En esta tesis se realiza el diseño de un sistema de orientación de una antena reflectora satelital que tiene un movimiento giratorio de dos grados de libertad. Para realizar el diseño se aplican conocimientos que combinan la ingeniería electrónica, mecánica e informática. El diseño mecánico se basa en diversos tipos de antenas satelitales ya existentes de los cuales se modifica la montura o mecanismo de orientación de acimut y elevación. Para el movimiento de acimut se usa un motor acoplado a una base giratoria con rodamiento axial y para la elevación se usa un mecanismo conocido como gusano engranaje con un eje y 2 rodamientos radiales. El control de los movimientos de la antena se diseñó a partir de un circuito electrónico basado en el módulo Arduino como controlador PID. Además, el circuito está compuesto por un DAC que usa un arreglo R-2R y controladores de velocidad (ESC) para el control de los motores que realizan el movimiento, un giroscopio que sensa la posición angular de los ejes de orientación y una etapa de potencia para la alimentación de todos los componentes activos, sensores y actuadores. En la parte informática se diseñó un programa en VISUAL BASIC que actúa como interfaz de usuario y permite ingresar los ángulos deseados (setpoints) y conocer los ángulos alcanzados por los motores (valores finales). Además, el programa almacena datos de las posiciones orbitales de los satélites geoestacionarios y esta información es usada para orientar la antena rápidamente hacia el satélite deseado. Todas las partes descritas se combinan en un sólo sistema mecatrónico integrado que permitirá el control de la orientación de la antena parabólica satelital en acimut y elevación con el fin que el dipolo de la antena este alineado con el satélite geoestacionario indicado. En una eventual implementación del sistema, es deseable que corrija el alineamiento automáticamente en caso de desapuntamiento.

Las redes inalámbricas que se usan en la actualidad a menudo presentan fallas y no representan una alternativa fiable para la mayoría de las aplicaciones que requieren mantener la integridad de la información. Por este motivo, se empezó a explorar la posibilidad de implementar nuevos protocolos y topologías para interconectar los dispositivos pertenecientes a una red. Este proyecto de tesis se centra en el diseño de una red inalámbrica utilizando 6LoWPAN en topología tipo mesh, donde se estudia sus características y se analiza su fiabilidad para aplicaciones en general. Para poder observar el flujo de información y como circula por toda la red, se toma muestras de variables ambientales como temperatura y humedad, generando una red de sensores inalámbrica que, a diferencia de las comúnmente usadas, presenta un riesgo mínimo de pérdida de datos y enfatiza la importancia de una red que emplea 6LoWPAN. En este trabajo de tesis, se emplea el software Contiki OS para programar el algoritmo que permite implementar todas las características que se requieren para garantizar la eficacia de la red 6LoWPAN en topología mesh. Asimismo, se hace uso del simulador Cooja para diseñar la red y validar sus características mediante diversas pruebas en simulaciones y el nodo Tmote Sky para validar la robustez de la red mediante hardware. El desarrollo del proyecto permitió visualizar como las variables ambientales, cuyas muestras han sido tomadas por cada nodo, circulan en la red inalámbrica y se generó un interfaz para poder apreciar a los nodos vecinos, así como la información que transmiten.

This PhD thesis introduces basic concepts of smart chemical sensors design, which are afterwards applied to a particular application: the analysis of natural gas. The thesis addresses thus two sets of objective, a first set of objectives related to the conceptual design of a smart chemical sensor using smart sensor standards: - The design of an optimal smart chemical sensor architecture - The novel combination in a working prototype of the highly complementary smart sensor standards IEEE-1451 and BS-7986 A second set of objectives is directly related to the selected application. Natural gas quality control. Natural gas is an energy source of major importance in the world energy supply, its quality control is increasingly important due to its origin-dependent properties and the progressive liberalization of the energy market. The objectives related to this application are: - To solve the natural gas quality analysis problem by using a lower cost approach taking advantage of MEMS technology, smart sensor features, and embedded intelligent signal processing. - To select suitable sensing technologies and associated signal processing. An overall goal addressed by the PhD Thesis is in the end the reporting of a working smart sensor prototype implementing all the smart sensor features, MEMS based natural gas analysis and advanced signal processing as a demonstration of a novel low-cost and high speed natural gas analyzer. The thesis covers this research along 7 chapters, introducing the concepts and application in chapters 1 and 2, the objectives in chapter 3, the simulation of a proposed MEMS sensor approach in chapter 4, the description of the advanced signal processing approach adopted in chapter 5, the description of the electronics and engineering of the smart natural gas analyzer prototype in chapter 6, and finally the conclusions of the work in chapter 7. / La tesis introduce conceptos básicos sobre el diseño de sensores químicos inteligentes, en particular presenta los estándares propuestos IEEE-1451 y BS-7986, y elabora una propuesta para el diseño óptimo de dichos sensores químicos inteligentes. Se implementa la propuesta de diseño para una aplicación concreta, el análisis de gas natural. Además de la aplicación de los conceptos sobre sensores químicos inteligentes se pretende además diseñar un analizador compacto, rápido y de bajo coste, para ello se estudia el uso de un microsensor termoeéctrico como sensor principal del analizador. Una vez probada su viabilidad se implementan ambos conceptos (sensores inteligentes y microsensor termoeléctrico) en un prototipo funcional validado en laboratorio. Como resultado se obtiene una propuesta para el diseño de sensores químicos inteligentes basada en estándares, y por otro lado se presenta un nuevo analizador de gas natural, más rápido y compacto que los existentes. Los resultados obtenidos originan diversas publicaciones en revistas así como dos patentes de método y sistema.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:47:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseAGS_DISSERT.pdf: 2330310 bytes, checksum: 85a4a01483a651e7ffb81f908e9c087a (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / Os sensores inteligentes s?o dispositivos que se diferenciam dos sensores comuns por apresentar capacidade de processamento sobre os dados monitorados. Eles tipicamente s?o compostos por uma fonte de alimenta??o, transdutores (sensores e atuadores), mem?ria, processador e transceptor. De acordo com o padr?o IEEE 1451 um sensor inteligente pode ser dividido em m?dulos TIM e NCAP que devem se comunicar atrav?s de uma interface padronizada chamada TII. O m?dulo NCAP ? a parte do sensor inteligente que comporta o processador. Portanto, ele ? o respons?vel por atribuir a caracter?stica de intelig?ncia ao sensor. Existem v?rias abordagens que podem ser utilizadas para o desenvolvimento desse m?dulo, dentre elas se destacam aquelas que utilizam microcontroladores de baixo custo e/ou FPGA. Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma arquitetura hardware/software para um m?dulo NCAP segundo o padr?o IEEE 1451.1. A infra-estrutura de hardware ? composta por um driver de interface RS-232, uma mem?ria RAM de 512kB, uma interface TII, o processador embarcado NIOS II e um simulador do m?dulo TIM. Para integra??o dos componentes de hardware ? utilizada ferramenta de integra??o autom?tica SOPC Builder. A infra-estrutura de software ? composta pelo padr?o IEEE 1451.1 e pela aplica??o espec? ca do NCAP que simula o monitoramento de press?o e temperatura em po?os de petr?leo com o objetivo de detectar vazamento. O m?dulo proposto ? embarcado em uma FPGA e para a sua prototipa??o ? usada a placa DE2 da Altera que cont?m a FPGA Cyclone II EP2C35F672C6. O processador embarcado NIOS II ? utilizado para dar suporte ? infra-estrutura de software do NCAP que ? desenvolvido na linguagem C e se baseia no padr?o IEEE 1451.1. A descri??o do comportamento da infra-estrutura de hardware ? feita utilizando a linguagem VHDL

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-01-26T21:32:00Z No. of bitstreams: 1 LuizGustavoSantosBezerra_DISSERT.pdf: 3839629 bytes, checksum: 21df0eba070dadcafbbe2b09f7c40495 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-02T19:45:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LuizGustavoSantosBezerra_DISSERT.pdf: 3839629 bytes, checksum: 21df0eba070dadcafbbe2b09f7c40495 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-02T19:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizGustavoSantosBezerra_DISSERT.pdf: 3839629 bytes, checksum: 21df0eba070dadcafbbe2b09f7c40495 (MD5) Previous issue date: 2015-01-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de detec??o e diagn?stico de falhas em sensores de campo com corre??o do sinal com falhas dinamicamente, onde esse sistema ? baseado no conceito de agentes inteligentes, em uma arquitetura de multiagentes. O sistema tem como ambiente de atua??o a rede industrial Foundation Fieldbus. Para realizar a detec??o e o diagn?stico das falhas, s?o utilizados os algoritmos de redes neurais artificiais e l?gica fuzzy (atuando como classificador fuzzy), os quais s?o embarcados na rede industrial Foundation Fieldbus. Al?m disso, de forma a atuar junto ao sistema de detec??o, diagn?stico e corre??o de falhas foi desenvolvido um software que realiza o monitoramento e a supervis?o do mesmo, onde foi instanciado um agente se comunicando com a rede industrial. Os demais agentes s?o instanciados nos blocos funcionais da rede industrial. / This work performs the development of a system of detection and diagnosis of faults in field sensors with dynamically signal correction, which this system is based on the concept of intelligent agents, using architecture of multagents. The system operates in environment industrial network Foundation Fieldbus. To perform the detection and diagnosis of failures are used the algorithms of neural networks and fuzzy logic (acting like a fuzzy classifier), which are embedded in industrial network Foundation Fieldbus. Furthermore, in order to work with the system of detection, diagnosis and correction of failures was developed a software to perform the monitoring and supervision of the system, which was instantiated an agent communicating with the industrial network. The other agents are instantiated on the functional blocks of industrial network.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um método para garantir a proteção dos dados contra falhas de comunicação, em redes de sensores inteligentes sem fios. A rede sem fios foi empregada nos ensaios de modelos físicos reduzidos em centrífuga para estudar o comportamento das âncoras \"tartaruga\", utilizadas nas linhas de ancoragem de sistemas oceânicos para produção de óleo e gás em águas profundas. O emprego da tecnologia de redes de sensores sem fios tem aumentado em muitas áreas da sociedade, principalmente na engenharia. Dessa forma, muitos problemas estão sendo enfrentados e estudados pelos pesquisadores. Sobretudo no que diz respeito à interferência ambiental, relação de potência e alcance, integridade da informação, miniaturização dos dispositivos, autonomia de energia, limitação de algoritmos e vida útil. A inserção da tecnologia de redes de sensores inteligentes sem fios nos ensaios de modelos físicos reduzidos em centrífuga, além de ser inédita no Brasil, permitirá avanços significativos na determinação de parâmetros que, atualmente, são de difícil obtenção com tecnologias convencionais como os sistemas de aquisição de dados e controle que utilizam cabos e fios. Muitas vezes depara-se com a inconveniência do peso dos cabos e dificuldades de instalação dos dispositivos nos modelos, pela sua pouca portabilidade. / This work present a method development to guarantee of the integrity data in the wireless smart sensor networks, employed in centrifuge physical modeling tests of anchors used as fixing devices of deep water production oil and gas systems. The use of wireless smart sensor networks technology has been increasing in many engineering areas. In spite of this evidence, lots of problems are being faced and studied by the researchers, environmental interference, power and reach relations, integrity of the information, miniaturization of the devices, energy autonomy, algorithms and useful life. The use of the wireless smart sensor networks technology in the reduced physical models test in centrifuge, by first time in Brazil, will allow significant advances in the parameters determination. The conventional instrumentation presents inconvenience of the weight cables and difficulties of the devices in the models by limited portability.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um método para garantir a proteção dos dados contra falhas de comunicação, em redes de sensores inteligentes sem fios. A rede sem fios foi empregada nos ensaios de modelos físicos reduzidos em centrífuga para estudar o comportamento das âncoras \"tartaruga\", utilizadas nas linhas de ancoragem de sistemas oceânicos para produção de óleo e gás em águas profundas. O emprego da tecnologia de redes de sensores sem fios tem aumentado em muitas áreas da sociedade, principalmente na engenharia. Dessa forma, muitos problemas estão sendo enfrentados e estudados pelos pesquisadores. Sobretudo no que diz respeito à interferência ambiental, relação de potência e alcance, integridade da informação, miniaturização dos dispositivos, autonomia de energia, limitação de algoritmos e vida útil. A inserção da tecnologia de redes de sensores inteligentes sem fios nos ensaios de modelos físicos reduzidos em centrífuga, além de ser inédita no Brasil, permitirá avanços significativos na determinação de parâmetros que, atualmente, são de difícil obtenção com tecnologias convencionais como os sistemas de aquisição de dados e controle que utilizam cabos e fios. Muitas vezes depara-se com a inconveniência do peso dos cabos e dificuldades de instalação dos dispositivos nos modelos, pela sua pouca portabilidade. / This work present a method development to guarantee of the integrity data in the wireless smart sensor networks, employed in centrifuge physical modeling tests of anchors used as fixing devices of deep water production oil and gas systems. The use of wireless smart sensor networks technology has been increasing in many engineering areas. In spite of this evidence, lots of problems are being faced and studied by the researchers, environmental interference, power and reach relations, integrity of the information, miniaturization of the devices, energy autonomy, algorithms and useful life. The use of the wireless smart sensor networks technology in the reduced physical models test in centrifuge, by first time in Brazil, will allow significant advances in the parameters determination. The conventional instrumentation presents inconvenience of the weight cables and difficulties of the devices in the models by limited portability.