Ingeniería Electrónica
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Examinando Ingeniería Electrónica por Autor "Arias Ballén, Óscar Mauricio"
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Ítem Desarrollo de un prototipo BCI integrable a una red de internet de las cosas para interactuar con un entorno inteligente(2022) Piñango Martínez, Alexander Faradid; Arias Ballén, Óscar MauricioEl presente proyecto se enfocó dentro del área de los sistemas BCI orientados a la asistencia para personas con patologías del sistema nervioso que ocasionan dificultades motoras severas. El foco principal fue desarrollar un sistema que permitiera identificar comandos que una persona selecciona mentalmente mediante una pantalla de estímulos visuales, y posteriormente ejecutar el comando identificado mediante la comunicación con una red IoT que contenga dispositivos conectados en un entorno de prueba (entorno local). El sistema global consistió en la integración de un dispositivo que realizara la adquisición de señales EEG basado en el ADS1299 junto con algoritmos de análisis y procesamiento de datos, de manera que mediante la identificación de ERPs que estuvieran asociados a estímulos visuales, se pudieran detectar componentes P300 que representaran los comandos específicos seleccionados previamente por la persona a través de una matriz de estímulos visuales. Se utilizó Python para el desarrollo y construcción de todos los algoritmos de análisis de datos, interfaces gráficas y enlaces de comunicación con los dispositivos de la red IoT. Con ello, la identificación de los ERP asociados a los comandos alcanzó un nivel de acierto mayor al 80% bajo ciertas condiciones de operación, lo cual permitió transmitir correctamente los comandos hacia una red con dispositivos de prueba para realizar acciones como enviar mensajes por la aplicación de WhatsApp hacia un teléfono registrado, o ejecutar las funciones básicas de un SmartTV (cambiar de canal, subir el volumen, lanzar una app específica, entre otras).Ítem Desarrollo de una interfaz BCI para la comunicación asíncrona en dispositivos móviles por medio del paradigma P300(2023) Coronado Pinzón, Jefferson Stiven; Suárez Torres, Jonnathan Nicolás; Arias Ballén, Óscar MauricioEl presente proyecto se centró en el diseño e implementación de una interfaz cerebro-ordenador (BCI) basada en el paradigma P300, con el propósito de abordar diversas problemáticas identificadas en las interfaces BCI existentes. Estas problemáticas incluyen la eficiencia, precisión, adaptabilidad y operabilidad. La interfaz como plataforma web permitió a pacientes comunicarse de forma asincrónica a través de dispositivos móviles, que además utilizo señales electroencefalográficas no invasivas con componentes de ondas P300 en respuesta a estímulos visuales presentados en un ordenador. La interfaz creada facilito la visualización y procesamiento de las señales EEG, la configuración personalizada para cada usuario y el envió de mensajes compuestos por caracteres hacia un bot de la aplicación móvil Telegram. Además, se utilizó el lenguaje de programación Python para el desarrollo y construcción de todos los algoritmos de análisis, filtrado, procesamiento, clasificación y entrenamiento de datos. A través de la identificación de eventos relacionados con potenciales P300 que representaran los caracteres individuales seleccionados por la persona a través de una matriz de estímulos visuales. Los resultados indicaron una precisión de más del 60% en la clasificación de señales EEG utilizando un algoritmo de entrenamiento incluido en el clasificador OneRule como elemento de machine learning integrado con procesamiento de señales por Transformada de Wavelet.Ítem Diseño e implementación de un prototipo cerebro-computador, basado en potenciales visuales evocados de estado estacionario, para comunicar mensajes simples(2022) Orjuela Puentes, William Alejandro; Paipa Vargas, Andrew Brajhan Arley; Arias Ballén, Óscar Mauricio; Orjuela Puentes, William Alejandro [0000-0003-0776-4313]; Paipa Vargas, Andrew Brajhan Arley [0000-0002-0272-6791]La mayoría de las personas con discapacidades motoras graves tienen dificultades comunicativas derivadas de su condición; la nula movilidad de sus extremidades les impide interactuar correctamente con su entorno e incluso su capacidad motora no es suficiente para permitirles hablar. Los sistemas BCI como tecnologías de asistencia suelen ser la única alternativa en los casos más graves de discapacidad motora, donde el paradigma SSVEP ha demostrado ser una estrategia eficiente en términos de confiabilidad y velocidad. En el presente proyecto, diseñamos un prototipo de interfaz cerebro computador para comunicar mensajes simples basado en los SSVEP. El algoritmo creado en Matlab es homologable tanto para una aplicación fuera de línea con base de datos como para una aplicación en línea extrayendo la actividad cerebral, haciendo uso de una tarjeta de adquisición basada en el circuito integrado ADS1299 de Texas Instruments. La extracción de características está basada en un análisis por correlación canónica con banco de filtros (FBCCA) y el cálculo de la densidad espectral de potencia (PSD), características que alimentan un clasificador bayesiano entrenado con la base de datos. El desempeño final fuera de línea se evaluó teniendo en cuenta la exactitud y la precisión promedio obtenida con la base de datos, mientras que el desempeño en línea se basó en la exactitud y la tasa de transferencia de información (ITR) obtenidos en las pruebas. Se diseñó una interfaz de usuario visual, utilizando el paquete de librerías psychtoolbox-3, que garantiza la veracidad de los estímulos visuales. Las pruebas fuera de línea resultaron en una exactitud del 92.29% con una precisión del 60.28%, mientras que las pruebas en línea resultaron en una exactitud del 86.84% y una ITR de 5.61 bits por minuto donde cada decisión es tomada en un promedio de 4.5 segundos.Ítem Nano-satélite recuperable para estudios de los efectos de la radiación cósmica en una carga biológica expuesta en la estratosfera: fase II(2019) López Bohórquez, Jhon Alexander; Arias Ballén, Óscar MauricioUn reto para el desarrollo de ciencia y tecnología para llegar al espacio a bajo costo son los nano-satélites. El semillero de Astrobiología-BIDA de la Universidad El Bosque realizó el diseño de un nano-satélite que permita exponer una bacteria a radiación solar en la estratosfera. La intención del presente trabajo fue evaluar el proyecto propuesto por el semillero y determinar acciones de mejora de este en cuanto al diseño estructural y la electrónica inmersa. Así mismo, se realizó un prototipo que corrija las fallas encontradas en el diseño propuesto por el semillero, tanto en la estructura física como en la electrónica a bordo, teniendo en cuenta las principales variables de afectación, temperatura y radiación cósmica. Por otra parte, se diseñaron e implementaron subsistemas de monitoreo y control que constantemente estén verificado el estado de la bacteria y comunicándolo a un operario del nano-satélite. Adicionalmente, se realizó se implementó una estructura hermética que hiciera las veces de incubadora para la bacteria, la cual se diseñó mediante simulaciones térmicas y de caudal de calor. Una vez diseñada, se implementó y se probó obteniendo resultados adecuados para que la bacteria no se vea afectada por la temperatura y que la electrónica no sufra averías debido a la radiación UV. Finalmente, se probó el sistema completo donde se ratificó que nano-satélite tendría una autonomía suficiente para supervisar la carga biológica durante todo el vuelo y mantenerla en un estado estable exceptuando que muera o sufra cambios biológicos debido a la radiación cósmica, objetivo central del presente documento.Ítem Prototipo de equipo médico de Neurofeedback para videojuego controlado con potenciales evocados(2022) Izquierdo Rojas, Gendelfav; Gómez Otero, Luis Enrique; Arias Ballén, Óscar Mauricio; Izquierdo Rojas, Gendelfav [0000-0003-0763-0534]Se diseñó un prototipo de equipo médico BCI basado en técnicas de Neurofeedback, con las cuales se entrenó a un sujeto de prueba para que autorregulara sus ondas cerebrales, logrando así mejorar sus procesos atencionales y concentración, por medio de la identificación de índices de concentración y atención extraídos gracias a los protocolos Theta/Beta Ratio (TBR), Sustained attention (SA). El prototipo cuenta con dos interfaces de usuario, de las cuales una está dirigida al profesional de la salud y la otra es un videojuego sencillo dirigido al sujeto de prueba. Este prototipo extrae las características relacionadas con la concentración y atención del sujeto de prueba y las evalúa mediante un algoritmo de aprendizaje de maquina (ML), con el cual se obtuvo un 97% de efectividad en pruebas fuera de línea (con base de datos) y 97.5% de efectividad con pruebas en línea (con datos en tiempo real). Se diseñaron electrodos activos secos de ganancia 2, con eliminación de ruido electromagnético. También se diseñó una tarjeta de adquisición de 16 canales físicos y 3 canales multiplexados para un total de 19 canales; cuenta con un MCU ARM-Cortex M7 el cual controla dos acondicionadores de señal ADS1299 y realiza el preprocesamiento. Tanto los electrodos activos como la tarjeta de adquisición diseñada se alimentan por medio de una tarjeta de alimentación que cuenta con una salida unipolar de 5V y una salida bipolar de ±2.5V; se alimenta con dos baterías LI-ion de 850mA, lo cual proporciona autonomía de alrededor de ocho horas.Ítem Prototipo de sistema automático de limpieza superficial para piscinas domésticas de uso recreativo mediante recorrido aleatorio(2023) González Alfonso, Laura Giomara; Muñoz Cardona, Sebastián; Arias Ballén, Óscar MauricioEn este proyecto se realizó un prototipo capaz de hacer una limpieza superficial para piscinas domésticas de uso recreativo, dicho proceso se llevó a cabo mediante un sistema de recorridos aleatorios automáticos, los cuales permitió al prototipo ejecutar diversas rutas que permitían cubrir la mayor área de la piscina e ir recogiendo los desechos que contenía. El objetivo principal del proyecto fue realizar un sistema que tuviera la capacidad de navegar por sí solo a través de una piscina, por medio de sensores que son los que le dieron la capacidad de ver su entorno y tomar decisiones que lo lleven a tomar mejores rutas para realizar una limpieza completa, lo anterior descrito trabaja en conjunto con los motores (Thruster) que son capaces de poder dar movimiento al chasis elegido, estos motores tienen gran capacidad de empuje a través del agua y de este modo poder recoger gran cantidad de desechos que pueda encontrar en su camino. El prototipo realizo el movimiento del mismo por medio de la lectura de sensores ubicados estratégicamente para tener una visual completa de los objetos que se encuentran en los 360°, esta información es leída por un Arduino que realiza la función de ADC, para posteriormente comunicarse con el orquestador principal (Raspberry Pi), dependiendo de los datos recibidos se generó un código en Python el cual tiene la capacidad de tomar decisiones en tiempo real y realizar ajuste rápidos a la movilidad del prototipo por medio del accionar de los motores. En las pruebas realizadas el sistema de recolección de desechos tuvo la capacidad de recoger en una piscina de tamaño 1.60 x 1.60 metros, todos los desechos superficiales que contenía sin tener problema de almacenamiento. Esta tarea la realizo el prototipo en un lapso de 10 minutos, haciendo el recorrido completo de toda el área de esta piscina.Ítem Prototipo de un sistema de control y monitoreo para la dosificación de químicos en una planta de tratamiento de aguas lluvias(2020) Garzón Silva, Nicolás; Salcedo Gallego, Laura Sofía; Arias Ballén, Óscar MauricioEn este documento se presenta como se lleva a cabo un prototipo de sistema de control y monitoreo de la dosificación de químicos, planteando el problema, propuesta de solución, diseños e implementación para la empresa Asercampo LTDA, la cual trabaja en tratamiento de aguas residuales, lluvias y potables. Asercampo LTDA tiene un problema con la dosificación de los químicos necesarios para la planta de tratamiento de aguas lluvias ubicada en la sede Alkosto 170 en Bogotá D.C., por ello, se plantea un sistema de control y monitoreo diario para la dosificación de los químicos, que permita obtener la calidad esperada de agua apta para el consumo humano por la empresa Asercampo LTDA y Alkosto 170. Por problemas internos Alkosto terminó el contrato con Asercampo lo cual restringe la implementación en el lugar, por lo que se realizó un diseño al detalle del proyecto.Ítem Prototipo de una red de monitoreo de olores ofensivos para el control y manejo de la calidad del aire(2019) Ramírez Arbeláez, Daniel Felipe; Hernández Gómez, Oscar Fabián; Méndez Alfonso, Jeisson David; Contreras Hernández, Gustavo Andrés; Arias Ballén, Óscar MauricioDebido a los constantes problemas ambientales y sociales derivados de la producción avícola y la ubicación geográfica del municipio de Guayabal de Síquima del departamento de Cundinamarca, además de la ausencia de pruebas determinantes que condujeran a demostrar la necesidad de contar con un monitoreo constante de las partículas contaminantes en dicho municipio, se realizó un estudio incluyendo diseño, implementación y las respectivas pruebas de una red de monitoreo de olores ofensivos. Esta red se basó en las mediciones de partículas químicas como el sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco (NH3) y variables meteorológicas como la velocidad del viento, lo cual se inició con una investigación de campo basada en fuentes primarias, puntualizando en la importancia de la calidad del aire, obteniendo como resultado las mediciones necesarias a tener en cuenta para el desarrollo de un mapa de dispersión.Ítem Radiotelescopio en frecuencia de hidrógeno 1420 mhz para el observatorio Universidad El Bosque. Fase II(2022) Contreras Forero, Leonardo; Moreno Camacho, Edwin Santiago; Arias Ballén, Óscar MauricioEste trabajo de grado, se realizó con el fin de que el observatorio de la Universidad El Bosque, pueda contar con un radiotelescopio en frecuencia de hidrogeno (1420 MHz) para el estudio de la radioastronomía. A lo largo del proyecto, se realizó el diseño del radiotelescopio teniendo en cuenta los requerimientos fundamentales para el funcionamiento de este. Este diseño consta de 6 subsistemas conectados entre sí, que van desde la captación de la señal de hidrogeno (Plato Parabólico), hasta la interfaz gráfica para la interacción con el usuario (Computador). Una vez se tiene el diseño, se procede a realizar las pruebas de los componentes para comprobar el correcto funcionamiento de estos y posteriormente se hizo la implementación del radiotelescopio, en esta implementación se verifico que el radiotelescopio estuviera operando a la frecuencia requerida por el observatorio.Ítem Sistema de aterrizaje y recuperación para prototipo de nanosatélite que permite el estudio del comportamiento de una carga biológica en la estratósfera(2019) García Palomares, Luis Eduardo; Arias Ballén, Óscar MauricioLos nano-satélites son una alternativa accesible para poder llegar al espacio a bajo costo, además de que ofrecen la posibilidad de permitir participación en este ámbito por parte de entidades sin gran financiamiento como lo son las Universidades o particulares entusiastas. El semillero de Astrobiología-VIDA de la Universidad El Bosque propuso la implementación de un nano-satélite cuyo objetivo es el de exponer una carga biología a la radiación solar en la estratosfera, con la intención de estudiar los efectos de dicha radiación sobre la carga biológica. El objetivo de este presente proyecto fue el de implementar un módulo para dicho nano satélite que permita estudiar otras condiciones externas como lo son la temperatura, la presión, la altura alcanzada y coordenadas durante el vuelo, así como un sistema de comunicación que permita facilitar su ubicación una vez haya aterrizado. La posición del nano-satélite será proporcionada por medio de dos sistemas GPS que llevarán un registro de las coordenadas del dispositivo. Se diseñaron he implementaron diversos subsistemas, entre ellos un subsistema de control de temperatura para asegurar el correcto funcionamiento de la electrónica al interior del dispositivo. También, se implementó un subsistema de monitoreo de las variables previamente expuestas y un subsistema de comunicación que permite almacenar los datos recolectados para su posterior estudio. Las pruebas realizadas demostraron que el módulo posee suficiente autonomía para registrar datos durante todo el vuelo del dispositivo.