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TFG: Design and implementation of modules for a low cost radar system.

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In the last years many low-cost radar modules have appeared on the market, allowing the implementation of this technology in a large number of applications, such as medical applications or people detection.

The B105 Electronic Systems Lab developed a prototype for the control, management and processing of the signals generated by these transceiver radars. The aim of the project is increasing the system versatility while correcting the problems it presented. So, the first step consisted on analysing the existing system and evaluating the aspects in which it could be improved.
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Then, the focus shifted to the design of several circuits that allowed to digitally change the amplification and filtering of the analog signals of the radar module. The circuit that modulates the radar transceiver was also modified to make it configurable. Once the designs were made a printed circuit board (PCB) was developed and manufactured.

An update of the existing software was needed since the hardware modules have been modified. Functions that handle the different amplification and filtering configurations of the system were developed. Also, a communication that would allow sending orders from a computer to the module was added. This communication allows the modification of the parameters during the operation of the system. The parameters include the amplification, the filtering characteristics, as well as the modulation parameters of the radar transceiver.

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF AN ELECTRONIC MEASUREMENT SYSTEM FOR DEFORMATIONS ON MATERIALS

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Currently there are various systems to measure deformations such as optical systems of video or laser as well as direct contact systems,  which can be classified in mechanical and electrical systems. The strain gauges belong to this last group. These gauges are devices that resemble a rectangular sheet whose dimensions typically span just a few centimeters length. In its interior there is a conductive or semiconducting wire with the form of a grid which has the ability to vary its electrical resistance when it is deformed. Compared to other technologies, strain gauges offer a much more affordable price and its use is very simple. Given their increasing perfection, they can offer benefits similar to other technologies and that is why the interest they receive has been increasing considerably, giving rise to a wide gauge market with a great variety of features and prices.

This work was born with the goal of developing a system that measures deformations based on its use for different materials with certain levels of precision, accuracy and reliability, as well as designing it as generic as possible to allow the use of any gauge that is offered in the market.

The design of the system consists of a Discovery board that tries to sample the signal coming from the gauges for its later transformation and processing. The data are sended and displayed on the computer screen through a program that reads the USB port.

The study covers different measurement techniques based on the use of different configurations that connect the gauges to the Discovery board for a comparison of results and effectiveness with each method. It also seeks to analyze the performance of different types of strain gauges with different characteristics.

YetiOS: new Operating System for IoT devices

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IoT devices and Wireless Sensor Network (WSN) nodes are resource-contraint devices that are not capable to run standard Operating Systems (OS) used in high resource computers or smartphones. Therefore, several OSes have been developed over the years for these resource-contraint devices such as TinyOS, Contiki OS or RIOT OS. These OSes are targeted to run in microcontrollers with some tens KB of Flash memory and less than 10 KB of RAM memory. However, new low-power microcontrollers like STM32L4 have higher resources achieving up to 1 MB of Flash memory and 320 KB of RAM memory.

Therefore, we have developed in B105 Electronic System Lab a custom operating system based on FreeRTOS kernel. The operating system is called YetiOS and presents advanced features to facilitate application developing by reducing the learning curve. This OS works in new low-power microcontrollers and have a memory footprint of 90 KB in Flash and 12 KB in RAM. The OS provides advanced preemtive processes and memory management, Linux-like device drivers, user-transparent power management, time management and a layered configurable network stack.

YetiOS also provides an advanced engine to manage operating system operation. This is a very useful feature in order to ease research works that are being done in B105 Lab to improve OS features and its adaptability to dynamic changes in WSNs environments

TFG: DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A DEMONSTRATOR SYSTEM FOR COGNITIVE WIRELESS SENSOR NETWORKS

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A wireless sensor network (WSN) is a kind of network that contains nodes communicating wireless. It has sensors that allow to obtain information directly from the environment in order to learn or act on it.

Since the use of this wireless networks is growing, it appears the need of creating cognitive networks which are able to learn from the environment and adapt themselves efficiently.

The B105 Electronic Systems Lab research group developed a test-bench containing some nodes called ‘cognitive New Generation Device (cNGD)’. Currently, each of them is programmed by connecting it physically to a computer. However, this situation produces a lot of problems, like the required time to perform the node programming or the necessity of reprogramming a node that is out of reach. This is the main reason why a wireless programming method becomes very handy.

The aim of this project is to improve the already available Bootloader getting a better reception and to manage the available random access memory. For this purpose, a Wake On Radio (WOR) board was used to wake up a specific cNGD node and then work on this node independently. However, some modifications were required due to hardware and software limitations. Even though the node has three transceivers on ISM (Industrial, scientist and medical) free bands, it was used the 434 MHz band for the WOR and the 2.45GHz band for the Bootloader due to its speed.

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In addition, an graphical interface was implemented for the test-bench in order to see the status of the cNGD nodes, the code transmission and the connection processes. It also has another tab for the choice of the cNGD nodes to wake up and reprogram. This interface is a web application with the server side implemented with the Python programming language, so we can reach it only with an internet connection.

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Finally, some tests were run to verify the expected behavior of the test-bench. These test are documented at the end of the memoir.

Certificación y pruebas del proyecto Demotherm

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La pasada semana se realizó en las instalaciones de Therman (Gijón) la certificación del proyecto Demotherm ante el CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). Durante esta visita no sólo se realizó la justificación del proyecto, sino que se aprovechó para realizar más pruebas con el robot desarrollado conjuntamente entre Therman, el Grupo de Ingeniería de los Procesos de Fabricación de la Universidad de Oviedo y el B105 Electronic Systems Lab de la Universidad Politécnica de Madrid. 

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Estas pruebas se realizaron con todos los elementos del robot ya integrados (parte mecánica, hardware y software de control y bomba de agua) para evaluar el desempeño en la aplicación final para la que se ha diseñado. Además de las pruebas de corte de hormigón, se aprovechó para comprobar algunos parámetros de funcionamiento, como es la fuerza que ha de ejercer el robot contra las paredes para no caerse. Esto permite establecer los umbrales seguros de funcionamiento que habrá de mantener el robot durante su funcionamiento en los escenarios de uso. 

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The Twelve of B105: Robots

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¡Hoy tenemos nueva entrega en …. 

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Este mes de diciembre os traemos robots de la mano de DEMOTHERM, el robot limpiatuberías en el que llevamos trabajando un tiempo. El objetivo de este proyecto, en el que trabajamos junto a la empresa Therman es el desarrollo de un robot autónomo para la limpieza de material refractario de una chimenea (o robot autónomo de demolición de refractario para ciclones, si usamos la terminología específica). Este robot debe ser controlado de forma remota y capaz de trabajar en entornos hostiles.

Ya habéis podido ver diferentes etapas de trabajo: la integración de la electrónica con la parte mecánica, el desarrollo software, y las pruebas en entorno real. 

Pero es que.. mirad cómo se mueve!

Esperamos que nuestros twelve os entusiasmen tanto como a nosotros, y que os permita conocer mejor todo lo que hacemos por si os interesa uniros y participar de ello. Pincha aquí si quieres ver otros meses.

Si encuentras interesante toda esta información, no dudes en seguirnos en las redes sociales para mantenerte informado.

¡Hasta el mes que viene!

The Twelve of B105 – Index

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¡Nueva iniciativa desde el B105! Os presentamos The Twelve of B105. Esta idea nace con el objetivo de dar más a conocer la actividad I+D+i que llevamos a cabo en el laboratorio. Por ello, cada mes seleccionaremos un proyecto/sistema/idea en el que estemos trabajando, reuniremos la información que tenemos publicada sobre el mismo y lo difundiremos en todas sus formas: web, tablón de anuncios, redes sociales…

Esperamos que esta nueva iniciativa os entusiasme tanto como a nosotros, y que os permita conocer mejor todo lo que hacemos por si os interesa uniros y participar de ello.

Noviembre 2017 – SmartBand

Diciembre 2017 – Robots

Enero 2018 – Road Safety

Si encuentras interesante toda esta información, no dudes en seguirnos en las redes sociales para mantenerte informado.

¡Nos vemos!

De discos duros externos, economía de escala y conectores

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Tradicionalmente los discos duros externos solían consistir en un disco duro de tipo interno junto con una controladora SATA-USB conectada al disco que le provee de conectividad y alimentación. Sin embargo, desde hace unos años, varios fabricantes OEM de discos duros han empezado a ofrecer discos duros externos (típicamente de 2,5″) que prescinden de esta controladora separada.

En su lugar, dado que realizan la fabricación del disco duro, han personalizado la placa controladora que llevan todos los discos duros. En lugar de exponer la señal SATA a través del conector habitual, han colocado en la misma placa el chip conversor SATA a USB, por lo que sólo necesitan el conector USB externo (que típicamente es microUSB, ya sea 2.0 o la versión extendida 3.0). Esto supone para el cliente que el disco es más compacto, ya que las dimensiones exteriores de la caja sólo han de incluir el saliente del conector USB. De cara al fabricante, se produce un ahorro en el BOM, ya que los conectores SATA tienen cierto coste, además de evitar otra placa con su proceso de fabricación, soldadura y testeo. Todo esto hace que, a la escala a la que se fabrican, les salga rentable el desarrollo y validación de la placa.

Sin embargo, los conectores siempre han sido propensos a daños mecánicos, tanto por el uso normal, cómo por caidas, o golpes. En los modelos antiguos, era posible abrir la carcasa y conectar el disco directamente a un PC o a otra controladora SATA a USB para recuperar los datos, o bien colocar el disco en otra carcasa. En cambio, en los modelos que llevan toda la electrónica en la controladora del disco, esto no es posible. En estos casos, quedan menos alternativas posibles:

  • Buscar el fallo en la placa (y tratar de solucionarlo). Salvo que se trate de un conector roto o alguna soldadura saltada, es complicado.
  • Encontrar las líneas SATA entre en el controlador del disco duro y el conversor SATA-USB. Normalmente estas se pueden identificar debido al rutado como par diferencial, y suelen llevar pads de test asociados a los que se puede cablear un conector SATA de datos. En este caso, se ha de buscar la forma de desacoplar el conversor USB, ya sea cortando las pistas o quitando resistencias serie si se hallan presentes.
  • Sustituir la placa controladora. En la mayoría de discos actuales, incluye una memoria flash que configura el funcionamiento del disco. Para que se puedan recuperar los datos, se habrá de sustituir la memoria de la antigua a la de reemplazo.
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Memoria flash de una controladora de disco duro.

Aplicación Android para la detección de barreras arquitectónicas

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Una de las dos líneas de desarrollo dentro del proyecto Lázaro está dedicada a la detección y caracterización de barreras arquitectónicas en edificios. Para ello en el B105 hemos desarrollado una aplicación Android aprovechando la plataforma de visión artificial Google Tango.

La aplicación está destinada a medir el ángulo de inclinación de las rampas de acceso para personas con movilidad reducida. Hasta ahora, los operarios que realizaban esta tarea debían efectuar medidas y cálculos a mano sobre las rampas. Con esta app la medida del ángulo consiste simplemente en un toque sobre la pantalla.

Para evitar posibles imperfecciones en la medida se le pide al usuario que realice dos mediciones de cada rampa, guardándose la media entre ambas. En la aplicación existe una pantalla de ayuda que explica el proceso al usuario.

Además de esto, en la aplicación pueden consultarse todas las medidas que se han realizado anteriormente con el dispositivo y hacer capturas de pantalla de las mediciones.