Diseño de una nariz electrónica para la detección de minas
En este trabajo se realiza las investigaciones necesarias para el desarrollo de una nariz electrónica para la detección de minas antipersonas. Para esto se investiga acerca de las minas antipersonas artesanales en Colombia y el estado del arte de las narices electrónicas. Posterior a esto, con toda...
- Autores:
-
Zapata Cardona , Miguel Ángel
Romero Zalazar, Juan Camilo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
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https://hdl.handle.net/11059/14870
- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines::621 - Física aplicada
Ingenieria de detección
Detección de minas
Sensores electrónicos
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Phyton
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En este trabajo se realiza las investigaciones necesarias para el desarrollo de una nariz electrónica para la detección de minas antipersonas. Para esto se investiga acerca de las minas antipersonas artesanales en Colombia y el estado del arte de las narices electrónicas. Posterior a esto, con toda la información recopilada acerca del tema, se realiza el diseño mecánico, electrónico y de software de la nariz electrónica. Se realizó el diseño mecánico utilizando el software di diseño 3D Inventor y se realizó el diseño de software desarrollando un código capaz de analizar e identificar patrones utilizando el lenguaje de programación Python. |
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[1] Universidad Nacional de Colombia, «Desarrollo para detección de minas antipersona en Colombia,» 28 10 2015. [En línea]. Available: https://minas.medellin.unal.edu.co/noticias/facultad/427-desarrollo-para-deteccion-de minas-antipersona-en-colombia. [2] J. Ortega, «Una 'nariz electrónica' para detectar explosivos,» 14 04 2009. [En línea]. Available: https://www.elmundo.es/elmundo/2009/04/13/ciencia/1239649264.html. [3] Centro Nacional de Memoria Histórica, LA GUERRA ESCONDIDA: MINAS ANTIPERSONAL Y REMANENTES EXPLOSIVOS EN COLOMBIA, Bogotá, 2017. [4] Superintendencia de Industria y Comercio, «issu,» 11 2014. [En línea]. Available: https://issuu.com/quioscosic/docs/boletin_nanosesores_final_dic_11_de. [Último acceso: 10 2022]. [5] Sputnik, «Sputnik,» 12 07 2016. [En línea]. Available: https://sputniknews.lat/20160712/drones-Colombia-desminado-1061834542.html. [Último acceso: 10 2022]. [6] J. C. M. Guzmán, «Nuevo radar detecta minas antipersona con mayor eficacia,» Periódico UNAL, 26 01 2018. [7] H. S. Coley, Análisis de la detección de minas mediante la técnica GPR (GROUND PENETRATING RADAR), Bogotá, 2017. [8] J. A. V. C. D. Y. l. r. k. B. C. A. C. R. H. I. F. G. J. C. E. T. S. E. B. S. E. R. O. P. S. G. S. M. s. k. &. p. c. (. f. E McFeeVíctor C., «Detectos de minas multisensor montado en vehiculos» [9] S. M Khanna, F. Paquet, R. G. y J. S. Seregelyi, «Un detector de minas terrestres con un iluminador de microondas de alta potencia y un detector de infrarrojos». América Patente 414,062, 1999. [10 ] S. Kilkis, «Método y aparato para plataforma de limpieza de minas terrestres pilotada a distancia con múltiples medios de detección.». América Patente 130,100, 2005 [11 ] G. Stolarczyk y L. Stolarczyk, «Radar de detección y generación de imágenes de penetración terrestre». América Patente 820,498, 2001. [12 ] J. M. V. ROUCO, «Vehículo terrestre no tripulado para la detección y geo-localización de artefactos situados en superficie o enterrados». Europa Patente ES201630749A, 2016. [13 ] B. GÓNZALEZ VALDÉS, Y. ÁLVAREZ LÓPEZ, A. ARBOLEYA ARBOLEYA, Y. RODRÍGUEZ VAQUEIRO, M. GARCÍA FERNÁNDEZ, F. LAS-HERAS ANDRÉS y A. GARCIA PINO, « Sistema aerotransportado y métodos para la detección, localización y obtención de imágenes de objetos enterrados y la caracterización de la composición del subsuelo». Europa Patente ES201600073A, 2017 [14 ] R. Colorado Peralta y J. M. Rivera, «La química del olor,» Universidad Veracruzana, [En línea]. Available: https://www.uv.mx/cienciauv/blog/quimicadelolor/. [15 ] A. Figueroba, «Sistema olfativo: recepción, transducción y vías cerebrales,» 03 06 2017. [En línea]. Available: https://psicologiaymente.com/neurociencias/sistema-olfativo. [16 ] M. C. QUICAZÁN S, A. C. DÍAZ M y C. M. ZULUAGA D., «LA NARIZ ELECTRÓNICA, UNA NOVEDOSA,» Medellín, 2011. [17 ] I. Moreno, R. Caballero , R. Galán , F. Matía y A. Jiménez, «La Nariz Electrónica: Estado del Arte,» Madrid, España, 2009. [18 ] T. l. d. reservados, «Diseño de sistemas de olfato electrónico». [19 ] I. Moreno y J. Serracín, «Matriz de sensores: fundamento de la nariz electrónica,» Madrid, España. [20 ] J. Mayné, «Sensores, Acondicionadores y Procesadores de señal,» SILICA An Avnet Division, 2003. |
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Quintero Vallejo, Hernán AlbertoZapata Cardona , Miguel ÁngelRomero Zalazar, Juan Camilo2023-11-22T21:07:57Z2023-11-22T21:07:57Z2023En este trabajo se realiza las investigaciones necesarias para el desarrollo de una nariz electrónica para la detección de minas antipersonas. Para esto se investiga acerca de las minas antipersonas artesanales en Colombia y el estado del arte de las narices electrónicas. Posterior a esto, con toda la información recopilada acerca del tema, se realiza el diseño mecánico, electrónico y de software de la nariz electrónica. Se realizó el diseño mecánico utilizando el software di diseño 3D Inventor y se realizó el diseño de software desarrollando un código capaz de analizar e identificar patrones utilizando el lenguaje de programación Python.In this work, the necessary research is carried out for the development of an electronic nose for the detection of anti-personnel mines. For this, research is carried out on artisanal anti-personnel mines in Colombia and the state of the art of electronic noses. After this, with all the information collected about the subject, the mechanical, electronic and software design of the electronic nose is carried out. The mechanical design was carried out using the 3D design software Inventor and the software design was carried out by developing a code capable of analyzing and identifying patterns using the Python programming language.PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a)TABLA DE CONTENIDO 1 LISTA DE FIGURAS.................................................................................................. 4 2 LISTA DE TABLAS.................................................................................................... 6 3 INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 2 4 ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 4 4.1 Métodos de detección de mina u objetos enterrados .......................................... 4 4.1.1 En Colombia................................................................................................. 4 4.1.2 Resto del mundo........................................................................................... 5 5 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA .............................................................................. 8 6 MARCO CONCEPTUAL........................................................................................... 9 6.1 Minas antipersonal .............................................................................................. 9 6.2 Tipos de minas ..................................................................................................... 9 6.3 Olor ...................................................................................................................... 9 6.3.1 Compuestos con oxigeno ............................................................................ 10 6.3.2 Compuestos con nitrógeno......................................................................... 10 6.3.3 Compuestos de azufre ................................................................................ 10 6.4 Olfato humano ................................................................................................... 10 6.4.1 Los receptores olfativos.............................................................................. 11 6.4.2 Transducción de la información ................................................................ 12 6.5 Nariz electrónica ................................................................................................ 12 6.5.1 Módulo Químico......................................................................................... 14 6.5.1.1 Sistema de muestreo ............................................................................. 14 6.5.1.2 Sistema de detección ............................................................................. 14 6.5.2 Módulo Electrónico.................................................................................... 15 6.5.2.1 Acondicionamiento ............................................................................... 15 6.5.2.1.1 Microcontroladores .......................................................................... 17 6.5.2.1.2 DSP.................................................................................................... 17 6.5.2.2 Procesamiento de la señal ..................................................................... 17 6.5.3 Módulo de software.................................................................................... 18 6.6 Sensores.............................................................................................................. 19 7 DISEÑO MECÁNICO .............................................................................................. 21 7.1 Pautas del diseño................................................................................................ 21 7.2 Material de construcción ................................................................................... 21 7.3 Diseño del prototipo en Inventor....................................................................... 21 8 DISEÑO ELECTRÓNICO ....................................................................................... 25 8.1 Selección de sensores ......................................................................................... 25 8.2 Acondicionamiento de la señal de los sensores ................................................. 26 8.3 Selección del ventilador ..................................................................................... 27 8.4 Selección del controlador................................................................................... 29 8.5 Selección de la fuente ......................................................................................... 32 8.6 Regulador de voltaje para alimentar la matriz de sensores y la Raspberry PI 4 34 9 DISEÑO DE SOFTWARE........................................................................................ 35 9.1 Configuración de la Raspberry PI 4 ................................................................. 35 9.2 Lectura de las señales del módulo MCP3008.................................................... 36 9.3 Preprocesamiento de los datos .......................................................................... 37 9.4 Algoritmo de análisis de patrones..................................................................... 37 10 PRESENTACIÓN DEL DISEÑO............................................................................. 38 11 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................ 39 12 PRESUPUESTO........................................................................................................ 43 13 CONCLUSIONES ..................................................................................................... 44 14 RECOMENDACIONES ........................................................................................... 45 15 Bibliografía ................................................................................................................ 46 16 ANEXOS.................................................................................................................... 5056 Páginasapplication/pdfUniversidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homehttps://hdl.handle.net/11059/14870spaUniversidad Tecnológica de PereiraFacultad de TecnologíasPereiraIngeniería Mecatrónica[1] Universidad Nacional de Colombia, «Desarrollo para detección de minas antipersona en Colombia,» 28 10 2015. [En línea]. Available: https://minas.medellin.unal.edu.co/noticias/facultad/427-desarrollo-para-deteccion-de minas-antipersona-en-colombia.[2] J. Ortega, «Una 'nariz electrónica' para detectar explosivos,» 14 04 2009. [En línea]. Available: https://www.elmundo.es/elmundo/2009/04/13/ciencia/1239649264.html.[3] Centro Nacional de Memoria Histórica, LA GUERRA ESCONDIDA: MINAS ANTIPERSONAL Y REMANENTES EXPLOSIVOS EN COLOMBIA, Bogotá, 2017.[4] Superintendencia de Industria y Comercio, «issu,» 11 2014. [En línea]. Available: https://issuu.com/quioscosic/docs/boletin_nanosesores_final_dic_11_de. [Último acceso: 10 2022].[5] Sputnik, «Sputnik,» 12 07 2016. [En línea]. Available: https://sputniknews.lat/20160712/drones-Colombia-desminado-1061834542.html. [Último acceso: 10 2022].[6] J. C. M. Guzmán, «Nuevo radar detecta minas antipersona con mayor eficacia,» Periódico UNAL, 26 01 2018.[7] H. S. Coley, Análisis de la detección de minas mediante la técnica GPR (GROUND PENETRATING RADAR), Bogotá, 2017.[8] J. A. V. C. D. Y. l. r. k. B. C. A. C. R. H. I. F. G. J. C. E. T. S. E. B. S. E. R. O. P. S. G. S. M. s. k. &. p. c. (. f. E McFeeVíctor C., «Detectos de minas multisensor montado en vehiculos»[9] S. M Khanna, F. Paquet, R. G. y J. S. Seregelyi, «Un detector de minas terrestres con un iluminador de microondas de alta potencia y un detector de infrarrojos». América Patente 414,062, 1999.[10 ] S. Kilkis, «Método y aparato para plataforma de limpieza de minas terrestres pilotada a distancia con múltiples medios de detección.». América Patente 130,100, 2005[11 ] G. Stolarczyk y L. Stolarczyk, «Radar de detección y generación de imágenes de penetración terrestre». América Patente 820,498, 2001.[12 ] J. M. V. ROUCO, «Vehículo terrestre no tripulado para la detección y geo-localización de artefactos situados en superficie o enterrados». Europa Patente ES201630749A, 2016.[13 ] B. GÓNZALEZ VALDÉS, Y. ÁLVAREZ LÓPEZ, A. ARBOLEYA ARBOLEYA, Y. RODRÍGUEZ VAQUEIRO, M. GARCÍA FERNÁNDEZ, F. LAS-HERAS ANDRÉS y A. GARCIA PINO, « Sistema aerotransportado y métodos para la detección, localización y obtención de imágenes de objetos enterrados y la caracterización de la composición del subsuelo». Europa Patente ES201600073A, 2017[14 ] R. Colorado Peralta y J. M. Rivera, «La química del olor,» Universidad Veracruzana, [En línea]. Available: https://www.uv.mx/cienciauv/blog/quimicadelolor/.[15 ] A. Figueroba, «Sistema olfativo: recepción, transducción y vías cerebrales,» 03 06 2017. [En línea]. Available: https://psicologiaymente.com/neurociencias/sistema-olfativo.[16 ] M. C. QUICAZÁN S, A. C. DÍAZ M y C. M. ZULUAGA D., «LA NARIZ ELECTRÓNICA, UNA NOVEDOSA,» Medellín, 2011.[17 ] I. Moreno, R. Caballero , R. Galán , F. Matía y A. Jiménez, «La Nariz Electrónica: Estado del Arte,» Madrid, España, 2009.[18 ] T. l. d. reservados, «Diseño de sistemas de olfato electrónico».[19 ] I. Moreno y J. Serracín, «Matriz de sensores: fundamento de la nariz electrónica,» Madrid, España.[20 ] J. Mayné, «Sensores, Acondicionadores y Procesadores de señal,» SILICA An Avnet Division, 2003.Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/620 - Ingeniería y operaciones afines::621 - Física aplicadaIngenieria de detecciónDetección de minasSensores electrónicosNariz electrónicaMinas antipersonasPhytonDiseño de una nariz electrónica para la detección de minasTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf2103188https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/32471c29-9008-4d1d-b734-bb85b2e4eb49/download366548753285d601500675a7b4cc8deaMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/d230f922-ab05-45c3-b71a-b632397bc3a7/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain95672https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/51088e7e-fa00-45b1-9652-8e903ab89076/download0fe494a52e15457db604617e3cabc219MD53THUMBNAILTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5939https://repositorio.utp.edu.co/bitstreams/2e7db217-dd2e-46bc-8a88-41c3cf5e2815/download05638b984d62df1dd2af4a66acdae87cMD5411059/14870oai:repositorio.utp.edu.co:11059/148702023-11-23 03:01:01.436https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://repositorio.utp.edu.coRepositorio 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