Molecularly imprinted electrochemical sensor for ochratoxin A detection in food samples

A novel electrochemical sensor for ochratoxin A (OTA) detection was fabricated through the modification of a glassy carbon electrode (GCE) with multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and a molecularly imprinted polymer (MIP). The MWCNTs dramatically promoted the sensitivity of the developed sensor, while polypyrrole (PPy) imprinted with OTA served as the selective recognition element. The imprinted PPy film was prepared by electropolymerization of pyrrole in the presence of OTA as a template molecule via cyclic voltammetry (CV). The electrochemical oxidation of OTA at the developed sensor was investigated by CV and differential pulse voltammetry (DPV). The developed MIP/MWCNT/GCE sensor showed a linear relationship, when using DPV, between peak current intensity and OTA concentration in the range between 0.050 and 1.0 μM, with limits of detection (LOD) and quantification of 0.0041 μM (1.7 μg/L) and 0.014 μM (5.7 μg/L) respectively. With the developed sensor precise results were obtained; relative standard deviations of 4.2% and 7.5% in the evaluation of the repeatability and reproducibility, respectively. The MIP/MWCNT/GCE sensor is simple to fabricate and easy to use and was successfully applied to the determination of OTA in spiked beer and wine samples, with recoveries between 84 and 104%, without the need of a sample pre-treatment step.

Molecularly imprinted sensor for voltammetric detection of norfloxacin

In this work, a norfloxacin selective modified glassy carbon electrode (GCE) based on a molecularly imprinted polymer (MIP) as electrochemical sensor was developed. A suspension of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) was deposited on the electrode surface. Subsequently, a molecularly imprinted film was prepared by electropolymerization, via cyclic voltammetry of pyrrole (PPy) in the presence of norfloxacin (NFX) as the template molecule. A control electrode (NIP) was also prepared. Scanning electron microscopy (SEM) and cyclic voltammetry in a ferrocyanide solution were performed for morphological and electrochemical characterisation, respectively. Several experimental parameters were studied and optimised. For quantification purposes the MIP/MWCNT/GCE was immersed in NFX solutions for 10 min, and the detection was performed in voltammetric cell by square wave voltammetry. The proposed sensor presented a linear behaviour, between peak current intensity and logarithmic concentration of NFX between 1 × 10−7 and 8 × 10−6 M. The obtained results presented good precision, with a repeatability of 4.3% and reproducibility of 9% and the detection limit was 4.6 × 10−8 M (S/N = 3). The developed sensor displayed good selectivity and operational lifetime, is simple to fabricate and easy to operate and was successfully applied to the analysis of NFX in urine samples.

P2P service exposer

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ag-TiNx electrodes deposited on piezoelectric poly(vinylidene fluoride) for biomedical sensor applications

Electroactive polymers are one of the most interesting class of polymers used as smart materials in various applications, such as the development of sensors and actuators for biomedical applications in areas such as smart prosthesis, implantable biosensors and biomechanical signal monitoring, among others. For acquiring or applying the electrical signal from/to the piezoelectric material, suitable electrodes can be produced from Ti based coatings with tailored multifunctional properties, conductivity and antibacterial characteristics, through Ag inclusions. This work reports on Ag-TiNx electrodes, deposited by d. c. and pulsed magnetron sputtering at room temperature on poly(vinylidene fluoride), PVDF, the all-round best piezoelectric polymer.. Composition of the electrodes was assessed by microanalysis X-ray system (EDS - energy dispersive spectrometer). The XRD results revealed that the deposition conditions preserve the polymer structure and suggested the presence of crystalline fcc-TiN phase and fcc-Ag phase in samples with N2 flow above 3 sccm. According to the results obtained from SEM analysis, the coatings are homogeneous and Ag clusters were found for samples with nitrogen flow above 3 sccm. With increasing nitrogen flow, the sheet resistivity tend to be lower than the samples without nitrogen, leading also to a decrease of the piezoelectric response. It is concluded that the deposition conditions do significantly affect the piezoelectric polymer, which maintain its characteristics for sensor/actuator applications.

Development of magnetoelectric CoFe2O4/poly(vinylidene fluoride) microspheres

Magnetoelectric microspheres based on piezoelectric poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and magnetrostrictive CoFe2O4 (CFO), a novel morphology for polymer-based ME material, have been developed by an electrospray process. The CFO nanoparticles content in the (3-7 μm diameter) microspheres reaches values up to 27 wt.%, despite their concentration in the starting solution reaching values up to 70 wt.%. Additionally, the inclusion of magnetostrictive nanoparticles into the polymer spheres has no relevant effect on the piezoelectric β-phase content (≈60%), crystallinity (40%) and the onset degradation temperature (460º-465ºC) of the polymer matrix. The multiferroic microspeheres show a maximum piezoelectric reponse |d33|≈30 pC.N-1, leading to a magnetoelectric response of Δ|d33|≈5 pC.N-1 obtained when a 220 mT DC magnetic field was applied. It is also shown that the interface between CFO nanoparticles and PVDF (from 0 to 55%) has a strong influence on the ME response of the microspheres. The simplicity and the scalability of the processing method suggest a large application potential of this novel magnetoelectric geometry in areas such as tissue engineering, sensors and actuators.

ICTINEUAUV wins the First SAUC-E competition

A pioneer team of students of the University of Girona decided to design and develop an autonomous underwater vehicle (AUV) called ICTINEU-AUV to face the Student Autonomous Underwater Challenge-Europe (SAUC-E). The prototype has evolved from the initial computer aided design (CAD) model to become an operative AUV in the short period of seven months. The open frame and modular design principles together with the compatibility with other robots previously developed at the lab have provided the main design philosophy. Hence, at the robot's core, two networked computers give access to a wide set of sensors and actuators. The Gentoo/Linux distribution was chosen as the onboard operating system. A software architecture based on a set of distributed objects with soft real time capabilities was developed and a hybrid control architecture including mission control, a behavioural layer and a robust map-based localization algorithm made ICTINEU-AUV the winning entry

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.

Control de 6 respiròmetres i anàlisi de les dades

L’aplicació de tècniques respiromètriques és de recent innovació dins l’estudi dels tractaments d’aigües residuals. Aquest conjunt de tècniques ens permeten analitzar dos processos importants dins una planta de tractament biològic: el creixement de la biomassa i el consum del substrat. Això fa que siguin una eina amb gran potencial en l’avaluació dels sistemes de tractament biològic d’aigües residuals. L’objectiu principal d’aquest treball es la realització d’una aplicació capaç de controlar el funcionament de 6 respiròmetres, gestionant el procés del mostreig de les respirometries i l’anàlisi de les dades obtingudes, per obtenir el substrat ràpidament biodegradable (Ss) per a mostres d’aigua residual, i la taxa màxima de creixement específic per a mostres de compost. L’aplicació s’ha desenvolupat sobre l’entorn Microsoft Access, on s’integren la base de dades amb les mostres i els resultats de les respirometries, i els formularis de control que ens permeten gestionar i controlar els processos de mostreig i anàlisi. L’aplicació es comunica amb els sensors i actuadors dels respiròmetres a través del control ActiveX, ADS-OCX, subministrat per TwinCAT, que ens permet capturar les lectures dels sensors i controlar el funcionament dels actuadors. Aquests elements estan connectats a mòduls descentralitzats d’entrades i sortides, comunicats mitjançant el bus Ethernet amb el PC-Industrial, on s’executa l’aplicació. Un cop finalitzada l’aplicació, aquesta controla correctament el mostreig de les respirometries, registrant les lectures de les sondes a la base de dades i controlant l’activació de les vàlvules del respiròmetre. Partint de les mostres obtingudes, o de respirometries externes, importades des de Microsoft Excel, s’ha comprovat el correcte funcionament en el càlcul del substrat ràpidament biodegradable (Ss) i la taxa màxima de creixement específic. Amb l’aplicació desenvolupada, s’ha comprovat el funcionament i les possibilitats que ens ofereix TwinCAT alhora de controlar mòduls d’entrades i sortides, així com la seva comunicació amb aplicacions com Microsoft Access. Això pot afavorir a la utilització d’aquest tipus de tecnologia, per aplicacions futures.

Control d'il·luminació i ventilació d'un pàrquing

El treball presentat ve motivat per la necessitat d’instal•lació d’un pàrquing públic i privat de nova construcció a nivell d’il•luminació i ventilació. Per poder satisfer les necessitats del nostre client d’estalvi energètic i confort en l’edifici es decideix d’implementar una instal•lació immòtica que és l’aplicació de tècniques de gestió i control automatitzat a un edifici terciari amb bus de comunicació KNX/EIB. Per a la il•luminació s’han utilitzat fluorescents amb balasts DALI, que permeten la seva regulació i control, per així poder adequar en tot moment l’encesa i intensitat de llum d’aquests. En quant a la ventilació s’han utilitzat variadors de freqüència per també poder optimitzar el funcionament dels ventiladors podent posar-los en marxa quan realment sigui necessari i a la potència que calgui. Per enllaçar tots els elements de la instal•lació, detectors i actuadors, sorgeig la necessitat d’implementar xarxes de comunicació com el KNX/EIB, DALI, Modbus i Ethernet. Per gestionar variables, comunicacions i controlar elements, s´hi han implementen dos autòmats programables a més d’un PC integrat per la visualització i el control del pàrquing. S’ha aconseguit de realitzar un pàrquing totalment automàtic on no és necessaria l’actuació dels operaris i amb les principals càrregues elèctriques totalment regulables en potència. S’ha comprovat que la instal•lació funciona per sota de la potència nominal de les càrregues amb l’estalvi energètic que això suposa.

Implementació d’un sistema SCADA a la cèl·lula de fabricació flexible MPS+2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació flexible del fabricant Festo, que simula un procés d’emmagatzematge automàtic, aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions de muntatge diferenciades i independents, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació magatzem intermedi i l’estació transport. Cada una d’aquestes estacions està formada per sensors i actuadors elèctrics i pneumàtics del fabricant Festo que van connectats a un PLC SIEMENS S7-300.Els quatre PLC’s (un per cada estació) estan connectats entre ells mitjançant el bus de comunicacions industrials Profibus. L’objectiu d’aquest treball consisteix en l’adaptació de la programació dels PLC’s i la realització d’un SCADA per tal de controlar el funcionament del conjunt de la cèl·lula de fabricació a través del software Vijeo Citect, d’aquesta manera es coneixerà el funcionament de la cèl·lula i permetrà treure’n rendiment per la docència. Aquest projecte ha estat realitzat en quatre fases principals. 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’han estudiat els manuals de funcionament de les estacions i s’han interpretat els codis de programació dels seus PLCs, amb l’objectiu de conèixer bé el programa per tal de interaccionar-hi més endavant amb el sistema SCADA 2. Disseny i programació del sistema SCADA, en aquesta fase s’ha realitzat tot el disseny gràfic de les pantalles de la interfície SCADA així com la programació dels objectes, la connexió amb els PLCs i la base de dades. 3. Posada en marxa del sistema complert, quan es coneixia abastament el funcionament de les estacions i el sistema SCADA estava completat s’ha fet la posada en marxa del conjunt i s’ha comprovat el correcte funcionament i interacció dels sistemes. 4. Realització de la memòria del projecte, en aquesta ultima fase s’ha realitzat la memòria del projecte on s’expliquen les característiques i funcionament de totes les estacions i del sistema SCADA. La conclusió més rellevant obtinguda en aquest treball, és la clara visualització de la potència i simplicitat que han aportat els sistemes SCADA al món de l’automatització, anys enrere per la supervisió de l’estat d’un sistema automatitzat era necessari disposar d’un gran espai amb grans panells de control formats per una gran quantitat de pilots lluminosos, potenciòmetres, interruptors, polsadors, displays i sobretot un voluminós i complexa cablejat, gràcies als sistemes SCADA avui en dia tot això pot quedar reduït a un PC o terminal tàctil, amb pantalles gràfiques clares i una gran quantitat d’opcions de supervisió control i configuració del sistema automatitzat.

Automatització de l’estació FESTO MPS2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació didàctica de la marca FESTO que simula un procés d’assemblatge d’una comanda. Aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions diferenciades que poden treballar de forma independent o de forma conjunta, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació cinta i l’estació magatzem. Cada estació és un conjunt de sensors i actuadors controlats per mitjà d’un PLC, aquests estan interconnectats a través d’un bus industrial. L’objectiu d’aquest treball consisteix en realitzar la substitució dels PLC’s, decidir el funcionament que han de tenir les estacions, instal·lar una pantalla tàctil pel control del procés i realitzar la programació de tots els elements. Aquest projecte ha estat realitzat en cinc fases principals: 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’ha estudiat els diferents sensors i actuadors que les conformen, així com el funcionament d’aquestes amb el programa i PLC’s antics. 2. Instal·lació i cablejat dels nous PLC’s i de la pantalla tàctil. 3. Estudi sobre el nou funcionament que han de seguir les estacions. 4. Programació dels nous dispositius seguint el funcionament acordat. 5. Posada en marxa del sistema i realització de proves. 6. Realització de la memòria del projecte, on s’expliquen les característiques i el funcionament de totes les estacions i de la pantalla tàctil. La conclusió que s’ha extret d’aquest treball és que l’automatització d’un procés de fabricació tot i que suposa un esforç inicial a nivell de recursos, un cop realitzada la instal·lació suposa una millora de l’eficiència del sistema. És per això que la indústria cada cop més tendeix a automatitzar els seus processos, no només per millorar la competitivitat, sinó també per realitzar tasques que les persones no poden executar de forma eficient o segura.

Control de 6 respiròmetres i anàlisi de les dades

L’aplicació de tècniques respiromètriques és de recent innovació dins l’estudi dels tractaments d’aigües residuals. Aquest conjunt de tècniques ens permeten analitzar dos processos importants dins una planta de tractament biològic: el creixement de la biomassa i el consum del substrat. Això fa que siguin una eina amb gran potencial en l’avaluació dels sistemes de tractament biològic d’aigües residuals. L’objectiu principal d’aquest treball es la realització d’una aplicació capaç de controlar el funcionament de 6 respiròmetres, gestionant el procés del mostreig de les respirometries i l’anàlisi de les dades obtingudes, per obtenir el substrat ràpidament biodegradable (Ss) per a mostres d’aigua residual, i la taxa màxima de creixement específic per a mostres de compost. L’aplicació s’ha desenvolupat sobre l’entorn Microsoft Access, on s’integren la base de dades amb les mostres i els resultats de les respirometries, i els formularis de control que ens permeten gestionar i controlar els processos de mostreig i anàlisi. L’aplicació es comunica amb els sensors i actuadors dels respiròmetres a través del control ActiveX, ADS-OCX, subministrat per TwinCAT, que ens permet capturar les lectures dels sensors i controlar el funcionament dels actuadors. Aquests elements estan connectats a mòduls descentralitzats d’entrades i sortides, comunicats mitjançant el bus Ethernet amb el PC-Industrial, on s’executa l’aplicació. Un cop finalitzada l’aplicació, aquesta controla correctament el mostreig de les respirometries, registrant les lectures de les sondes a la base de dades i controlant l’activació de les vàlvules del respiròmetre. Partint de les mostres obtingudes, o de respirometries externes, importades des de Microsoft Excel, s’ha comprovat el correcte funcionament en el càlcul del substrat ràpidament biodegradable (Ss) i la taxa màxima de creixement específic. Amb l’aplicació desenvolupada, s’ha comprovat el funcionament i les possibilitats que ens ofereix TwinCAT alhora de controlar mòduls d’entrades i sortides, així com la seva comunicació amb aplicacions com Microsoft Access. Això pot afavorir a la utilització d’aquest tipus de tecnologia, per aplicacions futures.

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.

Control d'il·luminació i ventilació d'un pàrquing

El treball presentat ve motivat per la necessitat d’instal•lació d’un pàrquing públic i privat de nova construcció a nivell d’il•luminació i ventilació. Per poder satisfer les necessitats del nostre client d’estalvi energètic i confort en l’edifici es decideix d’implementar una instal•lació immòtica que és l’aplicació de tècniques de gestió i control automatitzat a un edifici terciari amb bus de comunicació KNX/EIB. Per a la il•luminació s’han utilitzat fluorescents amb balasts DALI, que permeten la seva regulació i control, per així poder adequar en tot moment l’encesa i intensitat de llum d’aquests. En quant a la ventilació s’han utilitzat variadors de freqüència per també poder optimitzar el funcionament dels ventiladors podent posar-los en marxa quan realment sigui necessari i a la potència que calgui. Per enllaçar tots els elements de la instal•lació, detectors i actuadors, sorgeig la necessitat d’implementar xarxes de comunicació com el KNX/EIB, DALI, Modbus i Ethernet. Per gestionar variables, comunicacions i controlar elements, s´hi han implementen dos autòmats programables a més d’un PC integrat per la visualització i el control del pàrquing. S’ha aconseguit de realitzar un pàrquing totalment automàtic on no és necessaria l’actuació dels operaris i amb les principals càrregues elèctriques totalment regulables en potència. S’ha comprovat que la instal•lació funciona per sota de la potència nominal de les càrregues amb l’estalvi energètic que això suposa.

AMB system for high-speed motors using automatic commissioning

The general trend towards increasing e ciency and energy density drives the industry to high-speed technologies. Active Magnetic Bearings (AMBs) are one of the technologies that allow contactless support of a rotating body. Theoretically, there are no limitations on the rotational speed. The absence of friction, low maintenance cost, micrometer precision, and programmable sti ness have made AMBs a viable choice for highdemanding applications. Along with the advances in power electronics, such as signi cantly improved reliability and cost, AMB systems have gained a wide adoption in the industry. The AMB system is a complex, open-loop unstable system with multiple inputs and outputs. For normal operation, such a system requires a feedback control. To meet the high demands for performance and robustness, model-based control techniques should be applied. These techniques require an accurate plant model description and uncertainty estimations. The advanced control methods require more e ort at the commissioning stage. In this work, a methodology is developed for an automatic commissioning of a subcritical, rigid gas blower machine. The commissioning process includes open-loop tuning of separate parts such as sensors and actuators. The next step is to apply a system identi cation procedure to obtain a model for the controller synthesis. Finally, a robust model-based controller is synthesized and experimentally evaluated in the full operating range of the system. The commissioning procedure is developed by applying only the system components available and a priori knowledge without any additional hardware. Thus, the work provides an intelligent system with a self-diagnostics feature and an automatic commissioning.