miércoles, 5 de junio de 2019

Tarjeta de Desarrollo PIC (II)


II Extensión anexa a la PICDEM™ Z Demonstration Kit de Microchip (TM): Implementa Amplificador y Filtro para conectar un sensor (por ejemplo un geófono). Teniendo como base una tarjeta de voltajes de referencia, reloj de tiempo real, GPS, tarjetas SD, etc.


Un preamplificador de una sola etapa, con poco ruido y bajo desplazamiento. Está compuesto por un amplificador operacional adecuado en modo diferencial y un regulador de la fuente de alimentación que genera también en el circuito la tensión negativa de una fuente no regulada de 12 V. La ganancia de tensión es Av = 33.2 (R5 / R1 = R4 / R2) . La resistencia de entrada es Ri = 20kohms, que en paralelo con Rd es la resistencia de amortiguación externa Rp (Rp = Ri * Rd / (Ri + Rd). Por lo tanto, para un geófono de la constante G del generador y la resistencia Rg de la bobina, el factor de aumento total , incluido el amplificador, será G · Av · Rp / (Rp + Rg). La salida del amplificador está balanceada, de modo que se puede conectar a un cable de par trenzado largo.
(ver: Earthquake Seismology (Modern Approaches In Geophysics) - Jens Havskov, Gerardo Alguacil Springer (2006))


  circuitos         NI-6008_geofono 

ver tambiénen este blog:  Tarjeta de Desarrollo PIC-18 (I)

viernes, 3 de mayo de 2019

La Hipótesis de Riemann

Siendo muy joven Gauss estableció que el número de primos menores que \(x\) es asintótico a \( {x}/{\log (x)} \). Lo que significa -en términos generales- que la probabilidad de que un número de magnitud \(x\) elegido aleatoriamente sea ​​primo es: \( {1}/{\log (x)} \). La propuesta de Gauss es conocida como el Teorema de los Números Primos (PNT).

En noviembre de 1859 Bernhard Riemann publicó en el Monatsberichte der Berliner Akademie un artículo de sólo 6 páginas donde introdujo ideas radicales para el estudio de los números primos. Estas ideas permitieron a Hadamard y de la Vallée Poussin obtener pruebas independientes del PNT.

Riemann propuso una fórmula para encontrar el número de primos menores que \(x\) en términos de la integral de \( {1}/{\log (x)} \) y las raíces (ceros) de la función zeta propuesta, definida por:

 \(\zeta \left( s \right) = \sum _{n=1}^{\infty }  \frac{1} { {n}^{s}}=1 + 1/{ {2}^{s}} + 1/{ {3}^{s}} + 1/{ {4}^{s}} + \cdot \cdot \cdot \) .

Riemann también conjeturó que la parte real de los ceros (no obvios) es exactamente \(1/2\), es decir, todos se encuentran en una línea vertical específica en el plano complejo sobre la línea con \(re(z) = 1/2\). La ubicación de estos ceros, se dividen en dos clases: los "ceros obvios" \(-2, -4, -6, \) etc., y aquellos cuya parte real se encuentra entre \(0\) y \(1\); exactamente en \(1/2\).

La conjetura de Riemann es uno de los problemas aún no resuelto del "Premios Milenio" por 1 millón de dolares del Instituto Clay. Se ha verificado la conjetura de Riemann como hipótesis verdadera para las primeras 10.000.000.000.000 soluciones; pero aún no ha sido demostrada universalmente.

La Hipótesis de Riemann es una conjetura extremadamente profunda, si la hipótesis es verdadera, entonces podremos probar que la mitad de los dígitos de la función de conteo \(\pi(n)\) y la función integral logarítmica \(Li(n)\) son iguales. Lo que sería una sorprendente generalización del PNT.

La hipótesis de Riemann fue uno de los famosos problemas de Hilbert: el número ocho de veintitrés. También es uno de los siete problemas del Premio Clay Millennium.


por: Rommel Contreras         


domingo, 3 de marzo de 2019

PIEZOELECTRICIDAD

Cuando un material se somete a la influencia de un campo eléctrico, este se polariza; las cargas internas del material se desplazan de sus posiciones de equilibrio e inducen la generación de un momento dipolar. 

La polarización ―atómica o molecular― altera las dimensiones mecánicas del sólido (electrostricción). Este fenómeno fue primeramente reportado por los hermanos Curie en 1880 (Pierre y Jacques; con apenas 21 y 18 años) cuando trabajaban con ciertos cristales asimétricos; como el cuarzo. Cuando uno de esos materiales se comprime en una dirección específica, el material presenta una diferencia de potencial; y viceversa, la aplicación de una diferencia de potencial produce una deformación mecánica. 

La única manera de que una distorsión mecánica pueda crear un campo eléctrico en el material, es en el caso de que éste presente momentos dipolares permanentes anclados a la estructura interna de su red cristalina; sin un centro de simetría determinado. Los materiales que no presentan momentos dipolares permanentes, es decir, aquellos donde la tensión actúa igualmente sobre todos los puntos del sólido (sin discernir su carga) no inducen dipolos eléctricos. En consecuencia, la electrostricción no es reversible sobre esos últimos materiales. 

Si un material piezoeléctrico es sometido a vibraciones mecánicas (ejemplo: acústicas), genera al extremo de sus caras dipolares un campo eléctrico de la misma frecuencia y fase de la excitación. Cuando una señal alterna está perfectamente acoplada (en fase y frecuencia) con la frecuencia de vibración natural de red cristalina de la cerámica (o material) que constituye el piezoeléctrico, la cerámica presenta una resonancia oscilatoria respecto a la señal aplicada. 

La operación optima de un resonador piezoeléctrico requiere de la adaptación de impedancia eléctrica, entre el circuito de excitación y el propio resonador piezoeléctrico. La falta de adaptación se traduce en una pobre transmisión de potencia, lo que a su vez se traduce en calentamiento y pérdida de eficiencia en la operación. Las características morfológicas de la tensión de excitación (amplitud, frecuencia y fase) también quedan afectadas por la falta de adaptación.

Una buena aproximación al efecto piezoeléctrico directo (deformación → electricidad), está descrito por una relación lineal entre la deformación mecánica X y la densidad de cargas de la polarización resultante P; donde d es el llamado coeficiente piezoeléctrico de deformación):
$$ P = d.X $$
La ecuación diferencial (E.D.) que rige el movimiento de un cuerpo vibrando debido a la acción de una fuerza externa dependiente del tiempo, donde m es la masa del cuerpo, b el coeficiente de amortiguamiento (pérdida mecánica interna, en este caso), y k es la constante elástica del cuerpo, es :
$$m\ddot X+b\dot X+k X=F(t)\,$$
En el efecto piezoeléctrico reverso (electricidad → deformación; lo que da el nombre al coeficiente piezoeléctrico de deformación d), el campo eléctrico aplicado E y la deformación mecánica X, se relacionan de acuerdo a:
$$ S = dE $$
La respuesta en frecuencia de estos materiales no es plana, es decir, hay ciertas frecuencias para las cuales la transferencia de energía eléctrica-mecánica es máxima, y otras para las cuales ésta es mínima. En este sentido, el piezoeléctrico se comporta de manera análoga a un circuito eléctrico RLC sometido a una excitación de corriente alterna; el cual se modela mediante la ecuación correspondiente a un circuito RLC serie, dada por:
$$L\ddot I+R\dot I+\frac{1}{C} I=\dot V\,$$
La E.D. anterior tiene exactamente la misma forma matemática que la E.D. mecánica (ver. * ). En consecuencia la solución de cualquiera de ellas es la solución de la otra, teniendo cuidado al interpretar las constantes correctamente. Los piezoléctricos corroboran la plena analogía entre los sistemas mecánicos y eléctricos.




* Sistema lineal e invariante en el tiempo o LTI

miércoles, 27 de febrero de 2019

APROXIMACIÓN A LA SONOLUMINISCENCIA


(Mínimos para la replicación de un fenómeno aún no exactamente comprendido)

Uno de los fenómenos aún no completamente explicado por la ciencia, a pesar de que fue reportado desde 1933, es la emisión de luz por pequeñas burbujas ―suspendidas en un líquido― sometidas a gran presión; fenómeno conocido como sonoluminiscencia. Aún es un misterio, saber cómo exactamente se genera el calor en el interior de las sub micrométricas pompas; los resultados confirman que se puede producir un plasma que es casi tan denso como los utilizados en la investigación de fusión ―con el líquido a temperatura ambiente―. La sonoluminiscencia puede servir como un banco de pruebas para las teorías de plasmas densos en entornos astrofísicos y experimentos de fusión nuclear[i]; sin descontar las innumerables aplicaciones en medicina, química y ciencias biológicas.

El clásico experimento consiste en atrapar una burbuja en una onda estacionaria de sonido (en un nodo de velocidad y un antinodo de presión) dentro de un resonador cilíndrico o esférico[ii], hasta que la burbuja colapse debido al ciclo repetitivo de variación de presión: bajo estas condiciones sobreviene un calentamiento abrupto del gas dentro de la cavidad delimitada por la pompa y una repentina emisión de un pulso de luz extremadamente breve. Durante el colapso las paredes de pompa que delimitan la interfaz líquido-gas se aceleran alcanzando velocidades supersónicas, hasta que la cavidad alcanza un radio comparable al de la longitud de onda de la luz visible (600 nm). Por la rapidez con que se contrae y expande la burbuja, en su interior se ocasiona una compresión adiabática, lo que permite alcanzar temperaturas extremadamente altas (>20000 °K). En estas condiciones sobreviene la emisión de un pulso de luz de brevísima duración (unos 100 ps). 

La onda de presión acústica dentro del resonador se genera mediante dos piezoeléctricos cerámicos (PZT: compuesto de zirconato de plomo) adosados con epoxi en el ecuador del resonador; diametralmente contrapuestos. Mediante un PZT más pequeño (utilizado como micrófono) se monitorea la amplitud de la onda acústica; hasta que se alcance la resonancia del sistema resonador. Normalmente se utiliza un matraz esférico de cuello largo, de vidrio pírex con volumen entre 100 y 250 ml. Los transductores PZT pueden ser de 20mm de diámetro y 4 o 5mm de espesor; teniendo presente que la frecuencia de resonancia dependerá de volumen del matraz, del grosor de las paredes y de otros factores (como el líquido utilizado, e incluso la regularidad y limpieza de las paredes internas del matraz)[iii].

La selección de los piezoeléctricos adecuados y del matraz, es de primaria y suma importancia para el éxito en la replicación del experimento y la obtención de resultados susceptibles al análisis[vi]; lo que permitiría variaciones experimentales en la búsqueda de la comprensión de este interesante fenómeno.


[i] Michael Schirber, Julio 7, 2014. Physics 7, 72.
[ii] Para obtener altas intensidades de presión acústicas se ajusta la frecuencia de forma tal que coincida con un modo normal de oscilación del resonador (construido en vidrio pírex o cuarzo).
[iii] La esfericidad del matraz es muy importante. Si hay una diferencia de más de un milímetro entre los diámetros polar y ecuatorial, entonces la resonancia se vuelve mucho más amplia y menos fuerte, lo que requiere un mayor impulso eléctrico para lograr la misma intensidad de sonido en el matraz. Con un matraz de 250 ml, la resonancia acústica será de unos 18 kHz (en lugar de 25 kHz para 100 ml), por lo que se necesitará una inductancia ligeramente mayor. Para una conversión rápida, calcule que la frecuencia de resonancia se escala de forma inversa con la raíz cúbica de la capacidad del matraz; para convertir 100 ml (25 kHz) a 250 ml se puede usar f = 25 kHz x raíz cúbica (100/250) = 18.4 kHz, Para un matraz de 1000 ml, la frecuencia de resonancia será de alrededor de 11 kHz.
[iv] La frecuencia de resonancia del matraz se determina buscando picos en la amplitud del campo de sonido en el matraz por medio de un micrófono, o rastreando la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente del PZT (Barber (1992)). La resonancia en sí misma es sorprendentemente estrecha, típicamente de unos 30 Hz de ancho (Groenlandia (1999)). Varias resonancias espurias, como los modos de flexión del matraz de vidrio, no atrapan una burbuja. Las variaciones en la temperatura ambiente de unos pocos grados Celsius corresponden a cambios en la frecuencia de resonancia en 200 Hz, que es mayor que el ancho de la resonancia de un matraz típico. La frecuencia de activación puede ajustarse continuamente para adaptarse a dichos cambios en la resonancia utilizando un esquema de bloqueo de modo, como se muestra en la figura 3.7 (Hiller (1995)). El funcionamiento subyacente de un método de este tipo es el hecho de que la fase de la respuesta de un oscilador relativa a un controlador sinusoidal se desplaza en π cuando la frecuencia se sintoniza a través de la resonancia. En las bajas frecuencias del variador, la respuesta está dominada por la constante de resorte, de modo que está en fase "in", mientras que en alta frecuencia, la respuesta está dominada por la inercia y, por lo tanto, está "fuera" de fase con el variador. El cambio de fase se produce en un rango de frecuencia determinado por el coeficiente de amortiguamiento del oscilador. Para mantener el SL a medida que la frecuencia del variador se desvía de la resonancia, la diferencia de fase entre la salida del generador de señal, que impulsa el PZT, y la onda estacionaria en el resonador, medida por un micrófono PVDF, se determina mediante un bloqueo. en amplificador. Esta diferencia de fase se integra y se usa como la entrada del oscilador controlado por voltaje al generador de señal. El factor de calidad de un aparato SL típico es entre 300 y 1500 (Barber and Putterman (1991)). [Sonoluminescence - F. Ronald Young CRC Press (2005)]



sábado, 15 de diciembre de 2018

La celda Fotovoltaica

Cuando un fotón es absorbido por un material semiconductor, la energía de un electrón en la banda de valencia aumentará; empujando el electrón hacia la banda de conducción. Esto ocurrirá siempre y cuando la energía del intervalo de banda sea menor que la energía de los fotones incidentes. En la banda conductora en consecuencia, se produce una corriente que se mueve a través del material semiconductor.

El material semiconductor de que están fabricadas las celdas fotovoltaicas (CF) pueden convertir la radiación incidente de la luz del Sol en energía eléctrica. Frecuentemente las CF están hechas de silicio; y vienen en dos modalidades: Una del tipo cristalino y la otra en forma de película delgada.

A una determinada temperatura, la corriente generada por la excitación fotónica en una CF se ve afectada por la luz incidente de dos maneras:

  • Por la intensidad de la luz incidente
  • Por la longitud de onda de los rayos incidentes

Los materiales que intervienen en la fabricación de las CF tienen respuestas espectrales diferentes ante la luz incidente; muestran una sensibilidad variable con respecto a la absorción de fotones en longitudes de ondas determinadas. Cada material semiconductor tendrá una frecuencia de umbral de radiación incidente; por debajo de la cual no se someterán electrones al efecto fotovoltaico. Por encima de la frecuencia de umbral, la energía cinética del foto-electrón emitido varía según la longitud de onda de la radiación incidente; pero no tiene relación con la intensidad de la luz. El aumento de la intensidad de la luz aumentará proporcionalmente la tasa de emisión de foto-electrones en el material fotovoltaico.

 Rommel Contreras, diciembre 2018. rommeljose@gmail.com


martes, 10 de julio de 2018

Método indirecto para medir la velocidad angular de un motor DC de imanes permanentes.

Resumen: Se presenta un método alternativo que permite conocer la velocidad angular del rotor de un pequeño motor de corriente continua de imanes permanentes. Es un método indirecto que consiste en monitorear las interferencias electromagnéticas (EMI) que se generan como consecuencia de los cambios causados por la conmutación (la inversión de la corriente en las bobinas de la armadura), con el fin de obtener la frecuencia del tren de pulsos de conmutación reflejados en la coraza metálica del motor; que es directamente proporcional a la velocidad angular del rotor.

Circuito rectificador de precisión de onda completa, amplificador y adecuación del tren de pulsos generados en el conmutador de un motor DC de imanes permanentes (Configuración propuesta por el autor).

sábado, 30 de junio de 2018

El Control del Actuador

Banda de histeresis
El comportamiento de un actuador (en nuestro caso un pequeño motor DC de imanes permanentes), exige el control sobre sus parámetros físicos y variables de entorno, a partir de la información obtenida por sensores. 

En general, el control basado en la retro alimentación (feedback), es una operación de control muy simple, por ejemplo: si queremos cierta y determinada velocidad sobre el rotor de un motor, y tenemos el valor de la corriente que circula por la armadura y/o la velocidad de giro o rpm del rotor (por ejemplo, mediante un sensor óptico), podemos ordenar acciones específicas en la regulación de la corriente aplicada hasta alcanzar la velocidad deseada; midiendo la velocidad actual a una determinada frecuencia, y accionando de acuerdo a las medidas obtenidas. El control de la corriente se logra modificando el valor del voltaje aplicado en los extremos terminales del motor; el valor constante de la resistencia del devanado del rotor, permite que estas variaciones de voltaje sean directamente proporcionales a las variaciones de la corriente que circula en la armadura (se verifica la ley de Ohm). Un patrón de control repetitivo, que en esencia implica: 
➢ En caso de que la velocidad deseada sea más alta que la actual, se incrementa la potencia del motor mediante un valor constante (pre determinado). 
Si la velocidad deseada en más baja que la actual, se considera un decremento de la potencia mediante un valor constante (pre determinado).

lunes, 30 de abril de 2018

Consulta Pública sobre el Blockchain en Venezuela / CENDITEL


¿Cuáles serían sus propuestas para la implementación de tecnología Blockchain en la República Bolivariana de Venezuela? Puede incluir proyectos, propuestas de aplicación y recomendaciones. https://consulta.blockchain.gob.ve

Propuesta personal:

La moda-cripto
Aprendiendo sobre tecnologías numéricas
Ya la tecnología Blockchain está sugerida e implementada (entiendo que para el Petro a través de NEM) ... pero lo verdaderamente importante es hacerla entender a todos los potenciales usuarios (la población en general). Creo que hay que generar un ambicioso proceso educativo-informativo; que debe partir desde y hacia el pueblo organizado. Aunque parezca inverosímil es necesario explicar las bases tecnológicas de las criptomonedas con palabras sencillas y ejemplos que así lo permitan. Hay que considerar un ¿Qué es? para el hash, clave pública-privada, y otras tecnologías criptográficas; las personas tienen derecho de saber (o aproximarse a saber) cuales son las tecnologías que subyacentes (incluso ir a lo más profundo del problema; por qué no decir algo sobre las Curvas Elípticas o los problemas asociados al logaritmo discreto). Yo no soy matemático (soy físico) ... pero creo que es nuestro el deber de explicar al pueblo hacia donde lo llevamos; para que nos acompañen con fe y energía. El entendimiento de la población de que se trata de un problema complejo tendrá el beneficio colateral de que los jóvenes se inclinen a estudiar carreras científicas y técnicas; los padres (y familiares) los apoyarán en su empeño, ya que entenderán la necesidad. De esa manera Venezuela puede convertirse en el presente y en el futuro en una potencia respecto a las tecnologías asociadas al movimiento-cripto; una moda que no podemos desaprovechar. Tenemos todo lo necesario para ello: experiencia docente, infraestructura educativa, una enorme población juvenil, potencial en el área de programación, etc. Este es nuestro momento y debemos aprovechar dicha circunstancia. La moda-cripto migrará a casi toda la sistematización del Estado y también en la cotidianidad del ciudadano; tardará mucho para que nuestros vecinos asimilen lo que nosotros por necesidad prioritaria hoy estamos implementando como herramienta de gobierno y revolución financiera; sin decirlo estamos pregonando sobre el Estado futuro que asimilarán las naciones del mundo.

En lo personal tengo mi propia intensión de colaborar y he trabajado en el diseño de tres charlas dirigidas (en principio dirigidas a cualquier escenario). El proyecto lo he llamado del Bit al Petro, y las charlas tratan: 1) Criptomonedas: ¿Por qué confiar en ellas? 2) El monedero digital y la 3) Será una especie de taller para entrenarse en el uso de las herramientas asociadas al Petro (que a la fecha aún no domino; pero las aprenderé). La primera de ellas ya la expuse en Cumaná a personas de la 3ra edad (quienes expresaron su satisfacción ante conceptos tan novedosos “alguien dijo que tener un criptoactivo es como enterrar el dinero (como se hacía antes cuando no existían banco o no se confiaba en ellos); pero con el beneficio de que puede aumentar de valor ”), opinión que en lo personal considero un éxito debido al tipo de asociaciones que se generan y se generarán; pronto la experimentaré dirigidas a niños y niñas de 10 a 12 años.  Sería bueno poder exponer estás ideas a ustedes y reorientarlas al país nacional.



por: Rommel Contreras

viernes, 27 de abril de 2018

Los números primos

Los números primos se definen por una propiedad elemental: se dice que un entero es primo si sólo es divisible por 1 y por sí mismo. La sucesión de los números primos comienza por 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc. (por convención, el número 1 no se considera primo). Se trata de piezas elementales a partir de las cuales es posible formar cualquier entero por multiplicación, y ello de modo único 12 = \(2^2\) x 3; 90 = 2 x \(3^2\) x 5; 49649 = 131 x 379, etc. En cierto modo, pues, los números primos son los «átomos» a partir de los cuales se puede construir, por multiplicación, todos los enteros. Estos objetos matemáticos tan simples de definir han sido siempre fuente de fascinación. Los matemáticos se formulan acerca de ellos muchas preguntas, algunas todavía no resueltas, de las que veremos unos cuantos ejemplos. El estudio de los números primos, además, ha revelado vínculos profundos con otras ramas de las matemáticas, un fenómeno bastante frecuente en esta disciplina. Ha tenido incluso, desde 1980, importantes repercusiones sobre la criptografía, ya que ciertas técnicas modernas de cifrado de la información recurren esencialmente a los números primos. Una vez más, incluso las matemáticas más puras pueden tener aplicaciones concretas …


La criba de Eratóstenes.

Para empezar, observemos la sucesión de los números primos, por ejemplo hasta 100. Esta lista se fabrica fácilmente (para números pequeños) por medio de una receta, conocida desde la Antigüedad, llamada criba de Eratóstenes en honor al sabio griego del siglo III de nuestra era; en la lista se tachan todos los múltiplos de 2 (es decir, todos los números pares no iguales a 2), luego los múltiplos de 3, los de 5 y así sucesivamente. Los únicos números sobrantes son los primos.

Una de las primeras cuestiones que cabe plantearse en relación con la lista de los números primos es la de su longitud. ¿Hay infinitos números primos? La respuesta es que si. La demostración, contenida en los Elementos de Euclides, es de lo más simple. Para construir un número primo mayor que un entero n se calcula el producto P de todos los enteros comprendido entre 1 y n se añade 1 al resultado. Se obtiene así un número N (muy grande) igual a P+1 que no puede ser divisible por ningún número inferior a n (en efecto, P, por construcción, es divisible por todos los números menores que n, pero 1 no lo es). Por lo tanto, N es primo o divisible por un número primo mayor que n; en ambos casos existe un número primo que n y ello cualquiera que sea el valor de n. De ahí la existencia de infinitos primos.

Salta a la vista una segunda propiedad al examinar la lista de los números primos: lo irregular de su distribución. Por ejemplo, no hay ningún número primo entre 114 y 126, pero hay cinco entre 97 y 109. Estos números no parecen regidos por ningún orden. ¿Es realmente una de las principales cuestiones que se han planteado los matemáticos en relación con los números primos. Las respuestas todavía son parciales.

Cada vez más escasos. Pese a la irregularidad de la distribución de los números primos, se advierte
en ellos una cierta propiedad media. Se puede constatar fácilmente que los números primo son cada vez más raros. Por ejemplo, hay 168 números primos entre 0 y 1000, 106 entre 10000 y 11000, 81 entre 100000 y 101000, etc. Y sólo dos entre \(10^{100}\) y \(10^{100}\) + 1000 [*].


[*] Nota:
el primero es: 
10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000267
y el segundo:
10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001243

miércoles, 4 de abril de 2018

Del Bit al Petro

Las criptomonedas son unidades matemáticas que tienen valor “monetario” solo porque los usuarios están dispuestos a pagar por ellas; y por el servicio de su administración en la red sobre la que opera. Las transacciones de criptomonedas primero deben verificarse y luego apuntarse como un registro (bloque) en una contabilidad descentralizada llamada “la cadena de bloques”. Para que una transacción sea aceptada por los nodos que componen la red, los nuevos bloques deben resultar a consecuencia de una prueba o reto computacional. El nodo que acuse la verificación de un nuevo bloque es recompensado, con: criptomonedas nuevas (tomadas del universo acotado de ellas) o mediante los pagos correspondientes a las tarifas descontadas a cada transacción.

En términos generales, el reto consiste en resolver aleatoriamente un algoritmo matemático por tanteo: «ensayo y error»; aunque actualmente se plantean retos menos dependientes de la potencialidad de computo.


lunes, 5 de marzo de 2018

EL BALASTRO ELECTRÓNICO LFC: ANÁLISIS DE LA TOPOLOGÍA HALF BRIDGE


Diseñar el convertidor o balastro de una Lámpara Fluorescente Compacta (LFC) no es muy difícil, el convertidor debe primero proporcionar la energía de ionización de arranque, y en segundo lugar proporcionar un suministro de voltaje RMS constante al tubo durante el funcionamiento normal; en el estado estable. Desafortunadamente, en la actualidad no existe un modelo preciso y simple disponible, para simular el balastro electrónico de lámpara fluorescente. Sin embargo, un circuito equivalente (simple) es presentado las Figura 1 y 2; esa abstracción simplificada del circuito teórico puede ser útil para realizar los primeros cálculos al diseñar este tipo de dispositivos. El primer paso es definir la frecuencia de conmutación del convertidor, ya que la mayoría de los parámetros críticos dependen de este criterio. La topología auto oscilante Half Bridge, permite que el diseño se haga mediante la fabricación de un circuito electrónico simplificado. 

El balastro electrónico se puede usar para reemplazar el balasto convencional de lámparas fluorescentes. Aunque son más complejos y costosos que sus contrapartes electromagnéticas, ofrecen una mayor eficiencia de salida de luz, peso reducido y una eliminación de los problemas de parpadeo. Todo esto se logra aumentando la frecuencia a la que se impulsa el tubo por encima de los 60 Hz definidos por la frecuencia de la red. El costo inicial más alto del sistema eventualmente será compensado por la reducción en la energía consumida.




jueves, 8 de febrero de 2018

La Legua Geográfica


La legua (del latín leuca) es una antigua unidad de longitud que expresa la distancia que una persona, a pie, puede andar durante una hora. Fue básicamente una medida de itinerarios. Según el tipo de terreno predominante en cada país o según la conveniencia, la legua abarca normalmente distancias que van de los 4 a los 7 km.

Se fijó originalmente en 5.000 varas castellanas, es decir, 4,19 km (4.190 m) o unas 2,6 millas romanas, y variaba de modo notable según los distintos reinos españoles, e incluso según distintas provincias, quedando establecida en el siglo XVI como 20.000 pies castellanos. La legua de marina llamada 20 al grado (1/20 de grado de meridiano terrestre) comenzó a utilizarse en España en el siglo XVII en sustitución de la legua de 17,5 al grado, es decir, de 17,5 leguas por grado de longitud del meridiano terrestre (que mide 111,11111 km), o sea 5,55555 km (5.555,55 m). También se emplearon las 18 al grado y 25 al grado que equivalían a 1/18 y 1/25 del grado del meridiano terrestre.

En palabras anteriores:
"Ptolomeo dividió al mundo en «trescientos y sesenta grados de largura y en otros tantos de anchura, que, como es redondo, es tan ancho cuanto largo» (Gómara, 1551). Multiplicando las leguas en un grado sexagesimal, veinte (de las de 20 al grado), por 360 grados; se obtiene como resultado la medida de la circunferencia de la Tierra en leguas: 7200 leguas. Desde la antigüedad es aceptado que a cada legua (indistintamente de su tipo) le corresponden 20000 pies —cada tres pies es la medida de una vara castellana— Entonces, podemos equivaler la vara castellana a metros, utilizando un valor aproximado de la circunferencia terrestre (40000 Km), la expresión: [(40000Km/7200leguas) * 1000m] da el valor de la legua en metro: 5555,55m. Dividiendo este último resultado por 20000 pies y luego multiplicando por 3, obtenemos la vara castellana en metro: ~ 0,84 metros; el valor aceptado es 0,8359m."  (Contreras, R. 2015. La Casa Natal de Antonio José de Sucre. Academia de la Geohistoria del Estado Sucre)"

martes, 30 de enero de 2018

Atlas-ti: Un collage de ideas propias y ajenas.

Resultado de imagen para Atlas-ti
Esta herramienta computacional está fundamentada en la Grounded Theory de Glaser y Strauss (1967), que pretende el «descubrimiento y desarrollo de teorías». El reto es dar sentido a una cantidad masiva de datos, reducir el volumen de información, identificar pautas significativas, y construir un marco para comunicar la esencia de lo que revelan los datos.

El análisis de los datos cualitativos resulta una tarea desesperanzadora, cuando enfrentamos un gran volumen de ellos, de formatos y naturalezas distintas. En la mayoría de los casos, se requiere de una inversión de un gran esfuerzo y trabajo por parte del investigador, sin olvidar el cúmulo de horas de esmerada dedicación.

El ser humano es un ser interpretativo (Heidegger), la interpretación es el modo natural que tenemos para adquirir conocimiento, y teorizar respecto a nuestras investigaciones. Einstein sostenía que “la ciencia es crear teorías”. (Cont..)


jueves, 7 de diciembre de 2017

Modelo Digital topográfico de Cumaná

Modelo Digital topográfico de Cumaná; para el Grupo de Investigación Cumaná - Nueva Córdoba; el cual pretende estudiar los orígenes y configuración de la  ciudad.
(Data fuente: A partir de imágenes estereoscópicas de Spot 6 y 7. La zona de interés se encuentra en Cumaná (Venezuela) y cubre una superficie de 100 km2. (2015-05-19).
Matriz de cotas topográficas




lunes, 27 de noviembre de 2017

Cumaná 500 años: Una Historia Ilustrada


"...un homenaje a Cumaná y sus gentes y es la recopilación de trabajos realizados por cumanenses, originales o por adopción, que le han dedicado parte de su vida a investigar y recrear la historia de la ciudad. Mucha de esta información se encontraba en la cabeza y los archivos de estos estudiosos. Hoy gracias a su generosidad quedan compilados para el disfrute y el estudio de todos. Agradecemos y esperamos que muchas personas amplíen y complementen este compendio y que las nuevas generaciones no olviden los sucesos del pasado y cómo estos han contribuido a ser lo que hoy es Cumaná y lo que podrá ser mañana".
DAVID VELÁSQUEZ CARABALLO
Alcalde del Municipio Sucre - Estado Sucre (2017)

 AGI: Ministerio Cultura Española



Autores: 

ALEXANDER RAFAEL CASTRO MORENO


LUIS GERMÁN PÉREZ GÓMEZ

IRAIDETT COTORET BRITO


Supervisión y Coordinación:
Patricia Torres Arzayús  (Urbanista Senior).
María Luisa Cerrillos (Arq. y Urb, especialista en conservación y recuperación del patrimonio y centros históricos).
Diego Andrés Arcia  (Urbanista).


El diseño y publicación de este libro no hubiera sido posible sin el financiamiento del Banco Interamericano de Desarrollo, quienes a través del Programa Ciudades Emergentes y Sostenibles motivaron a sus autores a plasmar la historia de 500 años de la Ciudad en estas página

Agradecemos la autorización para el uso de fotos y mapas de las siguientes instituciones:
Centro Geográfico del Ejército, España

viernes, 10 de noviembre de 2017

Dataverse: Nueva Tecnología para el estudio de la Ciudad de Cumaná











He configurado un Dataverse, una novedosa herramienta tecnológica para la disposición,resguardo, identidad y persistencia de toda diversidad de datos procedentes de investigaciones en cualquier disciplina o para equipos multidisciplinaria. El Dataverse es una aplicación web de código abierto desarrollada por la Universidad de Harvard para compartir, preservar, citar, explorar y analizar datos de investigación. El programa facilita el acceso a los datos, mediante una identidad única que impide confusiones o errores. Es un paso más allá de los conocidos repositorios tipo DSPACE; el Dataverse complementa los repositorios. 

Esta herramienta de software es muy especializada para garantizar la perpetuidad y unicidad de datos de investigación [permite agregar un cúmulo de metadatos a la data], incluyendo la asignación de un identificador único para cada conjunto de datos o dato; un DOI (identificador de objeto digital). 

El Dataverse de Harvard es adecuado para preservar toda data sensible e importante proveniente de una investigación; como el estudio de la Ciudad de Cumaná o cualquier otro ente o fenómeno que se pretenda estudiar (ver detalles en re3data.org ).


    


El link de prueba, es un DOI para el conjunto de datos referente a un Modelo Digital topográfico de Cumaná; para el Grupo de Investigación Nueva Córdoba-Cumaná; el cual pretende estudiar los orígenes y configuración de la Nueva Córdoba.





viernes, 20 de octubre de 2017

Tarjeta de Desarrollo PIC-18 (I)

Entorno de desarrollo personal: 

Una extensión a la PICDEM™ Z Demonstration Kit de Microchip (TM): Solventa la necesidad de una salida LCD y otros requerimientos. Se le acoplan algunos periféricos como: Tarjeta de voltajes de referencia, reloj de tiempo real, GPS, base para tarjetas SD, sensores análogos y digitales;

LCD 2x16 y extensor de puertos
Vol Ref: 5, 3.3, 2.56, 1.28 Volt
Base para conector SD
                     















domingo, 3 de septiembre de 2017

La Sonda de Prueba del Osciloscopio

Ingenieros, científicos y otros profesionales técnicos de todo el mundo dependen de los osciloscopios como uno de los principales instrumentos de medición de voltaje. Esta es una situación inusual; porque el osciloscopio no es el instrumento de medición de voltaje más preciso que normalmente se encuentra disponible en el laboratorio. Es la naturaleza gráfica del osciloscopio lo que lo hace tan valorado como un instrumento de medición ― no su precisión de medición―.

Básicamente, el osciloscopio es un dispositivo de presentación de gráficas, es decir, traza una gráfica de una señal eléctrica. En la mayoría de las aplicaciones, esta gráfica muestra cómo cambia una señal con el tiempo: el eje vertical (Y) representa el voltaje, y el eje horizontal (X) representa el tiempo. La intensidad o brillo de la pantalla se denomina, algunas veces, eje Z.

Para conectar un circuito bajo prueba con el osciloscopio, se requiere una sonda de prueba para osciloscopio, que es un conector y conductor eléctrico que sirve para llevar la señal desde el circuito hasta el osciloscopio, donde las señales eléctricas presentes en el circuito serán monitoreadas. Dependiendo del tipo de medida que se requiera, esta conexión puede ser hecha con un trozo de cable, una sonda pasiva o mediante una sonda sofisticada (activa y diferencial). El contacto físico de la punta de la sonda con el circuito hace que una muestra de la señal en el punto de monitoreo sea conducida hasta los circuitos del osciloscopio. Esta interacción debe tener un efecto mínimo sobre la manera que el circuito opera, la señal debe ser conducida (trasmitida) a través de la punta y el cable de la sonda, hasta el osciloscopio: con la mayor fidelidad. Esos tres factores: contacto físico, mínimo impacto en la operación del circuito y una adecuada fidelidad, son de incidencia primaria en la selección de tipo de sondas de pruebas para osciloscopios.

Incluso el instrumento más avanzado sólo puede ser tan preciso como preciso sean los datos que recibe. Una sonda funciona conectada a un osciloscopio como parte de un sistema de medida. La precisión de las medidas comienza en la punta de la sonda, incluye el osciloscopio y al dispositivo bajo prueba (DUT); no sólo debe permitir que la señal sea llevada al osciloscopio sin alteraciones, sino que también debe preservar y adecuar la señal para conseguir una mayor integridad y precisión de la medida. En realidad, las sondas se convierten en parte del circuito, introduciendo cargas resistivas, capacitivas e inductivas que, inevitablemente, alteran la medida. Para lograr los resultados más precisos, se debe seleccionar una sonda que ofrezca una carga mínima. El acople ideal de la sonda con el osciloscopio minimizará esta carga y permitirá tener acceso a toda la potencia, características y capacidades del osciloscopio.




lunes, 31 de julio de 2017

Las extrañables lámparas pilotos de neón

 "el resplandor de la luz carmesí del tubo contó su propia historia
 y era un espectáculo sobre el cual fijarse y nunca olvidar". [Travers]

Producto de la curiosidad y del frenesí, luego del advenimiento de la electricidad, los curiosos (a veces llamados científicos) se iniciaron a experimentar y a electrificar todo. En 1898, los químicos ingleses William Ramsay y Morris W. Travers descubrieron el gas neón. Ramsay enfrió una muestra de aire hasta que se convirtió en un líquido, luego calentó el líquido y capturó los gases a medida que se evaporaban. De esta manera (a finales de mayo de 1898), identificó primero el criptón y luego en junio un gas que daba una luz roja brillante bajo descarga espectroscópica. Ese gas fue llamado neón (del griego νέον - néon -, forma singular de νέος que significa "nuevo").

Las lámparas miniatura de neón, son dispositivos de cátodo frío con electrodos separados unos 3 mm dentro de una burbuja de vidrio con gas neón a muy baja presión; o una mezcla de gases que lo contiene.  Inicialmente la resistencia entre electrodo es de alrededor de  1000 M𝝮, pero si se genera una diferencia de potencia entre sus electrodos (alrededor de 110 V) debido a la ionización de las moléculas del gas; se inicia una diminuta corriente entre los electrodos. Algunos electrones separados de las molécula del gas, inicia una avalancha, al desprender a su vez otros electrones (y así sucesivamente); la corriente es directamente proporcional al voltaje entre los electrodos. El desprendimiento de electrones y la consecutiva "avalancha", puede ser destructivo si no se controla; con una resistencia limitadora colocada en serie (Rs).

El efecto se inicia aproximadamente a los 85 V; el valor exacto del voltaje a la cual se inicia la ionización se denomina tensión de ruptura. El amperímetro del circuito (en la figura) indicará una muy pequeña corriente, mientras que el voltímetro indicará una caída de tensión entre los electrodos del bulbo. Este voltaje permanecerá relativamente constante para un amplio rango de corriente; por ello es conocida como tensión de mantenimiento o tensión de ruptura. El voltaje varía debido al tipo de gas que contenga el tubo, pero depende de muchos factores de diseño.

La corriente dinámica no comienza a fluir hasta que el voltaje alcance el punto A (en la gráfica), la ruptura ocurre en B donde el voltaje de mantenimiento será de aproximadamente 85 voltios, en D. Cuando la corriente fluye (y se inicia la avalancha) se dice que es auto-sostenida, lo que permite que el voltaje aplicado pueda ser más bajo que la tensión de ruptura. La corriente debería caer continuamente hasta alcanzar la región de brillo normal D-E (la escala de corriente en el dibujo ha sido comprimida por conveniencia; note que la corriente en esa región no es lineal). Si la tensión sobrepasa la tensión de mantenimiento, se produce un arco entre los electrodos; con el consiguiente deterioro del bulbo.

[Bibliografía: Using and Understanding MINIATURE NEON LAMPS
Miller, William G. Howard W. Sams & Co., Inc. (1969)]


jueves, 27 de julio de 2017

Sistema lineal e invariante en el tiempo o LTI

Modelado de un sistema mecánico o eléctrico usando Ecuaciones Diferenciales Ordinarias . Estamos interesados ​​en cómo se mueve la masa naranja; el resorte está fijado a la pared y en el extremo lejano la masas se está moviendo.
  1. Dibuja un diagrama del sistema.
  2. Identificar y dar símbolos para los parámetros del sistema con unidades.
  3. Declare la señal de entrada y la respuesta del sistema. 
  4. Decida lo que está buscando: una solución que satisface condiciones iniciales específicas o una solución en estado estacionario. 
  5. Anote una ecuación diferencial que relacione la señal de entrada y la respuesta del sistema, por ejemplo, usando el "F=m.a" (para el caso mecánico o las leyes de Kirchhoff en el caso eléctrico). 
  6. Vuelva a escribir la ecuación en forma estándar.
Desarrollo.
1 y 2. - Diagrama con los parámetros relevantes del sistema, en el diagrama: m, b y k; m puede tomar valores distintos a 1,0, pero suponemos m = 1.
3.- La señal de entrada viene dada por la posición del pistón; escribiremos y(t) o solo y para ésta función del tiempo. Hacemos algunas declaraciones arbitrarias, entre ellas: 
Se declara cuál es la dirección positiva para y: Su valor aumenta cuando el pistón se mueve hacia arriba. La respuesta del sistema que nos interesa es la posición de la masa, que escribiremos x(t); su valor también aumenta a medida que la masa avanza. También declaramos x=0 por ser la posición en la que el resorte está relajado en estado de equilibrio. Así, cuando x>0 el resorte se comprime y ejerce una fuerza apuntando hacia abajo, mientras que si x<0 el resorte se extiende y ejerce una fuerza que apunta hacia arriba.
4.-  Suponemos que estamos trabajando en régimen lineal; es decir, asumimos que la fuerza del resorte sobre la masa es proporcional a x (el desplazamiento debe ser lo suficientemente pequeño para que se cumpla la ley de Hooke; sin que el resorte llegue a deformarse). Asumimos también que la fuerza ejercida por el amortiguador sobre la masa es proporcional a la velocidad; dx/dt  y dy/dt son lo suficientemente pequeñas para que el efecto del amortiguador sea lineal. La "Ley de Hooke" dice:  la fuerza ejercida por el resorte es proporcional al desplazamiento x. La fuerza ejercida sobre la masa por el amortiguador es proporcional a la velocidad a la que el émbolo se mueve a través del pistón. Las dos constantes de proporcionalidad so: k y b; utilizando la Ley de Newton" resulta:
$$m\ddot x=F=-kx-b(\dot x-\dot y)\,$$
5.- La "forma estándar" significa: términos procedentes de la señal de entrada a la derecha y términos procedentes de la respuesta del sistema a la izquierda. Entonces tenemos:
$$m\ddot x+b\dot x+kx=b\dot y\,$$
 Esta es la ecuación diferencial que relaciona la señal de entrada y y la respuesta del sistema x. Es válido si la señal de entrada es sinusoidal o no, y permite las respuestas del sistema no sinusoidales.

El modelo refleja las suposiciones de que podríamos usar leyes permitidas para fuerza lineal. En este proceso de modelado no necesitamos asumir que m, b y k. sean constantes. Pero observaremos este sistema en una escala de tiempo lo suficientemente pequeña como para suponer que esos parámetros sean constantes.

Con el cumplimiento de estos dos supuestos (juntos) obtendremos una ecuación diferencial ordinaria lineal con coeficientes constantes . Un sistema que exhibe estas dos hipótesis se denomina un sistema  lineal e invariante en el tiempo o LTI .


domingo, 25 de junio de 2017

Tiempo de conmutación en pequeños motores DC

Figura-1:      Sección transversal del devanado bipolar de un motor de anillo de gramme.

Para ilustrar el proceso de conmutación de un motor DC, clásicamente se ha utilizado el devanado en anillo de gramme (figura 1); donde las espiras conforman un arrollamiento en anillo que a su vez constituye la armadura del inducido. Aunque este motor quedó obsoleto desde hace mucho tiempo, ilustra convenientemente los modernos devanados. La cantidad de elementos o bobinas que, como mínimo, son cortocircuitadas simultáneamente por las escobillas es 2p (p número de polos; independientemente del tipo de arrollamiento utilizado).

En un motor de anillo de gramme (funcionando como generador) la corriente alterna que fluye por las bobinas del estator, es convertida a corriente continua al pasar de las delgas del conmutador (en continuo movimiento) hacia las escobillas (siempre estacionarias). La conmutación es un proceso de alternancia de la corriente en el devanado del inducido. 

Cuando la armadura comienza a girar y una bobina se sitúa debajo de unos de los polos de los imanes permanentes (por ejemplo, el N). La corriente fluye a través de los terminales de esa bobina en dirección hacia el conmutador. Si el conmutador se mueve de izquierda a derecha, en términos relativos las escobillas se moverán de derecha a izquierda. 

En la posición inicial (t0 =0), una de las escobillas estará conectada a la delga b del conmutador (figura 2-i); la corriente total que fluye por la escobilla tendrá valor Ic. Si consideramos el ancho de la delga igual al ancho de la escobilla, las corrientes que fluyen por los terminales de las bobinas B y C, tienen valor Ic/2.

Un tiempo después de t=0, debido al giro, la escobilla inicia el contacto con la delga próxima a, la corriente del inducido fluye a través de dos caminos hacia las delgas a y b (en cortocircuito por la escobilla, figura 2-ii); en esa condición la corriente total recogida por las escobillas continúa con igual valor Ic. En la medida que se incrementa el área de contacto entre la escobilla y la delga a, disminuye en la misma proporción el área de contacto entre la escobilla y la delga b; el flujo de corriente simultáneamente aumente desde a y disminuye desde b (figura 2-ii). Cuando el área de contacto es igual tanto para la delga a como para la b, fluye una corriente del mismo valor (Ic/2) desde ambos terminales de la bobina (figura 2-iii). Cuando el área de contacto entre la escobilla y la delga b disminuye aún más (un diferencial más), entonces la corriente a través de la bobina B cambia su dirección y empieza a fluir hacia la izquierda (figura 2-iv); la corriente que fluye hacia las escobillas tiene valor total Ic.

Finalmente, cuando la escobilla está en contacto pleno con la delga a (figura 2-v) (completamente desconectada de la delga b, entonces la corriente Ic fluye desde la bobina B en sentido contrario a las agujas del reloj, el cortocircuito se ha eliminado; la corriente en las escobillas conserva su valor Ic (para: t = tf).
El número de bobinas en serie en el devanado del inducido-anillo de gramme (figura 1), es directamente proporcional al valor del potencial en los extremos de las escobillas(F.E.M.); entre más bobinas se conecten en serie, más constante será el potencial generado.

En general, en los modernos devanados (incluyendo los pequeños motores DC de imanes permanentes: mDCip), la inversión o alternabilidad de la corriente en las bobinas (la conmutación), depende del tiempo de conmutación Tc, el cual a su vez depende de la velocidad angular y masa del inducido, del diámetro, diseño y configuración del conmutador; entre otros. Esos parámetros caracterizan al tiempo de conmutación, y son claves para entender el método sugerido para procesar el tren de pulsos de polaridad alternada generados en el conmutador.

En los motores tipo mDCip, no se cortocircuitan las delgas como en el motor de anillo de gramme, si no que se invierte la polaridad de los terminales de las bobinas (las delgas) antes del contacto con el conmutador; debido a que están simétricamente centradas, y los contactos de las bobinas alternan su polaridad dependiendo de polo magnético que las afecte. A pesar de esta sustancial diferencia en la mecánica de la conmutación, el análisis de la alternancia de las corrientes en interior de los conductores de las bobinas y de la estabilidad de la corriente y tensión en las escobillas; no difiere del anteriormente comentado para el motor de anillo de gramme. A diferencia del motor de anillo, en los modernos inducidos las bobinas se ubican de manera que el cuerpo del inducido no haga sombra a ninguna parte de la bobina (ya que fue el motivo del abandono del diseño de Zénobe Gramme de 1871). Actualmente las bobinas inductoras se ubican acopladas en planos tangentes curvados alrededor del exterior del inducido, de forma que todas las espiras que conforman las bobinas intercepten campos magnéticos de iguales o parecidas magnitudes; y las corrientes en ellas varíen con dependencia del ángulo de giro del rotor.

A fin de poder analizar los efectos de la inversión de la corriente en la bobina y las circunstancias temporales de los sucesos; es necesario conocer el período de conmutación tf – t0 = Tc.

Figura 2.- Proceso de conmutación en el motor de anillo de gramme. Considerando el ancho de la escobilla igual al ancho de la delga; en el conmutador. Al comienzo de la conmutación, la corriente Ic/2 en la bobina B, se suma a la corriente Ic/2 de la bobina C; unidas por la delga b conectada a la escobilla b por donde fluirá una corriente Ic. Luego del movimiento de la armadura (diestro) el proceso finaliza cuando la escobilla contacta la delga a (como en v); y se repite el proceso. La escobilla en todos los pasos del proceso mantiene una corriente de valor Ic