño de un sistema de control de flujo de aire en un colector solar.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-08) Tigse Tigse, Alex Leonardo; Chiluisa Toainga, Cristhian Alexander; Corrales, Byron
El desarrollo de la presente investigación aporta al estudio del secado de cacao a través de colectores solares, siendo el control de flujo necesario para empujar el calor concentrado dentro del colector, debido a esto nace la importancia de mantener un flujo constante al interior del colector, para con ello realizar un análisis mediante curvas características donde se evidencie el comportamiento de la temperatura y el flujo a la salida del colector. En el proyecto se planificó varios factores como es el hecho de no contar con un Controlador Lógico Programable (PLC) por su alto costo, es por eso que se implementó un microcontrolador más accesible tal y como es la tarjeta Arduino Nano, el cual cumple con las mismas condiciones que cualquier otro controlador, para esto el microcontrolador recibe las señales principales tales como: temperatura y flujo de aire, para así realizar un control PID con la variable de flujo de aire, del mismo modo con la ayuda del sensor MAF, que es un tipo de sensor utilizado en la parte automotriz, específicamente en el sistema de admisión, se realiza las lecturas de flujo de aire y de temperatura las cuales proporcionan señales eléctricas de 0 a 5 Voltios permitiendo ingresar datos al microcontrolador como una entrada analógica que a través de una adecuada programación se podrá visualizar el dato del flujo en un LCD. En la presente investigación se implementa una comunicación serial entre microcontroladores, los cuales realizan el control de potencia a través de un teclado y el control PID para determinar el comportamiento de la temperatura a la salida del colector. El método de sintonización del comportamiento del PID se acondiciona empíricamente dando como resultado una estabilización automáticamente a diferente punto de consigna. Mediante el cálculo estadístico del Chi cuadrado se analiza la relación que existe entre las dos variables, de la tal manera se comprueba que si influye considerablemente el flujo másico de aire a la temperatura de salida del colector solar.
Estudio comparativo de control PID y control Fuzzy en un proceso de flujo.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-08) Ángel Steven, Real Garcés; Álvaro Wellington, Palacios Calderón; Corrales, Byron
En la siguiente propuesta tecnológica se propone un recurso el cual realizará una comparativa entre un Control Clásico como el PID y un Control Moderno como el Fuzzy. Donde mediante la respectiva implementación en el proceso de flujo, que permitirá controlarlo con márgenes de trabajo grandes ya que es posible ejercer control en un rango no lineal, lo cual no es posible con un controlador PID, mediante la utilización de una tarjeta de adquisición de datos FPGA, como también utilizando la comunicación OPC para trasladar los datos obtenidos desde un PLC hacia Simulink, se constatará las respuestas técnicas obtenidas de la variable controlada, donde se podrá observar los valores obtenidos de ambos controladores que posteriormente serán comparados entre sí, así obtener semejanzas y diferencias entre cada uno de ellos sin desacreditar a ninguno en su funcionamiento.
Estudio comparativo de tecnologías de comunicación inalámbrica en la transmisión del consumo de agua residencial.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-03) Quilumba Guanoluisa, Leonidas Efraín; Pullotasig Changoluisa, Danny Estalin; Corrales, Byron
El propósito de esta investigación es la obtención de la potencia, distancia, y eficiencia de trasmisión de datos de caudal presión y consumo con las tecnologías inalámbricas de corta y de larga distancia en la aplicación del consumo de agua residencial, siendo el problema la indisponibilidad de un análisis de diferentes tecnologías inalámbricas que sirva como base para la implementación de un adecuado sistema, se justifica que la implementación de un sistema de comunicación inalámbrica se lo implementa sin un estudio previo para conocer de mejor manera el funcionamiento de las tecnologías utilizando la que se disponga, para el desarrollo de la investigación se realizó la adquisición de los datos de caudal, presión y consumo, una vez obtenidos los valores se realizó la transmisión de datos a diferentes distancias, y se validó el funcionamiento mediante el sistema HMI. Los resultados de la investigación con las tecnologías de corta distancia fueron las siguientes: Con la tecnología Bluetooth un alcance de 25 metros, eficiencia del 100%, potencia de 3.98 mW, velocidad de 1 Mbps, con la tecnología X-Bee un alcance de 10 metros, eficiencia del 100%, potencia de 3.98 mW, velocidad de 250 kbps, con la tecnología WiFi un alcance de 8 metros, eficiencia del 100%, potencia de 3.98 mW, velocidad de 110 bps. con las tecnologías de larga distancia los resultados fueron los siguientes: Con la tecnología RF un alcance de 980 metros, eficiencia de 100%, potencia de 2.51 mW, velocidad de 2 Mbps, con la tecnología GSM el alcance dependió de su cobertura en este caso 1 km, eficiencia del 97.28 %, potencia de 1.99 mW, velocidad de 1200 bps, con la tecnología LoRa un alcance de 8 Km, eficiencia del 99.11 %, potencia de 100 mW, velocidad de 300 kbps, con la tecnología Ubiquiti un alcance de 8 Km, eficiencia del 98.47 %, potencia de 199.52 mW, velocidad de 300Mbps.
Estudio comparativo de un control predictivo y PID aplicado a un proceso didáctico de caudal.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-03) Guambo Cain, Wilson Geovanny; Corrales, Byron
La comparación entre un control Predictivo y un PID utilizando un proceso de caudal, constituye un escenario propicio para el análisis de sistemas de control, para llevar acabo tal comparación es necesario crear las condiciones técnicas para su implementación, ya que ninguno de los elementos de control utilizados en este proyecto (PLC S7-1200, NI myDAQ) cuenta con librerías que permitan su implementación sobre su memoria física, es por esto que se utiliza una plataforma de comunicación OPC, logrando establecer exitosamente una comunicación entre la planta y el software que soporta ambos controladores en tiempo real. Creadas las condiciones para su implementación cada controlador es diseñado en el software Simulink, de esta etapa, el proceso que demanda mayor esfuerzo es encontrar el punto de sintonía adecuado que brinde relativa rapidez y estabilidad al sistema. Por lo cual es necesario simular el comportamiento de cada uno de los controladores para posteriormente ser implementados, realizando ajustes finos en sus valores de sintonía. El resultado de la implementación da un control muy estable en el manejo de caudal tanto para el control PID como para el control Predictivo, asentando sus principales diferencias en una respuesta transitoria mucho más rápida para el control PID y con un mejor manejo de la variable en estado estacionario por parte del control Predictivo, pero en general el desempeño para ambos controladores incluso en el rechazo a perturbaciones es muy parejo, esto tomando en cuenta se está evaluando y comparando su desempeño en el manejo de un sistema (SISO), lo cual inclinaría la balanza hacia el control PID por ser más sencillo de implementar, sin embargo este objetivo de esta investigación es constituir una base para futuros trabajos donde se pueda evaluar desempeños en procesos multivariables.
Implementación de un sistema de adquisición de datos de un proceso de secado de cacao y visualización de parámetros en HMI.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-03) Cortez Vega, Willian Alexander; Sailema Infante, Edgar Marcelo; Corrales, Byron
Hoy en día el desarrollo en la electrónica ha motivado a que la sociedad humana busque formas para automatizar el hogar, la industria, la agricultura, el transporte etc. En este proceso de automatización el microcontrolador juega un papel muy importante para el desarrollo de sistemas inteligentes, la adquisición de datos aporta un mayor control a los procesos de una organización y una respuesta más rápida a los fallos que se puedan producir, la falta de estos sistemas y la visualización de los parámetros a monitorizar provoca que los productos no cumplan con los estándares de calidad, también pérdidas económicas y de tiempo al no disponer de información base para el análisis. El presente estudio consiste en la toma de datos, almacenamiento y monitoreo en la cámara interna de seis paneles solares de placa plana existentes, el sistema mide las magnitudes de temperatura mediante 66 sensores, la distribución de los dispositivos se encuentran a la entrada, en la superficie de la placa de metal, en la mitad y en la parte superior donde se encuentra el vidrio, también un sensor estará ubicado en la salida de cada uno de los módulos esto con la finalidad de tener una medida precisa en las diferentes secciones, se utilizó un software libre para la visualización de los parámetros como lo es Unity, el sistema de adquisición de datos tendrá la ventaja de almacenar los parámetros medidos en el transcurso del día, también contará con una estación meteorológica que medirá humedad relativa, radiación solar y velocidad de viento en el exterior. El sistema de comunicación inalámbrico Xbee envía 7 segundos al HMI debido alto número de datos, esto no causa problemas debido a que en la memoria SD, los datos almacenados llegan a cada minuto.
Implementación de un sistema SCADA para el control de temperatura de dos hornos a través de una red ethernet.
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: UTC., 2021-08) López Herrera, Joseph Michael; Vargas Soria, Luis Esteban; Corrales, Byron
El control de procesos industriales es una de las áreas que hoy en día toman gran importancia debido al auge de la automatización, aplicados maquinarias y equipos tecnológicos que utilizan software con el objetivo de realizar todo tipo de proceso en producción. La presente propuesta plantea la implementación de un sistema SCADA para el control de temperatura de dos hornos a través de una red Ethernet, a fin de desarrollar habilidades prácticas en profesionales para realizar la supervisión y control de procesos de temperatura empleando redes de comunicación Ethernet. Además el presente proyecto se realizó con la finalidad de que cada uno de los estudiantes puedan estar en un entorno familiar con un proceso industrial cuando fuese implementado, esto a su vez permitirá acceder a conocer, la configuración, las conexiones eléctricas, el control y monitoreo de variables a manipular y a su vez que conforman el sistema de control automático, lo cual permitirá que puedan desarrollarse en la formación adquiriendo conocimientos más con respecto a los sistemas de control, ya que en su etapa profesional se encontrarán con diferentes procesos y tipos de instrumentación y automatización. Para ello se realiza la construcción de dos hornos que tienen como elemento calefactor una resistencia tubular y con la ayuda de dos PLC se tiene el control de cada uno de ellos a través de una red Ethernet para visualizar sus parámetros mediante el desarrollo de un sistema SCADA implementado en Ignition, y como resultado se realiza las comparaciones y el comportamiento de las variables de temperatura.

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