Control de la derivació de l'aigua de reg de Masjoan

RESUM Masjoan és una masia del segle XII on resideix la família Masferrer des del 1710. Actualment a Masjoan l’activitat principal és el cultiu i venta de plantes ornamentals, i l’explotació forestal per obtenir fusta. Pel que fa a l’aigua, tant per a la realització de l’activitat professional com per al subministrament de la casa, aquesta prové de mines d’aigua natural situades en la finca. L’objectiu d’aquest TFC ha estat dissenyar un sistema autònom per automatitzar el procés de derivació de l’aigua procedent d’una mina, i d’aquesta manera aprofitar millor els recursos naturals dels que és disposa. El desenvolupament d’aquest sistema, comprèn la selecció i configuració de sensors i actuadors, el disseny del circuit amb la realització de la placa, el disseny del sistema d’alimentació autònom, el software que controla el sistema, i dimensionar la resta d’elements de la instal•lació. Tot el sistema està controlat per un microcontrolador PIC16F876 i alimentat per un mòdul solar de 4W. En el disseny s’ha procurat, sobredimencionar les diferents etapes per possibles ampliacions o modificacions del sistema i que el circuit procures optimitzar el consum d’energia. Com a conclusions cal dir que s’han assolit els objectius proposats amb èxit. S’ha aconseguit un disseny funcional i estable que actualment es troba en funcionament.

Development of a microprocessor controlled energy harvester using a Peltier element

Nowadays it is necessary to research other types of energy alternatives and find the way to supply and save the energy we waste. The aim of the project consist of programming a microprocessor to measure if an oven radiates heat to the exterior, for the measure It is used a Peltier element that generates a voltage depending of the temperature difference between the oven and the air of the place where the oven is situated; The energy generated by the oven will be recollected in a condensor. A sensor will be used to know the exact measure. The second part of the project the main propose, is the development of a harvester. The microprocessor will use the voltage produced by the Peltier element to supply the electricity that it needs to work. A low power circuit and the appropriate software are needed to save the voltage generated.

Software per al cronometratge de temps mitjançant sensors digitals

L’Slot, conegut per tots amb el nom d’Scalextric, s’ha implantat com a una forma d’oci habitual, la pràctica del qual no queda restringida als més petits, sinó que cada vegada crea més afició entre els grans. El fet que l’Slot s’hagi extès entre els adults n’ha revolucionat la pràctica. L’entrada al mercat de l’Slot de gent adulta, i amb poder adquisitiu molt superior als adolescents, ha provocat que les marques especialitzades vagin evolucionant els seus productes cada vegada més. Totes les marques s’han vist obligades a desenvolupar vehicles més competitius i alhora treure al mercat accessoris que augmentin la realitat del joc. Una de les necessitats que s’ha creat és la de competir entre jugadors. Aquesta competició tan pot ser en forma de carrera entre diversos participants, com de forma individual, cronometrant el temps de cada participant en un circuit. L’objectiu principal del projecte és crear un sistema capaç de realitzar cronometratges en temps real mitjançant sensors digitals ja existents en el mercat de l’Slot i poder controlar i visualitzar la informació des d’un PC. Per a poder captar els senyals dels sensors s’ha utilitzat un sistema microcontrolat, que garanteix gran velocitat d’adquisició, processament de dades i transmissió. La comunicació del Microcontrolador amb el PC s’ha realizat mitjançant el bus USB. El PC serà el controlador del sistema i donarà les ordres al Microcontrolador, podent així tenir control total sobre el funcionament del programa. També serà el PC el que tractarà els crocometratges enregistrats i els mostrarà per pantalla

Disseny i muntatge d'un mòdul d'entrades digitals per comunicació modbus

Actualment l’exigència i la competitivitat del mercat, obliguen les industries a modernitzar-se i automatitzar tots els seus processos productius. En aquests processos les dades i paràmetres de control són dades fonamentals a verificar. Amb aquest treball final de carrera, es pretén realitzar un mòdul d’entrades digitals, per tal de gestionar les dades rebudes d’un procés automatitzat. L’objectiu d’aquest TFC ha estat dissenyar un mòdul d’entrades digitals capaç de gestionar dades de qualsevol tipus de procés automatitzat i transmetre-les a un mestremitjançant un bus de comunicació Modbus. El projecte però, s’ha centrat en el cas específic d’un procés automatitzat per al tractament de la fusta. El desenvolupament d’aquest sistema, comprèn el disseny del circuit, la realització de la placa, el software de lectura de dades i la implementació del protocol Modbus. Tot el mòdul d’entrades està controlat per un microcontrolador PIC 18F4520. El disseny és un sistema multiplataforma per tal d’adaptar-se a qualsevol procés automàtic i algunes de les seves característiques més rellevants són: entrades aïllades multitensió, control de fugues, sortides a relé, i memòria externa de dades, entre altres. Com a conclusions cal dir que s’han assolit els objectius proposats amb èxit. S’ha aconseguit un disseny robust, fiable, polivalent i altament competitiu en el mercat. A nivell acadèmic, s’han ampliat els coneixements en el camp del disseny i de la programació.

Sistema d'adquisició de temperatures de 2 canals via R.F.

Poder mesurar i enregistrar diferents tipus de magnituds com pressió, força, temperatura etc. s’ha convertit en una necessitat per moltes aplicacions actuals. Aquestes magnituds poden tenir procedències molt diverses, tals com l’entorn, o poden ser generades per sistemes mecànics, elèctrics, etc. Per tal de poder adquirir aquestes magnituds, s’utilitzen els sistemes d’adquisició de dades. Aquests sistemes, prenen mostres analògiques del món real, i les transformen en dades digitals que poden ser manipulades per un sistema electrònic. Pràcticament qualsevol magnitud es pot mesurar utilitzant el sensor adient. Una magnitud molt utilitzada en sistemes d’adquisició de dades, és la temperatura. Els sistemes d’adquisició de temperatures estan molt generalitzats, i podem trobar-los com a sistemes, on l’objectiu és mostrar les dades adquirides, o podem trobar-los formant part de sistemes de control, aportant uns inputs necessaris per el seu correcte funcionament, garantir-ne l’estabilitat, seguretat etc. Aquest projecte, promogut per l’empresa Elausa, s’encarregarà d’adquirir, el senyal d’entrada de 2 Termoparells. Aquests mesuraran temperatures de circuits electrònics, que es trobaran dintre la càmera climàtica de Elausa, sotmesos a diferents condicions de temperatura, per tal de rebre l’homologació del circuit. El sistema haurà de poder mostrar les dades adquirides en temps real, i emmagatzemar-les en un PC que estarà ubicat en una oficina, situada a uns 30 m de distància de la sala on es farà el test. El sistema constarà d’un circuit electrònic que adquirirà, i condicionarà el senyal de sortida dels termoparells, per adaptar-lo a la tensió d’entrada d’un convertidor analògic digital, del microcontrolador integrat en aquesta placa. Seguidament aquesta informació, s’enviarà a través d’un mòdul transmissor de radiofreqüència, cap al PC on es visualitzaran les dades adquirides. Els objectius plantejats són els següents: - Dissenyar el circuit electrònic d’adquisició i condicionament del senyal. - Dissenyar, fabricar i muntar el circuit imprès de la placa d’adquisició. - Realitzar el programa de control del microcontrolador. - Realitzar el programa per presentar i desar les dades en un PC. - El sistema ha d’adquirir 2 temperatures, a través de Termoparells amb un rang d’entrada de -40ºC a +240ºC - S’ha de transmetre les dades via R.F. Els resultats del projecte han estat satisfactoris i s’han complert els objectius plantejats.

Residual thermomechanical stresses in thinned-chip assemblies

A new technology for the three-dimensional (3-D) stacking of very thin chips on a substrate is currently under development within the ultrathin chip stacking (UTCS) Esprit Project 24910. In this work, we present the first-level UTCS structure and the analysis of the thermomechanical stresses produced by the manufacturing process. Chips are thinned up to 10 or 15 m. We discuss potentially critical points at the edges of the chips, the suppression of delamination problems of the peripheral dielectric matrix and produce a comparative study of several technological choices for the design of metallic interconnect structures. The purpose of these calculations is to give inputs for the definition of design rules for this technology. We have therefore undertaken a programme that analyzes the influence of sundry design parameters and alternative development options. Numerical analyses are based on the finite element method.

Analysis of S-rich CuIn(S,Se)2 layers for photovoltaic applications: Influence of the sulfurization temperature on the crystalline properties of electrodeposited and sulfurized CuInSe2 precursors

This paper reports the microstructural analysis of S-rich CuIn(S,Se)2 layers produced by electrodeposition of CuInSe2 precursors and annealing under sulfurizing conditions as a function of the temperature of sulfurization. The characterization of the layers by Raman scattering, scanning electron microscopy, Auger electron spectroscopy, and XRD techniques has allowed observation of the strong dependence of the crystalline quality of these layers on the sulfurization temperature: Higher sulfurization temperatures lead to films with improved crystallinity, larger average grain size, and lower density of structural defects. However, it also favors the formation of a thicker MoS2 interphase layer between the CuInS2 absorber layer and the Mo back contact. Decreasing the temperature of sulfurization leads to a significant decrease in the thickness of this intermediate layer and is also accompanied by significant changes in the composition of the interface region between the absorber and the MoS2 layer, which becomes Cu rich. The characterization of devices fabricated with these absorbers corroborates the significant impact of all these features on device parameters as the open circuit voltage and fill factor that determine the efficiency of the solar cells.

A physical frequency-dependent compact model for RF integrated inductors

A frequency-dependent compact model for inductors in high ohmic substrates, which is based on an energy point-of-view, is developed. This approach enables the description of the most important coupling phenomena that take place inside the device. Magnetically induced losses are quite accurately calculated and coupling between electric and magnetic fields is given by means of a delay constant. The later coupling phenomenon provides a modified procedure for the computation of the fringing capacitance value, when the self-resonance frequency of the inductor is used as a fitting parameter. The model takes into account the width of every metal strip and the pitch between strips. This enables the description of optimized layout inductors. Data from experiments and electromagnetic simulators are presented to test the accuracy of the model.

Gated Geiger mode avalanche photodiode pixels with integrated readout electronics for low noise photon detection

Avalanche photodiodes operated in the Geiger mode offer a high intrinsic gain as well as an excellent timing accuracy. These qualities make the sensor specially suitable for those applications where detectors with high sensitivity and low timing uncertainty are required. Moreover, they are compatible with standard CMOS technologies, allowing sensor and front-end electronics integration within the pixel cell. However, the sensor suffers from high levels of intrinsic noise, which may lead to erroneous results and limit the range of detectable signals. They also increase the amount of data that has to be stored. In this work, we present a pixel based on a Geiger-mode avalanche photodiode operated in the gated mode to reduce the probability to detect noise counts interfering with photon arrival events. The readout circuit is based on a two grounds scheme to enable low reverse bias overvoltages and consequently lessen the dark count rate. Experimental characterization of the fabricated pixel with the HV-AMS 0.35µm standard technology is also presented in this article.

A reusable smart interface for gas sensor resistance measurement

The advances of the semiconductor industry enable microelectromechanical systems sensors, signal conditioning logic and network access to be integrated into a smart sensor node. In this framework, a mixed-mode interface circuit for monolithically integrated gas sensor arrays was developed with high-level design techniques. This interface system includes analog electronics for inspection of up to four sensor arrays and digital logic for smart control and data communication. Although different design methodologies were used in the conception of the complete circuit, high-level synthesis tools and methodologies were crucial in speeding up the whole design cycle, enhancing reusability for future applications and producing a flexible and robust component.

Continuous phase shift of sinusoidal signals using injection locked oscillators

This work presents an alternative to generate continuous phase shift of sinusoidal signals based on the use of super harmonic injection locked oscillators (ILO). The proposed circuit is a second harmonic ILO with varactor diodes as tuning elements. In the locking state, by changing the varactor bias, a phase shift instead of a frequency shift is observed at the oscillator output. By combining two of these circuits, relative phases up to 90 could be achieved. Two prototypes of the circuit have been implemented and tested, a hybrid version working in the range of 200-300 MHz and a multichip module (MCM) version covering the 900¿1000 MHz band.

BPSK to ASK signal conversion using injection-locked oscillators-Part I: theory

This paper presents a new method and circuit for the conversion of binary phase-shift keying (BPSK) signals into amplitude shift keying signals. The basic principles of the conversion method are the superharmonic injection and locking of oscillator circuits, and interference phenomena. The first one is used to synchronize the oscillators, while the second is used to generate an amplitude interference pattern that reproduces the original phase modulation. When combined with an envelope detector, the proposed converter circuit allows the coherent demodulation of BPSK signals without need of any explicit carrier recovery system. The time response of the converter circuit to phase changes of the input signal, as well as the conversion limits, are discussed in detail.

BPSK to ASK signal conversion using injection-locked oscillators-part II: experiment

This paper demonstrates the feasibility of a new circuit for the conversion of binary phase-shift keying signals into amplitude-shift keying signals. In its simplest form, the converter circuit is composed by a power divider, a couple of second harmonic injection-locked oscillators, and a power combiner. The operation of the converter circuit relies on the frequency synchronization of both oscillators and the generation of an interference pattern by combining their outputs, which reproduces the original phase modulation. Two prototypes of the converter have been implemented. The first one is a hybrid version working in the 400-530-MHz frequency range. The second one has been implemented using multichip-module technology, and is intended to work in the 1.8-2.2-GHz frequency range.

Microinductive signal conditioning with resonant differential filters: high-sensitivity biodetection applications

Inductive-based devices integrated with Si technology for biodetection applications are characterized, using simple resonant differential filter configurations. This has allowed the corroboration of the viability of the proposed circuits, which are characterized by their very high simplicity, for microinductive signal conditioning in high-sensitivity sensor devices. The simulation of these simple circuits predicts sensitivities of the differential output voltage which can achieve values in the range of 0.1-1 V/nH, depending on the coil parameters. These very high-sensitivity values open the possibility for the experimental detection of extremely small inductance changes in the devices. For real microinductive devices, both series resistance and parasitic capacitive components contribute to the decrease of the differential circuit sensitivity. Nevertheless, measurements performed using micro-coils fabricated with relatively high series resistance and coupling parasitic effects have allowed detection of changes in the range of 2 nH. which are compatible with biodetection applications with estimated detection limits below the picomolarity range.

A time-domain method for the analysis of thermal impedance response preserving the convolution form

The study of the thermal behavior of complex packages as multichip modules (MCM¿s) is usually carried out by measuring the so-called thermal impedance response, that is: the transient temperature after a power step. From the analysis of this signal, the thermal frequency response can be estimated, and consequently, compact thermal models may be extracted. We present a method to obtain an estimate of the time constant distribution underlying the observed transient. The method is based on an iterative deconvolution that produces an approximation to the time constant spectrum while preserving a convenient convolution form. This method is applied to the obtained thermal response of a microstructure as analyzed by finite element method as well as to the measured thermal response of a transistor array integrated circuit (IC) in a SMD package.