El presente trabajo consiste en un estudio sobre la influencia de una pastilla piezoeléctrica en la calidad del sonido de una guitarra clásica. El mismo fue realizado íntegramente en el laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, y está conformado por las siguientes partes: i) El Capítulo 1 describe la problemática que motiva la realización del estudio, la cual consiste en la pérdida de calidad en el timbre de la guitarra clásica, al utilizar para su amplificación o grabación una pastilla piezoeléctrica, en lugar de un micrófono. Se define el problema como una decoloración del sonido natural de la guitarra por parte de la pastilla. ii) El Capítulo 2 abarca todos los conceptos teóricos involucrados en la investigación realizada. Se incluyen brevemente conceptos a cerca del funcionamiento del instrumento y de la pastilla, así como conceptos relacionados al análisis de señales, y el procesamiento de las mismas utilizando filtros digitales. iii) El Capítulo 3 trata sobre la realización de las mediciones realizadas en el laboratorio, las cuales persiguen los objetivos de la investigación: Encontrar la razón por la que la pastilla piezoeléctrica afecta en gran manera el timbre natural de una guitarra clásica, así como proponer la solución a este problema. A lo largo de este capítulo se expone la metodología utilizada en cada medición, así como las gráficas pertinentes de los resultados obtenidos. Se realiza también un análisis en base a cada gráfica presentada. Finalmente, se propone la corrección de la influencia de la pastilla piezoeléctrica en el sonido de la guitarra a través del procesamiento de la señal de la pastilla. Este procesamiento se lleva a cabo de dos formas alternativas: a) Utilizando filtros disponibles en programas editores de audio, y b) procesando la señal con filtros creados por el autor, con ayuda del software científico Matlab. iv) El Capítulo 4 complementa el análisis realizado en el capítulo 3, con respecto a las mediciones y los resultados obtenidos, y a los filtros utilizados en el procesamiento de la señal. Se incluye también una encuesta que evalúa cualitativamente la mejora obtenida al aplicar los diferentes filtros obtenidos. Finalmente, se culmina este capítulo con un análisis de los costos de la investigación realizada. v) El Capítulo 5 presenta las conclusiones del estudio realizado, las cuales siguen los lineamientos de los objetivos planteados. En este capítulo se concluye: a) Con respecto a la pastilla piezoeléctrica, que la razón por la que influye negativamente en la calidad sonora de la guitarra, es debido a su respuesta en frecuencia y a su ubicación, sobre el puente de la guitarra; b) el método más certero para la realización de las mediciones consiste en excitar el puente de la guitarra con ruido blanco, empleando un actuador, de manera que se pueda medir las señales de entrada y salida de la guitarra y pastilla respectivamente; c) La calidad del sonido de la pastilla, una vez procesado con el filtro FIR obtenido con Matlab es muy cercana (sino superior) a aquella obtenida con el programa editor de audio. vi) El Capítulo 6 contiene unos breves párrafos a cerca del trabajo futuro, teniendo como punto de partida la investigación realizada. Se mencionan aspectos como el desarrollo de filtros digitales en procesadores digitales de señales (DSPs), que puedan implementar la solución en tiempo real, y ser ofrecidos en el mercado. Se menciona también la implementación de la solución con filtros analógicos. Asimismo, la corrección del sonido de la pastilla se propone aplicando micrófonos pequeños de mediana calidad al interior de la boca de la guitarra, con el fin de que complementen la señal entregada por la pastilla, al captar principalmente las bajas frecuencias del instrumento, que son la principal carencia del transductor. / Tesis

El presente trabajo consiste en un estudio sobre la influencia de una pastilla piezoeléctrica en la calidad del sonido de una guitarra clásica. El mismo fue realizado íntegramente en el laboratorio de Acústica de la Pontificia Universidad Católica del Perú, y está conformado por las siguientes partes: i) El Capítulo 1 describe la problemática que motiva la realización del estudio, la cual consiste en la pérdida de calidad en el timbre de la guitarra clásica, al utilizar para su amplificación o grabación una pastilla piezoeléctrica, en lugar de un micrófono. Se define el problema como una decoloración del sonido natural de la guitarra por parte de la pastilla. ii) El Capítulo 2 abarca todos los conceptos teóricos involucrados en la investigación realizada. Se incluyen brevemente conceptos a cerca del funcionamiento del instrumento y de la pastilla, así como conceptos relacionados al análisis de señales, y el procesamiento de las mismas utilizando filtros digitales. iii) El Capítulo 3 trata sobre la realización de las mediciones realizadas en el laboratorio, las cuales persiguen los objetivos de la investigación: Encontrar la razón por la que la pastilla piezoeléctrica afecta en gran manera el timbre natural de una guitarra clásica, así como proponer la solución a este problema. A lo largo de este capítulo se expone la metodología utilizada en cada medición, así como las gráficas pertinentes de los resultados obtenidos. Se realiza también un análisis en base a cada gráfica presentada. Finalmente, se propone la corrección de la influencia de la pastilla piezoeléctrica en el sonido de la guitarra a través del procesamiento de la señal de la pastilla. Este procesamiento se lleva a cabo de dos formas alternativas: a) Utilizando filtros disponibles en programas editores de audio, y b) procesando la señal con filtros creados por el autor, con ayuda del software científico Matlab. iv) El Capítulo 4 complementa el análisis realizado en el capítulo 3, con respecto a las mediciones y los resultados obtenidos, y a los filtros utilizados en el procesamiento de la señal. Se incluye también una encuesta que evalúa cualitativamente la mejora obtenida al aplicar los diferentes filtros obtenidos. Finalmente, se culmina este capítulo con un análisis de los costos de la investigación realizada. v) El Capítulo 5 presenta las conclusiones del estudio realizado, las cuales siguen los lineamientos de los objetivos planteados. En este capítulo se concluye: a) Con respecto a la pastilla piezoeléctrica, que la razón por la que influye negativamente en la calidad sonora de la guitarra, es debido a su respuesta en frecuencia y a su ubicación, sobre el puente de la guitarra; b) el método más certero para la realización de las mediciones consiste en excitar el puente de la guitarra con ruido blanco, empleando un actuador, de manera que se pueda medir las señales de entrada y salida de la guitarra y pastilla respectivamente; c) La calidad del sonido de la pastilla, una vez procesado con el filtro FIR obtenido con Matlab es muy cercana (sino superior) a aquella obtenida con el programa editor de audio. vi) El Capítulo 6 contiene unos breves párrafos a cerca del trabajo futuro, teniendo como punto de partida la investigación realizada. Se mencionan aspectos como el desarrollo de filtros digitales en procesadores digitales de señales (DSPs), que puedan implementar la solución en tiempo real, y ser ofrecidos en el mercado. Se menciona también la implementación de la solución con filtros analógicos. Asimismo, la corrección del sonido de la pastilla se propone aplicando micrófonos pequeños de mediana calidad al interior de la boca de la guitarra, con el fin de que complementen la señal entregada por la pastilla, al captar principalmente las bajas frecuencias del instrumento, que son la principal carencia del transductor.

El trabajo de tesis tiene por objetivo diseñar e implementar un acondicionador de señales para transductores piezoeléctricos con electrónica integrada (IEPE), específicamente acelerómetros. El acondicionador funciona a baterías, cuenta con una fuente de corriente de 4 mA para polarizar al transductor, un amplificador, filtro pasa altos Butterworth, detector de cable y detector de sobrecarga. La fuente de corriente es de 4 mA ; el amplificador es de ganancia seleccionable 1 (0 dB) y 10 (20 dB), ancho de banda (±0,5 dB) de [0,05 Hz; 50 kHz] con una desviación de fase de ±5° ; el filtro es de segundo orden y frecuencia de corte de 22,5 Hz que puede conectarse o desconectarse a criterio del usuario. El acondicionador implementado tiene una distorsión armónica total (THD) menor de 0,014% en el rango [10 Hz; 20 kHz] , una relación señal a ruido superior a los 100 dB en el rango [10 Hz; 20,2 kHz] y superior a 95 dB en el rango [4 Hz; 10 Hz], en ambos casos medido con una señal de tensión eficaz 1 V . En el primer capítulo se presenta un montaje típico de medición que emplea un acondicionador de señales para el análisis de vibraciones mecánicas. Se incluyen también características relevantes de acelerómetros y acondicionadores de señales comerciales, que sirvieron de referencia para las especificaciones del sistema implementado. El segundo capítulo presenta el diseño del sistema y el tercer capítulo los ensayos realizados y los resultados. / This thesis has as a target the design and implementation of a signal conditioner for piezoelectric transducers with integrated electronics (IEPE), mainly for accelerometers. The instrument is battery operated and includes a current source of 4 mA to bias the transducer. Includes also an amplifier, a Butterworth high-pass filter, a cable fault detector and an overload detector. The current source is internally adjustable; the amplifier gain can be either 0 dB or 20 dB, the frequency response of the amplifier ±0.5 dB is 0.05 Hz to 50 kHz with a phase deviation from 0° ± 5° at the high and low end of the response. The instrument includes a second order high-pass filter with a cut-off frequency of 22.5 Hz that can be activated by the user. The total harmonic distortion (THD) of the conditioner is less than 0.014% in the range of 10 Hz to 20 kHz. The signal-to-noise ratio is greater than 100 dB in the range of 10 Hz to 20.2 kHz and greater than 95 dB in the range of 4 Hz to 10 Hz, both cases were measured with a signal of 1 Vrms . Chapter 1 presents a typical measurement setup that uses a signal conditioner for mechanical vibrations analysis. Relevant characteristics of accelerometers and commercial signal conditioners are included, which served as a reference for the specifications of the system. Chapter 2 presents the system design and chapter 3 the tests carried out and the results.

En el presente trabajo de tesis se propone un circuito optimizado de cosecha de energía piezoeléctrica. Este circuito presenta un modelo que depende de la arquitectura y estrategia de conmutación que se basa en la arquitectura de cosecha de energía sincronizada de interruptores en inductores (SSHI). La eficiencia de la cosecha de energía se lleva a cabo gracias al circuito paralelo de SSHI (P-SSHI) y el circuito serie de SSHI (S-SSHI) que por sí solas logran mejorar la eficiencia en la cosecha de energía. La integración de estos dos circuitos permite reducir, en mayor porcentaje, la disipación de energía en el proceso de cosechar energía piezoeléctrica. Esto debido a que el circuito P-SSHI acelera la carga (descarga) del capacitor intrínseco del transductor piezoeléctrico debido a la conexión en paralelo de un inductor y el circuito S-SSHI aprovecha la energía transferida al inductor. Se utilizó el software Proteus 8 Profesional para realizar la implementación del circuito propuesto y las simulaciones a distintas frecuencias para comprobar la eficiencia en la cosecha de energía. Los resultados de potencia recolectada que se obtuvieron en comparación con un circuito de referencia que se encuentra en el estado del arte son de 3.8 veces mayor dentro de un rango de operación con frecuencia de 5 Hz a 30 Hz