Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε σαν στόχο τον σχεδιασμό και την υλοποίηση τεσσάρων μετατροπέων από αναλογικό σε ψηφιακό σήμα και οι οποίοι είναι οι εξής: • Ο Dual-Slope Analog to Digital Converter. • O Tracking Analog to Digital Converter. • O Successive Approximation Analog to Digital Converter. • O Algorithmic Analog to Digital Converter. Η παραπάνω υλοποίηση αποτελεί μέρος ενός μεγαλύτερου σχεδίου, που διεξάγεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικών Εφαρμογών του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος της ιδέας αυτής είναι η δημιουργία ενός «εξ Αποστάσεως Ελεγχόμενου Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών» (Remoted Monitored & Controled Laboratory), το οποίο αφενός δεν θα υστερεί σε τίποτα από τα συνηθισμένα εργαστήρια, αφετέρου θα είναι εύκολα προσπελάσιμο από οποιονδήποτε το θελήσει, αφού θα μπορεί να δουλέψει ακόμα και «κατ’οίκον» μέσω του Διαδικτύου. / In this work four Analog to Digital converters has been designed and implemented on a single PCB: Dual-Slope Analog to Digital Converter. Tracking Analog to Digital Converter. Successive Approximation Analog to Digital Converter. Algorithmic Analog to Digital Converter. The aforementioned system of four converters enchances the capabilities of an internal project that is carried out in the Laboratory of Electronic Applications of the ECE department of University Patras. Objective of this project named “Remoted Monitored & Controled Laboratory” (RMCLab), is to provide to the departmet’s students access via the internet to an electronic laboratory that employs real infrastructure, real hardware and real circuits.

L’usage des écrans tactiles est devenu omniprésent ces dernières années. Ces appareils prennent une place de plus en plus importante dans notre de vie de tous les jours, on les retrouve dans nos maisons, bureaux et même dans nos poches. L’abondance de ces nouvelles interfaces a soulevé l’intérêt pour les technologies permettant une stimulation tactile, et mis en perspective le manque de ce type d’interfaces dans les nouvelles générations d’appareils mobiles avec écrans tactiles. Aujourd’hui, les appareils possédant ce type d’écran se contentent de fournir un retour sensoriel sous la forme de simples vibrations, qui n’ont pas pour objectif de recréer les sensations du toucher de surfaces. La recherche de nouvelles interfaces tactiles, plus performantes, et assurant une restitution plus proche d’une sensation naturelle est donc en cours. Plusieurs solutions technologiques ont prouvé leur efficacité mais posent des problèmes d’industrialisation. Dans cette thèse, une de ces méthodes adaptées aux écrans tactiles, la lubrification ultrasonique, est présentée. Cette méthode de stimulation s’appuie sur la création d’une onde stationnaire ultrasonore au sein d’un résonateur en verre et est capable de faire varier en temps réel la sensation de frottement entre le doigt de l’utilisateur et la surface du résonateur. Grace à des mesures tribologiques, les paramètres influents tels l’amplitude vibratoire, la vitesse d’exploration du doigt, la fréquence de résonance du stimulateur sont mis en évidence. Cette analyse permet la proposition d’une première série de spécifications techniques pour la conception de dispositifs à retour tactile. L’étude est ensuite complétée par l’analyse des problèmes d’alimentation et de contrôle du système, avec en considération les questions d’intégration au sein de dispositifs portables et les problèmes d’industrialisation du processus de fabrication. Enfin, des études psychophysiques sont menées pour affiner du point de vue perceptuel le cahier des charges de conception d’un tel dispositif. / The last few years have seen the emergence of ubiquitous mobile devices and tactile interfaces. These devices take an ever-important place in our daily life, they are present in our home, office, cars and even pockets. The abundance of these novel interfaces raised the interest in touch based human-machine interactions and highlighted the problem of the lack of natural touch feedback in the existing generation of tactile displays. Today’s smartphones all possess basic haptic feedback thanks to low frequency vibrations. However, these vibrations are far from the natural touch sensation of a surface. The search for a better tactile feedback, closer to the natural human perception, is ongoing. Multiple solutions are being explored to deliver improved haptic feedback on existing mobile platforms such as smartphones or tablets. In this thesis, we investigate the tactile feedback thanks to ultrasonic lubrication, well adapted to touch screen. This technology uses the creation of a resonating standing wave in a substrate to modulate in real time the friction perceived by user moving his finger on the resonator surface; the principle is effective even on a flat glass surface. By a series of experimental friction measures, the influence of the relevant parameters such as the vibration amplitude, the exploratory speed, the resonance frequency is highlighted. This analysis is used to build advanced tactile interfaces, based on ultrasonic friction modulation. The control and the supply of the tactile interfaces are also investigated, considering the issues of integration and industrialization of the process. Finally, these new interfaces are used to explore advanced control methods, improving further the quality and reliability of the generated sensation. Psychophysical analysis is performed to fulfil the specifications of these devices on a perceptual point of view.

Actuellement, l'interaction haptique est visualisée, il a été démontré que le retour tactile améliore l'expérience et améliore la productivité en allégeant la charge visuelle.La plupart des technologies de retour haptique disponibles aujourd'hui sont basées sur une vision globale du monde. Ce travail aborde ce problème en développant une méthode utilisant des ondes élastiques pour réaliser des déformations de flexion planes hors plan sur une plaque mince. Dans cette étude, la décomposition modale est proposée pour obtenir une déformation contrôlée localement (stimulation haptique). L'approche nécessite seulement la connaissance du comportement modal de la structure. Cette connaissance peut être définie en utilisant sa projection sur les formes de mode. Pour des considérations pratiques, Une méthode pour définir les forces motrices dans l’espace modal. Les tensions réelles à appliquer aux actionneurs sont ensuite déduites. La méthodologie est validée sur plusieurs démonstrateurs de géométries différentes. La possibilité de contrôler l’un des deux modes de fonctionnement à l’aide d’un seul actionneur est validée en focalisant une forme prédéfinie à différents endroits. Pour éviter la limitation de la tension, un prototype à plusieurs actionneurs a été développé avec plus de vitesses. Les résultats confirment la polyvalence de la méthode. La robustesse face à l'identification des incertitudes et de la troncature est évaluée et proposée. Des tests haptiques préliminaires, avec des champs de vitesse contrastés et localisés sont présentés, montrant des résultats tangibles pour la différenciation et la localisation des stimuli par l'utilisateur. / Currently, the haptic interaction on screens is visual, although it has been demonstrated that tactile feedback enhances the experience and improves the productivity by relieving the visual load.Most of the haptic feedback technologies available today are based on global stimulation which limit their use for collaborative device interfaces or control panels for instance. This work address this problem by developing a method that uses elastic waves to realize localized out of plane bending deformations on a thin plate. In this study modal decomposition is proposed to realized controlled local deformation (haptic stimulation). The approach only necessitates the knowledge of the modal behavior of the structure which can be extracted from finite elements analysis or identified. By this prior knowledge arbitrary shapes can be defined using its projection on the mode shapes. For practical considerations, a model reduction criterion is proposed as well. A method to define the driving forces is developed which consists in setting the modes transients in the modal space. Actual voltages to be applied to the actuators are then deduced. The methodology is validated on several demonstrators with different geometries. The ability to control in open loop simultaneously over ten modes using a single actuator is validated by focalizing a predefined shape at different locations. To avoid voltage limitation, a prototype with several actuators was realized to create more elaborated shapes with higher velocities. The results confirm the versatility of the method. The robustness towards identification uncertainties and truncation is evaluated, and improvements with regards to identification errors and transient control in relation to the haptic experience are proposed. Preliminary haptic tests, with contrasted and localized velocity fields are presented, showing tangible results as for the differentiation and the localization of the stimuli by the user.

L’ordinateur personnel, de bureau ou portable, permet le travail intellectuel et les activités créatives à travers une interaction directe et expressive. Mais l’impression de “directitude” disparaît quand les actions deviennent complexes, et l’expressivité est souvent favorisée au détriment d’une séparation spatiotemporelle, d’une charge cognitive, ou de suites complexes d’opérations. Cette thèse propose de mieux exploiter les périphériques d’entrée standard de façon à augmenter de façon directe la granularité, l’étendue, et la dimensionnalité des actions utilisateur. Nous montrons d’abord que la granularité des mouvements du pointeur peut être augmentée sans déranger son fonctionnement habituel si la fonction de transfert du pointage prend en compte les périphériques, les capacités de l’utilisateur, et le modèle de données manipulé. Une limite de l’interaction subpixel ainsi permise est la résolution utile (le plus petit déplacement pouvant être produit avec un périphérique), pour laquelle nous proposons un protocole expérimental.Nous étudions ensuite l’edge-scrolling, une technique qui étend le déplacement d’objets et la sélection au-delà des limites d’une vue en la faisant défiler. Nous montrons plusieurs problèmes d’utilisabilité par l’examen de 33 implémentations, un sondage et des expériences contrôlées. Nous évitons ces problèmes en proposant push-edge et slide-edge, qui montrent des performances similaires aux techniques existantes. Enfin, nous décrivons trois utilisations réussies de l’ordinateur portable comme instrument de musique permettant le contrôle simultané temps-réel de plusieurs paramètres sonores, en détaillant quelques problèmes de conception. / Desktop and laptop personal computers enable knowledge work and creative activities by supporting direct and expressive interaction. But the feeling of directness often disappears when users perform complex actions: expressiveness is ensured at the cost of spatiotemporal separation, cognitive load, or complex operation sequences. This thesis proposes to solve this problem by harnessing the unexploited capabilities of standard input devices and familiar actions performed on them. We investigate how this enables direct increases of the granularity, extent, and dimensionality of user actions. First, we show that the granularity of pointer movements can be increased a hundredfold without impeding normal behavior if pointing transfer functions include device characteristics, user capabilities, and the manipulated data model, thus allowing subpixel interaction. This is limited by the useful resolution, the smallest displacement a user can produce using a pointing device, for which we propose an experimental protocol.Second, we study the design space of a widely used technique, edge-scrolling, that extends dragging actions past a viewport edge by scrolling. We reverse engineer 33 existing implementations, and highlight usability problems through a survey and experiments. We also propose push-edge and slide-edge scrolling, two position control techniques that provide performance comparable to rate control without the shortcomings. Third, we describe three ways of using a standard laptop as a musical instrument, allowing simultaneous multiparametric control of sound synthesis in real time, together with design considerations and examples of successful uses.

- / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στην πρόβλεψη της διείσδυσης της ευρυζωνικότητας στις αστικές περιοχές της Ελλάδας. Η εν λόγω πρόβλεψη γίνεται με την χρήση μερικών μοντέλων διάχυσης. Βασικός στόχος είναι να προβλέψουμε όσο το δυνατόν καλύτερα πως θα συμπεριφερθεί η διείσδυση των ευρυζωνικών υπηρεσιών στο εγγύς μέλλον στις αστικές περιοχές της Ελλάδας. Για την μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από έρευνες που καθορίζουν το ποσοστό που κατέχουν οι αστικές περιοχές σε σχέση με τον Ελλαδικό χώρο αλλά και το ποσοστό των αστικών περιοχών που έχουν πρόσβαση σε ευρυζωνικές υπηρεσίες σε σχέση με όλες τις αστικές περιοχές. Αστική περιοχή θεωρήθηκε η περιοχή στην οποία υπάρχουν τουλάχιστον 500 νοικοκυριά ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο. Επίσης σε κάθε νοικοκυριό θεωρείτε ότι ζουν κατά μέσο όρο 2.5 άνθρωποι. Επίσης γίνεται μια εκτενής αναφορά στα δίκτυα, την αρχιτεκτονική των δικτύων καθώς και στις ευρυζωνικές υπηρεσίες και στις ευρυζωνικές τεχνολογίες πρόσβασης που υπάρχουν στις μέρες μας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε όλα τα μοντέλα διάχυσης και λεπτομερής περιγραφή καθενός από αυτά και των παραμέτρων τους. Ακολούθως γίνεται αναφορά στην ευρυζωνικότητα στην παγκόσμια κοινότητα και στην εξέλιξη που είχε και έχει στην Ελλάδα. Αναφέρονται μελέτες που αφορούν την διείσδυση της σε κάθε περιοχή καθώς και σε όλη την Ευρώπη. Επίσης γίνεται αναφορά σε μελέτες που κατηγοριοποιούν τις ευρυζωνικές γραμμές ανά ταχύτητα πρόσβασης καθώς και με βάση τις εταιρίες που προσφέρουν τις πιο πάνω υπηρεσίες. Στο τέλος γίνεται μια προσπάθεια πρόβλεψης της διείσδυσης της ευρυζωνικότητας με την βοήθεια τριών βασικών μοντέλων διάχυσης και έγινε ομαλοποίηση των εν λόγω γραφημάτων και υπολογισμών των παραμέτρων του κάθε μοντέλου με την βοήθεια αριθμητικών μεθόδων. / This dissertation concerns the provision of broadband penetration in urban areas of Greece. This prediction is use of some diffusion models. The main objective is to predict the best way possible how to behave in the penetration of broadband services in the near future in urban areas of Greece. For this study used data from surveys that determine the percentage occupied by urban areas in relation to Greece and the percentage of urban areas have access to broadband services in relation to all urban areas. Urban area was the area in which there are at least 500 households per square kilometer. Also in the household think they live on average 2.5 people. Also there is an extensive reference to networks, network architecture and broadband services and broadband access technologies that exist today. The second chapter refers to all models of diffusion and detailed description of each of them and their parameters. Then refer to broadband in the world community and the development that had been in Greece. Mentioned studies of penetration in each region and across Europe. Also refer to studies that track the speed of broadband lines per access and based on the companies offering the above services. In the end, we try predicting the penetration of broadband with the help of three basic models of diffusion and became normalization of these graphs and calculations of the parameters of each model with the help of numerical methods.

Η διπλωματική εργασία έχει σκοπό την πρόβλεψη της διείσδυσης των ευρυζωνικών υπηρεσιών στις αγροτικές περιοχές με την χρήση μοντέλων διάχυσης. Η θεωρία της διάχυσης των καινοτομιών εξετάζει πώς μια νέα ιδέα ή η υιοθέτηση μιας νέας συμπεριφοράς, εξαπλώνεται σε όλη την αγορά κατά τη διάρκεια του χρόνου. Με την χρήση των μοντέλων διάχυσης μπορούμε να προβλέψουμε την υιοθέτηση των ευρυζωνικών υπηρεσιών μέχρι αυτές να φτάσουν στον κόρο. Αφού γίνει η πρόβλεψη παρουσιάζονται διάφοροι τρόποι με τους οποίους η ελληνικές αρχές δείχνουν το ενδιαφέρον τους για την αύξηση της ευρυζωνικότητας στις αγροτικές περιοχές. / Aims to predict the penetration of broadband services in rural areas using diffusion models. The theory of diffusion of innovations examines how a new idea or adopting a new behavior spreads throughout the market over time. By using the diffusion models we can predict the adoption of broadband services until reaching these in gross registered tonnage. Once the forecast presented several ways in where the Greek authorities show their interest for broadband growth in rural areas.

Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος μελετάμε το αντικείμενο της Συμπιεσμένης καταγραφής. Το κείμενο εστιάζει στα βασικότερα σημεία της θεωρίας γύρω από την ανακατασκευή αραιών σημάτων από λίγες μετρήσεις, ενώ γίνεται και μία ανασκόπηση των τεχνικών ανακατασκευής. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ερευνητικής προσπάθειας γύρω από συγκεκριμένα προβλήματα ανακατασκευής. / -

Les interactions tactiles avec les écrans tactiles tels que les smartphones et les tablettes sont devenues de plus en plus omniprésentes dans notre vie quotidienne. Ces dispositifs tactiles commerciaux fournissent rarement un retour haptique convaincant aux doigts humains malgré l'utilisation du toucher comme entrée principale; le retour haptique est généralement limité à la vibration. Par conséquent, différentes technologies ont été explorées pour générer un retour haptique dynamique afin d'améliorer la saisie sur les appareils à écran tactile. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement à une catégorie de retour haptique qui exploite les vibrations ultrasoniques pour créer un film d'air entre le doigt d'un utilisateur et l'écran pour réduire la friction lorsqu'il est activé, ce phénomène est appelé effet squeeze film. En effet, la perception tactile de l'utilisateur joue un rôle crucial dans l'interaction avec les dispositifs haptiques. Dans cette thèse, nous explorons d'abord la limitation de la perception tactile des doigts de l'utilisateur sur les écrans tactiles haptiques ultrasoniques pour des explorations tactiles à un doigt et à plusieurs doigts au moyen d'expériences psychophysiques. Nous proposons ensuite un nouveau concept, appelé taxel, concernant la perception par l'utilisateur des éléments tactiles sur les écrans tactiles haptiques à ultrasons. En outre, nous décrivons comment optimiser les performances d'interaction de l'utilisateur dans des tâches d'interaction communes en utilisant les vibrations ultrasoniques. Enfin, nous étudions comment le signal tactile peut être combiné avec des signaux auditifs pour améliorer la perception de l'utilisateur dans les interactions musicales. / Touch interactions with tactile displays such as smart-phones and tablets, have become more and more ubiquitous in our daily life. These commercial touchscreen devices rarely provide a compelling haptic feedback to human fingers despite the use of touch as primary input; haptic feedback is typically limited to vibration. Therefore, different technologies have been explored to generate dynamic haptic feedback to enhance input on touchscreen devices. In this dissertation, we are are particularly interested in a category of haptic feedback which leverages ultrasonic vibrations to create an air-gap between a user's finger and the display to reduce friction when activated, a phenomenon called the squeeze film effect. Indeed, user's tactile perception plays a crucial role for interacting with haptic displays. In this thesis, we first explore user's fingers limitation of tactile perception on ultrasonic haptic displays for both one-finger and multi-finger touch explorations by means of psychophysical experiments. We then propose a novel concept, called taxel concerning user's perception of tactile elements on ultrasonic haptic touchscreens. Furthermore, we describe how to optimize user's interaction performances in common interaction tasks by leveraging ultrasonic lubrication. Finally, we study how tactile signal can be combined with auditory signals to enhance user's perception in musical interactions.

Τα σύγχρονα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) αποτελούν ίσως την πιο σημαντική επιλογή για την ανάπτυξη των μελλοντικών δικτύων ευρυζωνικής πρόσβασης στο παρόν και το μέλλον. Κύριοι λόγοι είναι το χαμηλό κόστος εφαρμογής τους, η απλή λειτουργία τους και υψηλά ποσοστά-ρυθμού μετάδοσης. Τα σύγχρονα Ethernet Passive Optical Networks (EPONs) και η εξέλιξή τους τα Gigabit PON (XGPON) έχουν τυποποιηθεί σε ταχύτητες της τάξεως των 10 Gb/s, ενώ τα επερχόμενα πρότυπα αναμένεται να αυξήσουν τη διαθέσιμη δυναμικότητα τους. Τα EPONs, ειδικότερα, καθιστούν δυνατή τη σύγκλιση των Ethernet δικτύων μεταξύ τους, η οποία βρίσκει ευρεία εφαρμογή σε τοπικά (local) και μέτρo (metro) δίκτυα περιοχής, και την υποδομή οπτικών ινών που εγκαθίσταται εντός του πεδίου εφαρμογής σε fiber-to-the-home (FTTH), την fiber-to-the-building (FTTB) και fiber-to-the-curb (FTTC) δίκτυα. Ακόμα όμως και για πρόσβαση μέχρι τους τελικούς χρήστες. Προτείνουμε ,μέσα από την παρούσα εργασία, μια νέα μέθοδο πρόβλεψης της κυκλοφορίας με σκοπό την ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης πακέτων σε Ethernet Passive Optical Networks (EPON). Η μέθοδος βασίζεται στην παρακολούθηση της κυκλοφορίας στο Μονάδων Οπτικού Δικτύου (ONUs) και χρησιμοποιεί τις άμεσα διαθέσιμες πληροφορίες για την κυκλοφορία του δικτύου ώστε να προβλέψει τα δεδομένα που πρόκειται να συσσωρευτούν σε κάθε ONU στον επόμενο κύκλο. Έπειτα από σχετική έρευνα υλοποιήθηκε ο κατάλληλος αλγόριθμος και εξετάστηκε πειραματικά. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι η βελτίωση της καθυστέρησης διάδοσης πακέτων (delay) μειώθηκε πάνω από 25% , χωρίς τροποποίηση του υπάρχοντος αλγορίθμου ανάθεσης εύρους ζώνης. Τέλος αποδείχθηκε η δικαιοσύνη (fairness) του αλγορίθμου στην παροχή πόρων του συστήματος ανάμεσα στις μονάδες ONU. / Modern passive optical networks (PONs) are perhaps the most important choice for the development of future broadband network in the present and the future . Main reason is the low cost of implementation, simple operation and high - transmission rate . Modern Ethernet Passive Optical Networks (EPONs) and the evolution of the Gigabit PON (XGPON) have standardized speeds of 10 Gb / s, while the upcoming standards expected to increase the available capacity . The EPONs, in particular , enable the convergence of Ethernet networks , which finds wide application in locally (local) and metro (metro) area networks , and fiber optic infrastructure installed within the scope of a fiber-to-the -home (FTTH), the fiber-to-the-building (FTTB) and fiber-to-the-curb (FTTC) networks . But even for access to the end users . We propose , through this work , a new prediction method of traffic in order to minimize the delay packets in Ethernet Passive Optical Networks (EPON). The method is based on monitoring the traffic on the Optical Network Units (ONUs) and uses readily available information about network traffic to provide the data to be accumulated at each ONU in the next cycle . After investigation, the appropriate algorithm was implemented and tested experimentally. Simulation results show that the improvement of packet propagation delay (delay) fell over 25 % , without modifying the existing bandwidth assignment algorithm . Finally turned justice (fairness) algorithm in providing system resources between units ONU.