Aplicaciones Regionales de Tecnología by panniuniu

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									Grupo de Investigación en Sistemas Electrónicos y
Electromecatrónicos



   Research areas and structure

 Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computadoras
 Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica - IIIE
 Universidad Nacional del Sur, Bahía Blanca
                               GISEE Researchers



Dr. Favio Masson               Dr. Héctor Chiacchiarini         Dr. Claudio Busada         Dr. Alejandro Oliva
Field robotics, data Fusion,   MEMS and Mechatronics,           Power Electronics and      Power electronics and testing
Sensor networks                Magnetic bearings, Robotics,     Motor Drives
                                                                                           UNS-CONICET
                               Electric machines, Power
UNS-CONICET
                               Electronics
                               UNS-CONICET




   Dr. Jorge Solsona                                 Dr. Pedro Julián                           Prof. Pablo Mandolesi
   Control and motor drives                          Computation, VLSI, Low Power Design        Imagers y VLSI
   UNS-CONICET                                       UNS-CONICET                                UNS-CIC
              Research Structure
• Group
   – Seven researchers
   – Approx. 15 advanced students
   – Approx. 10 undergraduate students
• Topics
   –   Low power -electronics
   –   CMOS Imagers with built-in processing capabilities
   –   Data Fusion
   –   Power electronics
   –   Mechatronics
   –   Control Systems and Modelling
   –   Field robotics
                      Education
• Undergraduate courses
  – Semiconductor devices
  – Analog Circuits I
  – Analog Circuits II
  – Digital Circuits
  – Power Electronics
  – Wireless Communications and Antennas
• Graduate courses
  – Electrical power quality
  – Design of Digital CMOS Integrated Circuits
  – Design of Analog CMOS Integrated Circuits
  – Statistics Measurements for Electrical Circuits
  – Power-switching converters
  – Data Fusion
             Projects and Funding
•   Desarrollo de tecnología de redes de sensores para aplicaciones en el medio
    social y productivo (ANCyT-PICT 2003). Total Funding: 126.272$
•   Sistemas Inteligentes Para Apoyo A Los Procesos Productivos (ANCyT -
    PAV 2003). Network project. Total Funding: 1.045.000$
•   Sistemas de procesamiento no lineal de datos de alta velocidad, SECYT-
    MAE (Italia), 2004-2005. Total Funding: 12.000$
•   Redes de Sensores (PGI-UNS) 2004-2005. Total Funding: 5.700$
•   Desarrollo de Microdispositivos para Redes de Sensores Acústicos (PIP-
    CONICET) 2006-2007. Total Funding: 18.000$
•   Redes de Sensores Aplicadas (PICTO)
•   Estructuras Paralelo de Datos, Plan de Trabajo Conicet, 2004-2005. Total
    Funding: 5000.
•   Accionamientos eléctricos y convertidores de tensión. (PIP-CONICET).
    Total Funding: 13.500$
•   Electric motors and drives (PIP-CONICET). Total Funding: 44.000$
•   Modeling, simulation and control of electric machines and systems (PICT).
    Total Funding: 278.990$
•   Technological development in power electronics (PICTO-UNS). Total
    Funding: 36.572$

* Only major sources
            Projects and Funding
• Proximity System for Mining Security, in
  cooperation with the University of Sydney,
  Australia, ~200k$
• Patagonian Autonomous All Terrain Vehicle,
  in cooperation with the University of Sydney,
  Australia, ~15k$
• PICTO 2005, Representación de Información
  Recolectada por una Red de Sensores:
  aplicación al control ambiental, ~20k$


* Only major sources
                Acoustic Localization IC
•   Bearing angle estimator based on ITD measurement
•   Low power. First design: I=200µA @400Khz, 3.3V
    (0.77uW p/d/s
•   TSMC 0.35m / Mean 5o, STD 1o


                                               •   Low power
                                                   oscillator (7A)
                                               •   Bearing System
                                                   (200µA)
                                               •   Wake-up system
                                                   (0.8A @ 32Khz)
                                                   JHU




                                       2.7mm

                        •   Bearing estimator (64 delay stages)
                                                                      3mm
                        •   Lower power (15µW @ 2V, 400Khz)
                            187.5nW p/d/s.
                        •   AMI 0.5m
                        •   Can be cascaded serially to cover a
                            wider range of time delays


                                                                            PJ
                      Acoustic Nodes




•   Bearing system                •   DbA sensor
    – Acoustic enclosure              – Preamp+dbA filter+envelope
    – 4 channels matched preamp         detector+log compressor
    – Xcorr. IC                       – 130A (COTS)
    – Ts=1s                           – Ts=1s (prog.)



                                                                     PJ
                    Intelligent Camera
• Process image at the node
  level; transmit the result
• Distributed processing for
  simple image recognition
  tasks (programmable)
• AMI 0.5m (3mm×3mm) 7×6
  array (first test version)
• It is not low power, but is
  intended to reduce the use of
  the communication link




                            3mm
                                         PSM
       The 3D S-CNN Imager

• Cell with pin photodiode and processing capabilities
  (60m x 60m)
• 4 internal memory banks for Function selection
• Array of 196 pixels in 1.25mm×1.25mm




                                                         PSM
PSM
                  Motor drives
•   Analysis/ non linear Control of electric motors
•   minimization of sensors
•   Analysis of electromagnetic pollution
•   Synchronous motors
•   Active Magnetic bearings
         Electrónica de Potencia
• Conversores conmutados de potencia:
  – Conversores DC-DC, DC-AC, AC-DC
  – Sistemas de audio de alta fidelidad
  – Reducción de distorsión en inversores de
    potencia
  – Distintas técnicas de modulación
  – Power management
  – SMPS reconfigurables con control digital
  – Control digital no lineal de SMPS
  – DC-DC bidireccionales
  – Bus de AC de alta frecuencia
        Electrónica de Potencia
–   PFC monofasicos (boost, Cuk, etc)
–   PFC trifásicos
–   Filtros activos de potencia
–   Drives de potencia para maquinas eléctricas
–   Transformador electrónico de potencia
–   Análisis de interferencia electromagnética
A new audio file format for low-cost,
high-fidelity, digital audio amplifiers




Fig. 8. Spectrum of q(t) showing the isolation between the baseband and the high frequency
                                   distortion components.
       Control no lineal digital de dc-dc
                  converters




Ejemplo: Buck en modo discontinuo.
Presenta oscilaciones de doble periodo (trazo continuo) con control
proporcional
Con control no lineal se extiende el rango de trabajo sin oscilaciones
Objetivos: fuentes reconfigurables con control digital
   Transformadores Electrónicos
                                                             SW1’      SW3’
              PFCS
                           SW1         SW3
                                                                              L


        ac
      input

                                                                                  C

                                                                                  LOAD


                     SW4         SW2                         SW4’      SW2’



                                       Figura 2: Transformador propuesto




•El estudio está dirigido al reemplazo de los transformadores
convencionales de distribución de energía por transformadores
electrónicos.
•Proponer nuevas Topologías, poniendo énfasis en lograr capacidad de
mejorar la calidad del consumo y disminuir el tamaño.
•Estudio mecánico y Térmico del producto
Compensación de no linealidades en
 inversores de potencia utilizando
  convertidores PWM no lineales.




• El estudio se orienta a reducir la distorsión armónica,
  utilizando controladores PWM no lineales, en la
  salida de inversores de potencia, generada por caídas
  en llaves y tiempos muertos.
                  Electrónica de Potencia y
                      Accionamientos




                                Inversor de Potencia
Banco trifásico




                                     Rodamiento
                                     Magnético
            Robótica Industrial
• Aplicaciones industriales
• Desarrollo de sensores
  para robótica




                                          Robot ABB

                       Sensor de fuerza
                  Field Robotics
•   Autonomous Navigation
•   Perception and Mapping
•   Data Fusion
•   Actual applications
    – Mining Security
    – Patagonian Autonomous
        All Terrain Vehicle




                                       Haul Track and
                                       Close Proximity
                                       System

                              Patagonian AATV
             Redes de Sensores
• Detección, localización y seguimiento de
  patrones
• Aplicaciones regionales
  – Agricultura/Ganadería, Seguridad,
     Ambientes hospitalarios, Polución
     ambiental
Data Fusion in Sensor Networks
• Data Fusion is an estimation algorithm that
  permits to collect and inference a desired
  property from heterogeneous and imperfect
  sources.
• Two projects
   – Detecting a hazard of fire in natural protected
     zones (El Caldenal, La Pampa)
   – Mining Security
      • Under research: Localization of intruders based
        in RF signals using Bayesian Estimators
Data fusion in Sensor Network




  Detecting Fire Hazards in natural lands
Data Fusion in Sensor Networks




   Nodes       Intruder detected
                 Acoustic Pollution




Nodos sensores
de ruido
acústico

								
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