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Crece uso de Parámetros-S para caracterizar interconexiones

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Esta técnica ha incrementado en los últimos años en relación con la demanda de más dispositivos de comunicación. Dominar este método se traduce en mayor calidad para los productos.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Mediante un documento técnico contribuido en su sitio Web, el fabricante de instrumentos de medición Teledyne LeCroy, afirma que en los últimos años el uso de Parámetros-S como técnica de caracterización de interconexiones, ha incrementado considerablemente.

Crece uso de Parámetros-S para caracterizar interconexiones

Para analizar esta práctica dentro del campo de medición y pruebas, la compañía asigna un espacio en su biblioteca para el uso de Parámetros-S o parámetros de dispersión en tareas de caracterización de interconexiones, y en relación a esto LeCroy argumenta que la implementación apropiada de este método con una señal precisa de referencia, así como la medición de la cantidad de las señales que se propagan a través de un conector y cuánto mismo es reflejado, se pueden obtener elementos necesarios para interpretar el desempeño de un sistema en desarrollo.

Es importante reconocer que en la actualidad el diseño de sistemas electrónicos digitales de alta velocidad conlleva a utilizar diversas técnicas de modelado, especialmente aquellas que tienen que ver con los efectos electromagnéticos y de naturaleza distribuida que suelen estar presentes en las interconexiones de los sistemas, en los encapsulados y de manera general en todos los proyectos que emplean circuitos impresos como retardos, reflexiones y el ruido, en base con el investigador titular de la Universidad de Alcalá, José M. Gómez, que desarrolló hace algunos años el artículo titulado “Análisis de Interconexiones Basado en Modelos Asintóticos Mediante Algoritmos Genéticos”.

En este documento el catedrático propone generar un modelado que funcione para abordar un número de variables de estado que aparecen al implementar su método, y los cuales no pudieron en su momento ser atendidos por circuitos estándares al emplear el sistema inductancias, capacidades y resistencias distribuidas, por lo que recurrió a un modelo de orden reducido para interconexiones que parten del conocimiento de los Parámetros-S y que emplean topologías basadas en el Método Generalizado de las Características conformadas por impedancias y generadores.

Al tomar en cuenta que los parámetros de dispersión son ampliamente utilizados en áreas de la ingeniería eléctrica, electrónica y de telecomunicaciones, su función es estimular el comportamiento de una red eléctrica lineal cuando es sometida a varias inducciones de régimen permanente por pequeñas señales. En la actualidad, el conocimiento sobre este tema ha sido tal que otras compañías desarrollan técnicas y las integran a sistemas automáticos que reducen la complejidad de su utilización.

En el caso de LeCroy, una de sus sugerencias es utilizar reflectometría de dominio de tiempo (TDR) que es tradicionalmente aplicado para localizar defectos en cables metálicos, pares trenzados de alambre o cables coaxiales, así como otros tipos de OTDR como fibras ópticas.

En la propuesta de LeCroy este TDR se usa para realizar tareas de derivación de Parámetros-S en una interconexión. Básicamente es enviar un borde de levantamiento inmediato que sirva como forma de onda incidente en el dispositivo bajo prueba (DUT, por sus siglas en inglés).

Algunas porciones de estas formas de onda son reflejadas a la entrada, entonces esa señal es conocida como onda TDR. Mientras tanto, algo de la señal alcanza el extremo más alejado de la interconexión como una onda TDT u onda transmitida de dominio de tiempo, tal como se aprecia en la siguiente imagen:

Parámetros S

Los Parámetros-S son derivados al aplicar una onda incidente sobre una interconexión. Se puede considerar este procesos en cualquiera de los dos dominios, de tiempo o de frecuencia

Lo que realmente entra en los Parámetros-S se encuentra en el dominio de frecuencia, y para este ejemplo la compañía decide renombrar a la onda de incidencia como onda sinusoidal, compuesta por una serie de ondas sinusoidales, cada una con su propia frecuencia, amplitud y fase, que a su vez conforman el borde inmediato. En el documento de LeCroy, dentro del dominio de frecuencia la onda TDR es llamada S11 o retorno de pérdida, mientras que la onda TDT, S21 o inserción de pérdida.

La nota señala que los parámetros de dispersión pueden ser medidos directamente, en simulación o solucionadores en campo, ya sea en cualquiera de los dos dominios, de tiempo o de frecuencia. Para convertir estos parámetros de un dominio a otro se aplica la Transformada de Fourier y en conjunto como una estructura matemática adecuada, esta técnica permite realizar transiciones de un dominio a otro evitando pérdidas.

“Dependiendo en cuál busquemos, las respuestas pueden ser fáciles de encontrar ya sea en uno o en el otro dominio”, explica el documento. “Por ejemplo, si queremos saber la impedancia de una línea de transmisión uniforme, el display de dominio de tiempo nos otorgará una respuesta más rápidamente. Pero si lo que deseamos hallar es el ancho de banda de una línea de transmisión, el display de dominio de frecuencia nos servirá más”, puntualiza.

Derivación de parámetros

Los parámetros puedes recopilarse a través de medición directa, simulación o solucionadores en campo

Claramente uno de los objetivos de LeCroy con su documento, además de compartir con la comunidad de desarrolladores consejos prácticos para la implementación de los Parámetros-S en sus diseños de sistemas, es promover precisamente sus productos alineados a las demandas de la industria. En su artículo, el autor y colaborador de LeCroy señala el uso del osciloscopio SPARQ, el cual puede simular Parámetros-S con software como SPICE.

Asimismo se indica cómo pueden realizarse más efectivamente las simulaciones de estos parámetros directamente sobre las interconexiones del sistema, tal como se muestra en la siguiente imagen:

Medición de parámetros

Medición de la S11 desde un puerto

Industria se alista para integrar GPS en más dispositivos

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La compañía de hardware para comunicaciones Spirent, afirma que los ingenieros desarrolladores deben contemplar la integración de GPS o GNSS en más dispositivos de consumo, pues se convertirá en una demanda comercial.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

La electrónica de consumo se dispone a ser el segmento industrial más demandante de tecnología GPS para los siguientes años, según estima Spirent, empresa de equipo de pruebas y soluciones para telecomunicaciones.

Industria se alista para integrar GPS en más dispositivos

A través de un estudio de campo la compañía califica a los segmentos de entretenimiento, comunicaciones y oficina, como tres ejes de la electrónica que impulsarán el despliegue de los Sistemas de Posicionamiento Global, y los cuales serán altamente valorados por los consumidores quienes preferirán aquellos dispositivos que equipen sistema de posicionamiento más preciso y sin fallas.

“Hace tiempo, la experiencia día-a-día de los consumidores para la tecnología de posicionamiento fue a través del sistema de navegación satelital de sus vehículos, o posiblemente equipos sofisticados de excursionismo”, menciona Spirent. “Pero más recientemente ese panorama ha cambiado. Los smartphones, tabletas y otros dispositivos personales están pasando a ser artículos de ubicación, y los miembros del público esperan tecnología común que les muestre su posición como un punto azul en un mapa, instantáneamente, acertadamente y donde sea, ya sea si están bajo un árbol, en la ciudad, o en interiores”, agrega la compañía.

Estos requerimientos ejercen presión a los ingenieros desarrolladores para que estén más capacitados sobre las últimas novedades en tecnología de telecomunicaciones y sean capaces de definir e implementar nuevos regímenes para asegurar que los sistemas como GPS, GNSS o híbridos, trabajen conforme a las especificaciones industriales más complejas.

Pero en vista del aparecimiento de segmentos emergentes como el Internet de las Cosas o electrónica vestible, los objetos han de contar con sistemas de posicionamiento, y muestra de esto son todos los satélites que ya están orbitando la Tierra o que serán lanzados al espacio en los próximos años tales como: GLONAS (Rusia), Beidou Compass o “BeiDeou-2” (China-Asía Pacífico), Galileo (Unión Europea), QZSS (Japón).

Los anteriores sistemas están también previstos para que, como meta mundial, para el año 2020 se despliegue formalmente el estándar de multi-posicionamiento multi-GNSS y con ello se desahogue la carga creciente de datos generada por los dispositivos con GPS. De esta forma Spirent se adelanta y comparte algunas sugerencias a fin de que los ingenieros diseñadores puedan aplicarlas.

Tecnología GNSS

Sistemas de posicionamiento global y GNSS

Cabe mencionar que el cálculo de ubicación desde las señales de un satélite es solo una manera para otorgar a los dispositivos la habilidad de arrojar su posición relativa en tiempo y espacio, pero también se puede realizar haciendo uso de otras fuentes que trabajan con sensores de incercia, tales como redes WiFi, redes de telefonía celular y barómetros miniaturizados, por mencionar algunos, no obstante, estas son locales o con rango limitado, sobre los cuales el GPS adquiere más ventaja.

De acuerdo a los especialistas de Spirent, las fuentes independientes, autoritativas y fijas de datos en tiempo y posición confieren a la tecnología GNSS ventajas obvias particularmente en donde los dispositivos no son conscientes de su posición de inicio o de los efectos acumulativos de errores.

La combinación de tecnologías inalámbricas hace posible que un dispositivo pueda ser localizado de una forma más precisa, pero cada vez más ingenieros recurren a la tecnología GNSS para evitar que su rastreo se vea interrumpido debido a la señal débil o limitada de los satélites, una debilidad de los sistemas de posicionamiento global, por lo que se recurre a celdas basadas en WiFi u otra tecnología de red fija.

Siguiendo esta tendencia pues, una de las fases más importantes en el ciclo de desarrollo de un aparato con posicionamiento global es la validación y pruebas para asegurarse que trabaje con los múltiples estándares de comunicación, y en esta parte el documento Spirent señala que el hecho de que la actual generación de consumidores ha llegado a confiar en tecnología GPS a tal grado que se ha vuelto sumamente estricta para tolerar cálculos pobres de ubicación, cobertura o desempeño de estos sistemas, aún continúa dejándolo como la comunicación preferencial.

Pruebas GNSS
Validación y pruebas de sistema GNSS

“Debido a que la gente ha confiado en la tecnología de posicionamiento, la reputación de los fabricantes depende no solo de que los dispositivos sean capaces de suministrar una ubicación, sino también que la provean acertadamente, consistentemente y continuamente en un gran rango de condiciones”, comenta el documento.

Al visualizar que esta tecnología no solo ha sido exclusiva de la telefonía celular, otros sectores comerciales incluyendo el financiero o médico, han desarrollado numerosos dispositivos que lo integran. Por ejemplo, en el caso del financiero, actualmente diversos sistemas portátiles como puntos de ventas o terminales de cobro utilizan GNSS para llevar a cabo pagos con plásticos o tarjetas bancarias, mientras que en el sector de cuidados de la salud, otros módulos vestibles son equipados con estos sistemas para ofrecer monitoreo directo entre doctor y paciente.

Nueve características de rendimiento en sistemas GPS o GNSS

Spirent considera importante establecer nueve parámetros medibles para otorgar la etiqueta de desempeño a un sistema de posicionamiento. “La competitividad de cada dispositivo para su propósito dependerá de la operación exacta y sus condiciones funcionales. Naturalmente, por lo tanto, cada régimen de prueba será sutilmente diferente”, añade la firma.

La anterior afirmación sostiene que a pesar de que cada sistema de posicionamiento posee un objetivo claro o comercial para el cual está diseñado, las nueve características de pruebas que a continuación se describen, están sujetas a un criterio ecuánime sobre la experiencia de los usuarios y su familiarización con esta tecnología.

Arranque en frío.- De acuerdo a la compañía, particularmente esta prueba es importante debido a que es el primer rasgo que califica un usuario. En pocas palabras, el arranque en frío es la capacidad de un dispositivo para adquirir rápidamente un bloqueo satelital desde cero, es decir, sin datos de almanaques o efemérides, y sin memoria de su tiempo y espacio. Para esto, el ingeniero desarrollador debe someterlo a varias pruebas y principalmente en zonas con kilómetros de distancia.

Arranque en calentamiento.- Esta prueba sirve para identificar qué tan rápido un receptor puede hallar una señal recientemente utilizada. En ejemplo, el almanaque y la bitácora de tiempo están almacenados en la memoria y ubicación de un dispositivo que está dentro de 100 km de cuando se usó la última vez, pero los datos de efemérides son desconocidos.

Arranque en caliente.- Esta maniobra permite recuperar la experiencia de usuario, es decir, si ellos utilizan el dispositivos de manera constante. La ubicación está cerca de donde el receptor estuvo la última vez, y la memoria tiene fecha completa, así como los datos del almanaque y las efemérides, lo único que hace falta es una señal.

Simuladores GNSS
Simuladores GNSS

Respuesta de adquisición.- Este elemento define la potencia mínima de la señal recibida con la que un receptor puede establecer contacto satelital. “Esto es importante para prevenir la frustración del usuario”, afirma Spirent.

Respuesta de monitoreo.- Mide la potencia de señal que un receptor requiere para mantener enlace satelital, sumamente importante ya que este recurso destacará en caso de errores durante el diseño del rastreador.

Tiempos de readquisición.- El documento refiere que cuando la señal satelital está perdida, por ejemplo, al ir circulando por un túnel, debajo de un puente o en espacios interiores, esta prueba mide qué tan rápido el receptor encuentra la señal al terminar la pérdida.

Precisión de navegación estática.- En esta prueba se extrae la cercanía que un receptor reportó sobre su posición real. Para esta medición se sugiere realizar en entornos controlados a fin de que las variables externas influyan en los resultados y así ejecutar pruebas más reales posibles.

Precisión de navegación dinámica.-A menudo se realizan series de mediciones mientas que el dispositivo se mueve a través de 1, 2 ó 3 ejes. Esta prueba puede también incluir cambios en velocidad y dirección.

Interferencias RF.- Al ser un sistema de comunicación la prueba de interferencia electromagnética no debe faltar. De acuerdo a los especialistas de Spirent, la tecnología GNSS utiliza señales de baja potencia, por lo que los receptores son particularmente vulnerables a la interferencia a fenómenos como interrupciones de señal o más usualmente el ruido. Esta prueba mide la susceptibilidad del sistema a problemas de cualquier radio dado.

Una de las herramientas importantes son los simuladores de señal, los cuales ahora también abarcan tecnología GNSS. “Un buen simulador GNSS para electrónica de consumo debería ser capaz de otorgar precisión consistente de señal, incluso a extremos bajos”, menciona Spirent. “Por ejemplo, algunos generadores de señal RF multiusos que no son diseñados para posicionamiento satelital, les cuesta trabajo mantener precisión debido a que el nivel de potencia tiende a irse para para abajo”.

Es importante reconocer que el diseño de sistemas de comunicación con GPS o GNSS debe ser cuidadosamente proyectado, debido a que un descuido puede ocasionar lecturas pobres de posicionamiento, lentitud operativa y otras fallas que destinen al fracaso a un producto contemplado dentro de sectores emergentes.

Keysight reemplaza osciloscopios 9000-X por V-Series

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De acuerdo a la compañía los nuevos V-Series suministran mayor precisión en medición y poseen más herramientas para análisis y pruebas de sistemas de bajo ruido y Jitter.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

La compañía Keysight, división de instrumentos de medición para la industria electrónica de Agilent Technologies, anunció la sustitución de la gama de osciloscopios Infiniium 9000-X por Infiniium V-Series, la cual ahora incorpora mayores capacidades para tareas de medición y pruebas en sistemas de bajo ruido y Jitter.

Keysight reemplaza osciloscopios 9000-X por V-Series

A decir de Keysight los nuevos osciloscopios V-Series responden con mayor capacidad en tareas de medición y pruebas dentro de la industria electrónica, principalmente para aquellas que tienen que ver con la validación de dispositivos de comunicación, por lo que a la nueva familia de aparatos se le adhirió recursos que refuerzan las pruebas y análisis de los sistemas.

En un comunicado de prensa la compañía indica que el elemento diferenciador de estos nuevos osciloscopios radica en la utilización de tecnología basada en Fosfuro de Indio que otorga el nivel más bajo de ruido, el nivel más bajo de jitter y el mayor número de bits efectivos en comparación con otros dispositivos del mercado.

“Los V-Series aseguran la validación y depuración oportunas si los diseñadores están buscando respuestas a través de múltiples canales seriales o buses en paralelo”, comentó Dave Cipriani, vicepresidente y gerente general de la división Osciloscopios y Protocolos de Keysight. “Cuando elijan los V-Series, los laboratorios de investigación y desarrollo de la industria más competitiva de la actualidad estarán equipados para alcanzar una mayor claridad rápidamente”, dijo. Cipriani.

Keysight V Series
Keysight V Series

El sistema del osciloscopio V-Series incluye un hardware de 12.5 GB/s de disparo serial con 160 bits de secuencia, considerado por Keysight como el único dispositivo de la industria en ofrecer este nivel. Además, explica que este hardware está configurado para buscar símbolos USB 3.1 de 132 bits o PCIe Gen 3 (128b/130b). Además posee un módulo veloz de señales mixtas con canales digitales de 20 GB/s que resulta ideal para actividades de disparo, análisis y depuración de buses DDR4 y LPDDR4.

Esta ha sido una de las estrategias de renovación por parte del corporativo de Agilent Technologies que en 2014 anunció la separación de su unidad de medición y pruebas para la industria electrónica a través de la nueva empresa Keysight, que también obedeció a la necesidad de este corporativo de reposicionarse y lograr una consecución comercial en este segmento.

Diseño de lanzamiento conector para pruebas coaxial

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En base con la compañía Molex, muchos ingenieros requieren asistencia adicional para implementar pruebas de conectores coaxiales, y aunque son muchas las trabas que enfrentan existe un método simple para realizarlo.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Al diseñar sistemas de pruebas de conectores coaxiales para dispositivos I/O, aún prevalece la necesidad de identificar qué es lo que desean obtener los diseñadores en turno antes de iniciar con el proyecto, tal es el caso de maximizar el incremento de banda ancha para la obtención de una imagen más clara del sistema que se analiza.

Diseño de lanzamiento conector para pruebas coaxial

Las técnicas más comunes para ejecutar fases de pruebas en conectores coaxiales son: ‘Through-hole’, ‘back-drilled’ y ‘blind’, durante el diseño de las placas electrónicas, tal como puede observarse en la siguiente ilustración:

Pruebas coaxiales
Entre los métodos de prueba para lanzamiento conector más utilizados es el ‘back-drilled’

Pero entre las opciones unánimemente más recomendadas es ‘back-drilled’, sobre todo para los técnicos que no tienen acceso a herramientas de modelado para esta actividad, aunque se sugiere tomar muy en serio una regla básica. En un documento técnico generado por el fabricante de componentes electrónicos Molex, se describe un protocolo inicial para atender a sus clientes con necesidad de soporte técnico relacionado al diseño de placas de pruebas con conexión coaxial de lanzamiento.

La empresa explica que antes de que un usuario decida comenzar con su proyecto debe hacerse al menos las siguientes preguntas: ¿Qué es el material PCB? ¿Qué es un PCB apilado? ¿Cuál es la estructura de una línea de transmisión? ¿Sobre qué capa o capas estarán ruteadas las señales? Para las señales en las capas internas, ¿se utilizará el ‘back-drilled’ o ‘blind’? Si las señales serán vía ‘back-drilled’, ¿Cuál será la longitud más grande posible del directorio? ¿Cuál es el rendimiento deseado (tradicionalmente regresado en pérdida o VSWR) para el conector de prueba? En términos de rendimiento del sistema para un lanzamiento conector que tenga una pérdida de regreso de 20dB o mayor en una frecuencia máxima se puede considerar como buena.

El documento refiere al intentar simplificar el modelo para que podamos compatibilizar específicamente con la vía de apilamiento, asumimos que las pistas y la carga son perfectas y que la línea coaxial también es idónea como línea de transmisión, y en pocas palabras, que todos los elementos no registran pérdidas y que tienen las mismas características de impedancia tal como se muestra en la siguiente imagen:

Secuencia coaxial
Secuencia en pruebas de lanzamiento conector

Pero Molex aclara que esta clase de percepciones suelen terminar en grandes errores, por ejemplo, si alguna pista de la placa no tuviera plano de referencia al salir de la vía y se ignorara cualquier desvío de capacitancia de los pads derivaría en fallas técnicas del sistema. “Sin embargo, las suposiciones permiten una clara visión en el impacto de la vía o del circuito abierto apilado. Podemos observar la impedancia de entrada en combinación en paralelo y la carga”, refiere el documento.

Como se observa en la ilustración, la figura 1 muestra un diagrama sencillo de una línea de transmisión de un lanzamiento conector, y en la figura 2 el circuito abierto donde la impedancia de entrada es de 1 en valor de potencia. El valor 1 es la extensión del ‘stub’, la cual se simplifica.

Ecuaciones coaxial
Orden de ecuaciones para asignación de valores en un sistema de lanzamiento conector

Cuando se realiza el diseño de la placa y se efectúan las ecuaciones correspondientes para la asignación de los valores en un sistema de lanzamiento conector, se pueden tomar en cuenta las siguientes anotaciones matemáticas:

(1) la cotangente de argumento es de gran ayuda para sustituir;

(2) Esto nos ofrece la entrada de impedancia deseada para el ‘stub’ del circuito abierto;

(3) Esta entrada de impedancia está en paralelo con una carga ideal. La entrada de impedancia de la combinación en paralelo;

(4) expresión simplificada de la combinación en paralelo;

(4a) cuando el denominador es racionalizado se multiplica con esta expresión, posteriormente se simplifica y se finaliza con una entrada de impedancia que es la expresión 5. Esta serie de operaciones puede ser implementada de forma sencilla desde una hoja de cálculo.

Para soportar su proposición, Molex utiliza sus conectores de compresión SMA SMA (73251-3480), 2.92mm (73252-0090) y 2.40mm (73387-0020, con varias rutas, materiales PCB y longitudes de ‘stub’ en estándar ANSYS HFSS. Al aplicar una semántica de componentes como los expuestos en este documento técnico, la compañía subraya que existe una “regla de oro” para los usuarios como se muestra en la siguiente columna:

Parámetros lanzamiento conector
Parámetros para longitudes de ‘stub’ en estándar ANSYS HFSS

Molex expone que basándose en los datos compilados, una estimación del ancho de banda máximo de un lanzamiento conector debido al ‘stub’ del circuito abierto, es la frecuencia en que la magnitud de la impedancia (columna Mag Z) atraviesa los 48 ohms para un sistema de 50 ohms. (72 ohms para un sistema de 75 ohm).

En la siguiente tabla, la columna de 48 ohms otorga la frecuencia en GHz y en la columna Mag Z es aproximadamente de 48 ohms. En la misma tabla se muestra el componente RL de 20 dB que da una frecuencia en GHz y en la cual el modelo HFSS regresa con pérdida de 20dB. En el ejemplo de Molex cada modelo de conector y PCB consiste en pistas de 5mm.

“El ‘stub’ del circuito abierto con vía ‘back-drilled’ no debe ser ignorado cuando el ancho de banda del sistema es maximizado. La ‘regla de oro’ expuesta anteriormente parece ser una estimación razonable del límite de ancho de banda impuesta por un ‘stub’ de circuito abierto. Nuevamente, esta estimación es sugerida para aquellos que no utilizan o tienen acceso a herramientas de modelado eléctricas”, puntualiza Molex.

Nokia y NI van por tecnología alterna al 5G

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La compañía de comunicaciones Nokia desarrolla un sistema de comunicación de alta frecuencia milimétrica como opción al futuro protocolo 5G, utilizando módulos LabVIEW y PXI de National Instruments.

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El estándar 5G, considerado la siguiente generación de comunicación para el año 2020, actualmente registra poderosos adeptos dentro de la esfera industrial con compañías que ya trabajan para desarrollar y adaptar esta tecnología a sus productos o servicios, ya que habrá de ofrecer una capacidad de transmisión de datos del tipo futurista.

Nokia y NI van por tecnología alterna al 5G

Para ello ha hecho mancuerna industrial con National Instruments (NI) para utilizar sus herramientas de diseño electrónico con las que intenta recortar su ciclo de investigación y desarrollo (I+D) para comunicaciones alternas al acceso de radio 5G.

“Nuestro sistema ‘5G Proof -of –Concept’ se implementará utilizando LabVIEW y módulos de banda base PXI de NI, que es el sistema experimental del estado del arte para la creación rápida de prototipos de interfaz aérea 5G disponibles en la actualidad”, dijo Lauri Oksanen, vicepresidente de investigación y tecnología de Nokia.

“Estamos encantados de trabajar con Nokia en este y otros proyectos que impliquen investigaciones inalámbricas”, dijo Eric Starkloff, vicepresidente ejecutivo de ventas y marketing globales de NI. “Nuestra plataforma definida por software basada en LabVIEW y PXI resulta ideal para la investigación y creación de prototipos de estándares como 5G.”, añadió en el breve comunicado de prensa de NI.

Por su parte, un reporte del diario The Times of India, informa que Nokia no irá solo en este proyecto, pues también se ha invitado a la compañía NTT Docomo, que también usará tecnología de NI para conseguir la estandarización de la propuesta de Nokia sobre comunicaciones de onda milimétrica.

Comunicación 5G
La propuesta de Nokia es innovar con National Instruments en el plano  de las comunicaciones 5G.

Como objetivo se han propuesta incluir una mayor garantía de estabilidad de transmisión de datos que va desde los 100 MBps, a fin de que los operadores de servicios sean respaldados por celdas que registren una latencia menor a 10.

“La expansión de nuestra cooperación con NTT Docomo en tecnología de radio 5G es un importante paso hacia la definición de las futuras redes móviles”, añadió Hossein Moiin, vicepresidente ejecutivo y jefe de tecnología para la división de Redes de Nokia.

Pero en el caso de National Instruments, ha mostrado ser una firma clave en el desarrollo de las comunicaciones 5G, ya que no solo con Nokia ha emprendido relaciones industriales para innovar en este campo, ya que diversos grupos científicos se han acercado a esta compañía atraídos por su variedad de soluciones en diseño, especialmente las últimas versiones del LabVIEW.

Uno de los factores que mantienen esta plataforma de desarrollo electrónico de NI es probablemente su compatibilidad con radio definido por software (SDR) lo que al parecer reduce los ciclos de trabajo de quienes crear nuevos sistemas

Diseñan detector radiactivo de bolsillo

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Científicos de la Universidad Estatal de Oregon crearon un pequeño detector portátil de radiactividad que analiza los riesgos circundantes y provee información a las personas sobre los grados de exposición y el tipo de radiación.

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Investigadores de la Universidad Estatal de Oregon presentaron un dispositivo portátil de bajo costo que al parecer detecta las ondas radiactivas circundantes y que pretende ofrecer a las personas un mejor entendimiento sobre estas energías invisibles al ojo humano.

Diseñan detector radiactivo de bolsillo

Los científicos afirmaron en un comunicado de prensa que el pequeño aparato fue diseñado con materiales que permiten decrecer su precio para el público, de tal manera que puede pudiera ser comercializado en aproximadamente 150 dólares.

Este dispositivo lleva por nombre “MiniSpec” y en base con sus diseñadores tiene la capacidad de identificar cualquier campo electromagnético en el medio ambiente y la facultad de informar de qué clase es, su intensidad y si representa riesgos a la salud.

De acuerdo al reporte, el proyecto inició como parte del temor que la sociedad ha cultivado con respecto a los accidentes nucleares, como el ocurrido el 2011 en la ciudad de Fukushima, Japón, donde los residentes de esta localidad fueron advertidos sobre los altos niveles de radiactividad a la que estaban expuestos debido a la central atómica hallada a pocos kilómetros, que prácticamente contaminó el agua que bebían, el alimento consumían.

Debido a que los dispositivos comerciales especializados en la medición de estas energías son costosos y difíciles para llevar en los bolsillos, los académicos de la OSU se dieron a la tarea de crear un instrumento con todos los beneficios de la portabilidad, pero teniendo como objetivo un precio razonable para las personas, principalmente para aquellas que viven en sitios altamente proclives a la presencia radiactiva.

Detector MiniSpec

Detector MiniSpec

El informe aclara que el sistema se encuentra en fase de prototipo tecnológico, pero el costo que sugirieron será posiblemente el que se establecerá al momento de que sea lanzado al mercado.

Sus desarrolladores señalan que el dispositivo no solamente ayuda a detectar las fuentes de radiación circundantes, también provee información útil sobre estas fuerzas, creando un instrumento educativo para quienes desean comprenderlas mejor.

“Con un dispositivo como este, las personas serán más capaces de comprender y examinar el entorno en donde viven”, explicó en el comunicado Abi Farsoni, profesor asociado de Ingeniería Nuclear en la Universidad Estatal de Oregon. “La radiación es una parte natural de nuestras vidas que muchas personas no entienden, pero en algunos casos también hay necesidad de medirla acertadamente en caso de haber riesgos a la salud; Esta tecnología logrará ambos objetivos”, dijo.

Presumiblemente el nuevo sistema resulta más acertado y eficiente que otros aparatos de medición de radiactividad, que son por supuesto más caros, por lo que resaltaron que una vez puesto a la venta servirá para propósitos de investigación científica, tratamiento médico, instrumentación de apoyo a protección civil, herramental de laboratorio e industrial y particular, para que cualquier persona tenga acceso al mismo.

En términos industriales, el aparato es un espectrómetro de rayos Gama, con lo cual no solo puede medir la intensidad de la radiación, sino también identificar el tipo de radionúclido que está siendo generado, y por esta razón sus diseñadores lo han considerado como más eficaz que el propio contador Geiger, debido a que este último suministra información mínima sobre presencia o niveles de radiación.

Alcance radiación

Alcance de la radiación.

“El incidente en Fikushima nos hizo darnos cuenta que muchas personas quisieron, pero no pudieron comprar una tecnología simple para que les informara si el ambiente, alimento o agua que consumían era saludable. Este sistema portátil, que es más pequeño que una bola de golf, puede hacer eso y también tener conectividad inalámbrica, de tal forma que puede utilizarse desde un equipo con conexión a Internet”, añadió Farsoni.

El prototipo involucró diseño de electrónica digital que suministró lo necesario para miniaturiar el sistema de medición, extender su durabilidad, mejorar la operatividad a temperatura ambiente, aumentar su resolución y decrecer el consumo de energía, así como reducir su peso a ultra liviano.

“Hay muchas confusiones por parte de las personas sobre la radiactividad y la radiación natural, y la tecnología de nuestro dispositivo podría ayudar a aclarar algunas de esas dudas. Algunas veces también hay preocupaciones verdaderas, así que queremos que la tecnología sea muy simple y económica fin de que cualquiera pueda adquirirla y utilizarla”, agregó el líder del proyecto, Abi Farsoni.

Entre los objetivos a mediano plazo por parte de los investigadores de la OSU se encuentra el desarrollo de una serie exclusiva de dispositivos de medición para necesidades específicas, por ejemplo, para el hogar, sistemas de lectura de gas o filtración de otros químicos volátiles que despidan estructuras como rocas, canteras, cimientos o paredes, lo que en muchas ocasiones deriva en accidentes domésticos al contacto con energía eléctrica.

Tektronix obsequia ‘Apps’ Android para osciloscopios

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El fabricante de equipo de medición y pruebas, dio a conocer tres nuevas aplicaciones (Apps) compatibles con Android que pueden ser descargadas de manera gratuita en smartphones y tabletas para monitorear, analizar y recibir de eventos de forma remota usando la gama de Osciloscopios de la firma.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Observando el incremento que ha registrado en los últimos años el sistema operativo Android en términos de implementación para sistemas de cómputo y PDAs, Tektronix presentó tres nuevas aplicaciones (Apps) de descarga gratuita para monitorear y controlar remotamente sus osciloscopios utilizando sus smartphones.

Tektronix Apps Android
Tektronix Apps Android

De acuerdo al comunicado de prensa vertido en su canal de noticias por Internet, Tektronix señala que ante el aumento en el uso del sistema operativo Android sobre dispositivos electrónicos portátiles, principalmente celulares inteligentes o smartphones, la adición de nuevas funciones en sus osciloscopios con conexión a redes, incrementará los niveles de comodidad para los ingenieros encargados de ejecutar pruebas de sistemas, ya que parte de sus actividades como son monitoreo o recepción de notificación de eventos, podrán ser realizadas remotamente.

Tektronix Apps Android
Tektronix Apps Android

“Con esas aplicaciones, estamos tomando ventaja de la apabullante popularidad de los smarphones y las tabletas dentro de la comunidad de ingenieros con el objeto de ofrecer a nuestros clientes mayor flexibilidad y conveniencia en la manera de cómo ellos utilizan sus osciloscopios”, comentó Mike Flaherty, Gerente General de la división de Osciloscopios de Tektronix. “En el mundo actual, los ingenieros a menudo trabajan con múltiples proyectos y sin hacer uso de lujos. Estas primeras aplicaciones indican el camino hacia un compendio completo de aplicaciones que ayudarán a los ingenieros y técnicos a permanecer producticos mientras se encuentren en carretera, durante reuniones o esperando la línea del supermercado. Vemos oportunidades considerables con la movilidad para ayudar a nuestros clientes a mejorar su productividad diaria.”, puntualizó.

Las aplicaciones (Apps)

Las aplicaciones (Apps) se encuentran disponibles para su descarga de manera gratuita desde la tienda en línea Google Play, y a continuación se describen cada una de los programas de Tektronix:

Tektronix Oscillo Connect.-Una vez emparejado con un osciloscopio a través de la web, esta aplicación se puede utilizar para controlar de forma remota las formas de onda y mediciones desde un smartphone. Se pueden especificar canales y mediciones de manera individual y al mismo tiempo controles tales como Run / Stop y único, por mencionar algunos. Además, la posición y la escala de formas de onda se pueden hacer localmente desde el Smartphone de forma independiente del osciloscopio. Esta aplicación puede ser descargada desde el siguiente enlace: https://play.google.com/store/apps/details?id=tektronix.oscillo.connect&feature=search_result

Oscillo Connect
Oscillo Connect

Tektronix Oscillo Analizer.-Para ayudar a los ingenieros en aumentar su productividad, mientras se encuentran fuera de su estación de trabajo o en la calle, la aplicación Analyzer permite a los usuarios ver archivos CSV Tektronix apoyados de formas de onda y ejecutar mediciones en las formas de onda cargadas. Una vez que los archivos .CSV se cargan en la tarjeta de memoria de un dispositivo Android, las formas de onda se pueden ver en la comodidad del usuario con funciones de zoom y desplazamiento. La longitud de registro máxima admitida es de 100K. La aplicación se puede descargar aquí: https://play.google.com/store/apps/details?id=tek.Androidscope.UI&feature=search_result

Oscillo Analizer
Oscillo Analizer

Tektronix Oscillo Triggevent.- Para aquellas aplicaciones que involucran pruebas de larga duración, los ingenieros ya no tienen que esperar o verificar periódicamente el estado de su osciloscopio. En lugar de eso, la aplicación Triggevent permite que el usuario reciba notificaciones directamente en su dispositivo Android -ya sea su tableta o smpartphone- acerca de un evento predefinido, tal como una condición de fallo o si la medición excede los límites. La aplicación se puede descargar aquí: https://play.google.com/store/apps/details?id=tek.trigger.app&feature=search_result

Oscillo Triggevent
Oscillo Triggevent

Los grandes retos de medir en GaN

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Las fases de análisis para sistemas basados en Nitruro de Galio (GaN) se vuelven un gran reto para los ingenieros desarrolladores que utilizan este material, pues cuenta con múltiples beneficios para diseño de aplicaciones electrónicas, sin embargo existen barreras que batir en términos de mediciones y pruebas.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

La potencia es uno de los tópicos técnicos más atractivos y estudiados en el segmento de diseño electrónico, inclusive sus fases de medición y prueba. Y una de las razones que justifican la popularidad de la potencia en los sistemas electrónicos dentro de la industria electrónica, es precisamente la gran demanda que existe por parte de los consumidores finales de mayor rendimiento, eficiencia y por consiguiente mayor duración en las baterías para aquellas aplicaciones portátiles.

Nitruro de Galio GaN

Además de estas necesidades en términos de mayor rendimiento, también los usuarios desean que sus dispositivos electrónicos sean más amigables con el medio ambiente a fin de que también sus recibos de suministro eléctrico no sean tan altos, y ante esta presión, los ingenieros se han visto obligados a encontrar nuevas alternativas de sustancias bases para el diseño de nuevos semiconductores, y al tratar de hallar una opción más eficiente que no fuera Silicio, identificaron una aleación binaria que permite crear circuitos integrados aún más potentes que aquellos basados en (Si).

Se trata del Nitruro de Galio (GaN) que es una miscelánea de semiconductores del III/V con una banda prohibida directa que se ha utilizado en LEDs (diodos emisores de luz) desde los años 90s. Sin embargo, al ver su funcionalidad en el sector de iluminación, los ingenieros decidieron adaptarlo al desarrollo de otros semiconductores, como módulos sensoriales, microcontroladores y hasta procesadores de datos, pues su amplia banda prohibida en términos químicos, le brindan propiedades especiales que derivan en mejores beneficios para aplicaciones de optoelectrónica, sistemas de potencia y de alta frecuencia, por mencionar algunos.

Si bien la implementación de este nuevo material base de nuevos semiconductores está al alza, existen implicaciones con los cuales los expertos desarrolladores deben afrontar y resolver, tal es el caso de las fases de medición, en donde los instrumentos actualmente disponibles en el mercado, resultan desacordes pues legítimamente éstos están fabricados para trabajar exclusivamente con dispositivos basados en Silicio y no con GaN.

Nitruro de Galio GaN

Algunas de las necesidades identificadas en los semiconductores de alta potencia para instrumentos de medición y pruebas, son entre otros, mayor capacidad para caracterizar y soportar altos rangos de voltajes y picos corrientes. Además, la posibilidad de arrojar los resultados sobre posibles fugas de energía, lo que para los sistemas basados en GaN no es ajeno, pues al registrar mayores niveles de rendimiento en comparación con las del Silicio, se convierten en un requerimiento imprescindible.

Cuando los dispositivos electrónicos se encuentran encendidos, deben pasar a través de decenas de cientos de amperios con la mínima pérdida, mientras que cuando se encuentran apagados deben ser capaces de bloquear miles unidades voltaicas con el mínimo de fuga de energía, para lo cual deben mostrarlo mediante las pruebas.

Nitruro de Galio GaN

Por ejemplo, después de 30 años, el desarrollo de componentes MOSFET basados en Silicio ha develado ciertas limitaciones en cuanto a sus capacidades, sin embargo también existen avances en el estudio del Silicio pero a su vez a través de estas líneas de investigación se ha demostrado algunas implicaciones sobre contras en el uso de este material para los fabricantes de dispositivos semiconductores relacionadas con el costo de desarrollo de los mismos.

Por esta razón, el GaN entra a escena como un material alterno para el diseño electrónico de dispositivos semiconductores para lo cual ha demostrado ofrecer ciclos menores de desarrollo y el decrecimiento de inversión para las compañías en términos de manufactura.

Los últimos estudios demuestran que los dispositivos elaborados con GaN cuentan con mayor densidad, flexibilidad para miniaturización, mejoras en rendimiento térmico, respuesta a frecuencias más altas, bajos niveles de fugas energéticas y una resistencia inferior en estado activo en comparación con aquellos basados en Silicio, con lo cual, de manera general se incrementa su nivel de operatividad.

Cabe mencionar que la velocidad es una de las características inherentes al uso del GaN en circuitos electrónicos, que ofrece mayores velocidades y por tales razones, las compañías que participan en el desarrollo de equipo de medición y pruebas, se han dado a la tarea de crear sistema herramientas que sean más sensibles a las mediciones de energía, y con esto se vuelve un reto,importante en la caracterización de esos nuevos sistemas a bajos niveles de corriente.

Nitruro de Galio GaN

Y es que ante tal capacidad del GaN en términos de aplicación electrónica -ajena hasta hace años a la comprensión científica y sus alcances- los sistemas basados en este material requieren equipos especiales de análisis y validación. Por ejemplo, para un osciloscopio, el trabajar con sistemas GaN significaría mayor ancho de banda y sensibilidad.

En cuanto a la caracterización y validación, algunas soluciones personalizadas están dirigidas a integrar fuentes de poder con instrumentos de medición comunes, y en consecuencia no logran conferir el voltaje bajo necesario para realizar la caracterización en dispositivos con materiales base como el GaN.

Nitruro de Galio GaN

El sustrato base GaN para la nueva era de electrónica, se acompaña de diversos beneficios, tanto para los fabricantes en términos de ahorro de capital, como para los consumidores finales, con dispositivos más potentes y ultra eficientes.

En dispositivos con un solo cuadrante, los suministros de energía no pueden ser adaptados a niveles más bajos, y requieren segundos importantes para la carga de capacitancia durante la fase de análisis y esto conllevaría a un proceso lento de validación, y en el peor de los casos, llega a impactar la producción y el lanzamiento de los productos de las compañías.

Además, en muchos casos la potencia en necesaria para soportar los niveles de caracterización solicitados por los sistemas desarrollados con materiales no comunes y las compañías deciden robustecer su equipo de ingeniería de pruebas para soportar tales requerimientos técnicos. Aunque las plataformas ATE son aplicaciones destinadas a la fase de análisis en procesos de semi-producción, sus costos y falta de niveles de caracterización, aunado a capacidades limitadas de medición de corriente, los hacen imprácticos para tareas de Investigación y Desarrollo y desarrollo de sistemas QA/FA.

Nitruro de Galio GaN

El breve estatus mencionado en este artículo, permite crear una perspectiva sobre el mercado de herramientas de medición y pruebas para dispositivos electrónicos basados en materiales no comunes como el Silicio, y ante la aparición de otros materiales como el GaN, las estimaciones comerciales para este mercado son alentadoras.

Para darse una idea, diversas empresas de consultoría industrial como IMS Research, han dedicado ciertos estudios sectoriales para monitorear el comportamiento comercial de este segmento, y entre sus previsiones se indica que en el período del 2011 a 2021, el sector habrá crecido exponencialmente y representará un mercado de mil millones de dólares.

Algunas de las áreas involucradas serán inversores solares, componentes motrices para los automóviles, motores industriales y dispositivos semiconductores varios.

Cómo elegir el sensor de medición apropiado

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La compañía National Instruments dispuso un artículo técnico en su sitio Web para orientar a la comunidad de desarrolladores sobre el tipo de sensor a utilizar en un proyecto específico.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Dentro de la gran variedad de módulos sensoriales que existen actualmente en el mercado, el trabajo que envuelve su selección por parte de los ingenieros en términos de eficiencia energética, rendimiento, dimensiones, composición estructural, configuración electrónica y disponibilidad, por mencionar algunos, se vuelve una verdadera odisea al momento de adquirirlos.

Por esta razón, el fabricante de herramientas de desarrollo National Instruments ha publicado en su portal de Internet un artículo técnico para orientar a los profesionales de la industria sobre qué factores tomar en cuenta al momento de iniciar la selección de un sensor.

El artículo se titula “Cómo Elegir el Sensor Apropiado para tu Sistema de Medición” y en éste se categoriza y compara toda la gama actual de los sensores en el mercado, desde los más comunes hasta los más equipados para labores de análisis y medición.  El artículo señala primeramente que la variedad de los sensores se divide dependiendo de la agrupación a la que forman parte como: Temperatura, Tensión, Sonido, Vibración, Posicionamiento y Desplazamiento, Presión y Fuerza.

En cada una de estas agrupaciones de dispositivos es importante conocer cuál es realmente su función y por consiguiente sus propias características técnicas a fin de aplicarlos correctamente en nuestro sistema de medición.

Temperatura

El artículo refiere que la mayoría de los sensores para medición de temperatura son termopares, termistores, detectores resistentes de temperatura (RTDs por sus siglas en inglés) y sensores de fibra óptica. Mientras los sensores sean más especializados o complejos, entonces su demanda automáticamente se dispara.
En la siguiente tabla se muestra una comparativa de los sensores comunes de temperatura:

Se indica que los termopares resultan ser los más populares entre la comunidad de ingenieros, pues son efectivos en aquellas aplicaciones que requieren de un alto rango de temperatura. Su costo promedio se encuentra entre 1 dólar y 50 dólares, y su respuesta se mide en tan solo unas fracciones de segundo. Debido a las propiedades del material y otros factores, la precisión de temperatura es menor a 1 °C.

RTDs

Los RTDs son otros de los sensores conocidos en la industria de análisis y medición, y en comparación con los termopares, tienen la capacidad de mantener una estable lectura de la temperatura por años. Además los RTDs poseen una dimensión inferior y un rango significativo (-200 a 500 °C), sin embargo su tiempo de respuesta es más lento (2.5 segundos a 10 segundos).

Regularmente los sensores RTDs son utilizados de manera primaria para realizar mediciones precisas de temperatura (±1.9 %) integradas a aplicaciones para las cuales el tiempo no es un factor crítico. Su precio oscila entre los 25 y 1000 dólares según el modelo y la composición tecnológica del mismo.

Termistores

Los termistores son sensores resistivos de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un dispositivo semiconductor con el factor térmico resultante.
Existen dos tipos de termistores: NTC y PTC, coeficiente térmico de temperatura negativo y positivo, respectivamente.

Estos dispositivos tienen un rango menor de efectividad térmica (-90 to 130 °C) y en cuanto a la precisión de sus lecturas, éstas se ubican entre (±.05 °C). No obstante, tienen un pequeño detalle a considerar: resultan frágiles a comparación de otros sensores como los RTDs. Su precio oscila entre los 2 y los 10 dólares.

Fibra Óptica

Uno de los sensores considerados como elementos sobresalientes en cuestión de composición tecnológica y buena operatividad, son los sensores de fibra óptica, los cuales resultan más que apropiados para generar lecturas y análisis de temperaturas en ambientes que son incluso contaminantes o bien con niveles de interferencia electromagnética, éste último factor un fenómeno que para otros sensores puede traer como consecuencia lecturas erróneas o imprecisas.

Los sensores de temperatura son no-conductivos, eléctricamente pasivos, inmunes a la interferencia electromagnética (EMI), al ruido y tienen la capacidad de transmitir datos en base a distancias con poca o nada de pérdida de señal.

Tension

Los sensores de tensión como su nombre lo indica miden la tensión de una estructura, generalmente en base a un medidor de tensión resistivo. Estas resistencias planas están por lo general unidas a una superficie que puede ser flexible.

Un caso de uso de calibradores de tensión resistivo es la prueba de estructura de las alas de un avión. Los calibradores de tensión pueden medir giros muy pequeños, curvas y tiros de las superficies. Cuando más de un medidor de tensión de resistencia se conecta con otro se crea un puente y se inicia entonces el análisis de la tensión.

Los sensores de tensión tienden a arrojar mediciones más sensibles, tal es el caso de los que se hallan en los medidores de presión. En caso de que el objetivo del ingeniero desarrollador sea crear un circuito de puenteo Wheatstone, entonces se pueden utilizar aproximadamente cuatro sensores de tensión con la siguiente configuración: dos activos, uno de puente y un medidor de deformación activo. Con esta configuración, las lecturas son más efectivas y precisas.

El artículo reconoce que estos sensores son susceptibles a la variación térmica, tensión flexible y tensión axial, lo que en términos de precisión puede arrojar falsos positivos sin el uso de otros calibradores de tensión resistivos.

El documento proporcionado por NI además encierra información detallada sobre otras propiedades técnicas de cada una agrupación de sensores incluyendo los sensores de sonido, de vibración, de posicionamiento y desplazamiento, de presión y de fuerza.

Cada sección arroja información complementaria como tabla de comparación, datos actualizados de precios y demanda en el mercado, ejemplos técnicos de aplicación, composición estructural y por supuesto consejos prácticos para cada una de tales agrupaciones de sensores.

Para descargar el archivo completo en formato PDF desde el sitio de Internet de National Instruments puede puede hacer clic aquí.

Sensor detecta rastros de explosivos inalámbricamente

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Un avanzado sensor de bajo costo diseñado por técnicos del Instituto de Tecnología de Georgia es capaz de identificar huellas de materiales bases para explosivos de una manera remota.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Científicos del Instituto de Tecnología de Georgia, en Estados Unidos presentaron el prototipo de un novedoso sensor inalámbrico capaz de detectar indicios de materiales químicos bases utilizados para la fabricación de explosivos.

Lo destacable de este desarrollo es que es la primera vez que un dispositivo semiconductor con características inalámbricas realiza la función de detección impresa de materiales primarios para explosivos y plasmarlos sirviéndose de una tecnología convencional de impresión.

En el portal de Internet del centro académico se recoge un informe técnico sobre el logro que los investigadores obtuvieron.

De manera primaria se justifica el prototipo ante la necesidad que existe en el sector militar y de inteligencia a nivel mundial para tecnología que coadyuve en sus operaciones de rastreo y prevención de actos terroristas, específicamente en operaciones de la milicia norteamericana en otros países del medio oriente donde los soldados son blancos vulnerables de las bombas elaboradas casera y profesionalmente por los rebeldes, tales como aquellas que son manufacturadas con TNT (Trinitrotolueno).

El funcionamiento del sensor es notable, ya que incorpora una antena que puede ser impresa en material tipo papel utilizando una tecnología de inyección de tinta tradicional, con lo cual alcanza niveles increíbles de portabilidad.

Debido a las técnicas con las que fue diseñado el sensor, uno de los propósitos bases de este proyecto ha sido el consumo de energía, por lo que en base a las declaraciones de los investigadores, el componente registra niveles mínimos de alimentación energética, con lo cual también suma puntuación en su análisis industrial de factibilidad de uso y aplicación.

Puede alcanzar varios días en uso incorporando delgadas baterías y los detalles de su película a base de materiales poliméricos están dirigidos a especializarse en la detección de los elementos mayormente utilizados para la creación de explosivos: TNT y Amoníaco.

El grupo técnico explicó que los avances en el diseño del sensor fueron publicados en enero del 2010 en el Journal Sensors and Actuarors B: Chemical y subsidiado parcialmente por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos.

La Universidad informó que fueron dos los modelos de sensores creados por el equipo de científicos liderados por los investigadores Krishna Naishadham y Xiaojuan “Judy” Song, uno con capacidades exclusivas para explosivos derivados del TNT y otro para el Amoníaco, otro de los elementos ordinariamente utilizados en la manufactura de sistemas explosivos.

La cantidad química de detección por parte del sensor para el Amoníaco se ubica en aproximadamente 5 fracciones por millón 5/1000,000 y los resultados recolectados por el dispositivo, son posteriormente enviados a través de su sistema de antena incorporado reconociendo si existen rastros de estos elementos mediante alertas.

“Los explosivos son un problema muy apremiante. Mucho personal militar y civiles están perdiendo sus vidas”, comentó al respecto Krishna Naishadham, científico en jefe del proyecto en el Georgia Technology Institute. “Los sensores que se utilizan son costosos o requieren de entrenamiento especializado. Nosotros tuvimos la idea de producir algo de bajo costo, de tal manera que pudiera expandir en el mercado”.

Krishna Naishadham (izquierda) y Xiaojuan “Judy” Song muestran los dos prototipos de sensores inalámbricos, uno para la detección del TNT y otro para el Amoníaco (Foto: Georgia Tech)

Los sensores pueden potencialmente detectar una de las dos sustancias en un radio de aproximadamente 20 metros, una distancia promedio en la que las personas se encuentran mayormente expuestas al peligro.

Sin embargo, no sólo en el campo de batalla o en zonas hostiles con actividad de inteligencia policial se pueden usar los componentes, sino que también en los sistemas de revisión aduanal, pues sus características permitirían en un momento dado la creación de sistemas de detección de contenedores de carga en terminales de transportación, aeropuertos o puntos de chequeo marítimos y ferroviarios, por mencionar algunos.

De acuerdo al comunicado, el canal de referencia de estos circuitos reduce las respuestas ante interacciones no específicas como factores de temperatura y movimiento mecánico. Durante el análisis de la recolección de los sensores, los analistas de la muestra usaron un interferómetro de dos canales en donde tomaron ligeramente contenido químico inherente al Trinitrotolueno y fueron capaces de resolver si el material identificado era de riesgo potencial a explosión.

Al final, un sistema guiador de ondas porta los rayos de luz del sensor y al combinarse con los canales de referencia producen un patrón de interferencia. A partir de este patrón alternador de ondas claras u obscuras se genera una imagen en un detector simple CCD.

Al aplicar una operación matemática basada en la Transformada de Fourier, los investigadores pueden determinar el grado en que los patrones de franjas están fuera o dentro del rango, operación que se conoce como cambio de fase, y en este cambio de fase indica la cantidad de TNT absorbido en la película polimérica.

“Es un verdadero reto el desarrollar una superficie de película química que fuese reversible, lo que significa que una vez que la sustancia de análisis se retira, el sistema se recupera y está listo para el siguiente evento de detección”, comentó por su parte Daniel P. Campbell, otro de los investigadores involucrados en el proyecto. “Vamos a continuar trabajando en la creación de la química 100% reversible que suministre una medición de tiempo real con pasos no adicional o re-agentes consumibles”, detalló.

Finalmente se precisó que los prototipos sensoriales inalámbricos serán próximamente presentados con mejorías y adaptaciones para ser aplicados en otras condiciones como en la detección de gases, por ejemplo en los hospitales, en donde se podrán usar para crear sistemas de detección de contaminación o contagio biológico con las apropiados métodos químicos de impresión sobre la película polimérica interna y con la implementación debida de nanotubos de Carbono para su identificación.

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