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Defensa Tesis Maestría : “Implementación en FPGA de un algoritmo de compresión de señales EEG multicanal”

Miércoles 4 de setiembre 09:00hs, Salón Beige (piso 7, salón 725) – Facultad de Ingeniería, J. Herrera y Reissig 565

Tenemos el agrado de invitarlos a la defensa de tesis de maestría de Federico Favaro  :  “Implementación en FPGA de un algoritmo de compresión de señales EEG multicanal”

Tutor : Juan Pablo Oliver

Tribunal : Alvaro Martín (InCo), Julio Pérez Acle (IIE) y Sebastián Fernández (IIE)

Saludos,
Juan Pablo Oliver

Resumen :

En esta tesis se propone estudiar el problema de utilizar FPGAs en aplicaciones de bajo consumo, pero que a la vez tienen fuertes requerimientos de cómputo y manejan grandes tasas de datos, lo que dificultaría su solución mediante plataformas basadas en microcontroladores.

Se aborda el problema desde el desarrollo de un electroencefalógrafo inalámbrico portátil alimentado a batería, aplicación que posee las mencionadas características. En particular, el trabajo se centra en la implementación en hardware de un algoritmo de compresión de señales neurales multicanal, como primer paso en el desarrollo de un sistema inalámbrico de adquisición y transmisión en tiempo real de señales de EEG.

Los sistemas de EEG inalámbricos requieren la adquisición, almacenamiento y transmisión de señales biomédicas provenientes de múltiples canales. Esto puede generar grandes volúmenes de datos, especialmente cuando se procesan decenas de canales y las frecuencias de muestreo rondan los kilo-hertz. En esta clase de aplicaciones la compresión de datos juega un rol fundamental, ya que permite disminuir los requerimientos de almacenamiento y transmisión, que a su vez redunda en un hardware más simple y menor consumo energético.

Para obtener un punto de comparación, en una primera etapa se implementa el algoritmo en una plataforma basada en el microcontrolador de bajo consumo MSP432. Luego se implementa el algoritmo en hardware y se evalúa su performance en tres FPGAs diferentes: Cyclone V 5CEBA4, iCE40HX y MachXO2. El diseño fue caracterizado para 21, 31 y 59 canales y distintas frecuencias de operación, utilizando muestras reales de EEG provenientes de bases de datos públicas. La verificación se llevó a cabo mediante simulaciones y pruebas reales en las FPGAs. En todos los casos las FPGAs logran importantes mejoras en la velocidad de compresión. La MachXO2 es entre 11x y 12x veces más rápida que la implementación en microcontrolador, alcanzando frecuencias de muestreo en el entorno de 13 kSps para 59 canales. La iCE40HX permite utilizar frecuencias de muestreo alrededor de 7 kSps, y logra incrementos respecto al MSP432 de aproximadamente 6x. La Cyclone V 5CEBA4 es aún más rápida que las otras dos, pero debido al alto consumo de potencia no resulta adecuada para la aplicación.

En todos los casos se midió el consumo del Core de las FPGAs durante la compresión. En la iCE40HX se relevó un consumo entre 3 mW y 5 mW, valores similares a los obtenidos en el microcontrolador. En base a los resultados de performance y consumo obtenidos para esta plataforma, se puede concluir que es adecuada para su utilización en sistemas de bajo consumo que manejen altas tasas de datos, como es el caso de un EEG inalámbrico. Los resultados de potencia en la MachXO2 oscilan entre 21 mW y 38 mW, números relativamente altos considerando la aplicación. Sin embargo, esta FPGA posee un modo de stand-by que le permite operar en ciclos de trabajo y lograr reducciones en consumo que la acercan a los niveles del microcontrolador.

CERRADO Llamado Docente Grado 1 Dpto. de Electrónica

REPARTIDO N° 35/19

LLAMADO Nº 89/2019, Exp. 060180-001762-19

Se llama a aspirantes para la confección de una lista de prelación con validez de seis meses a efectos de proveer cargos (Tipo II – Tecnológico) de AYUDANTE (Grado 1, 20 horas semanales) del Departamento de Electrónica del INSTITUTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA – IIE.

Plazo : Viernes 09/08/2019 – Viernes 23/08/2019

CERRADO Llamado Docente Grado 1 Dpto. de Electrónica

REPARTIDO N° 35/19

LLAMADO Nº 88/2019, Exp. 060180-001754-19

Se llama a aspirantes para la confección de una lista de prelación con validez de seis meses a efectos de proveer cargos (Tipo II – Tecnológico) de AYUDANTE (Grado 1, 20 horas semanales) del Departamento de Electrónica del INSTITUTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA – IIE.

Plazo : Viernes 09/08/2019Viernes 23/08/2019

Muestra de proyectos Tallerine 2019

El jueves 1° de agosto de 10:00 a 12:00 horas el Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería realiza la Muestra Final de Tallerine 2019, donde se expondrán los resultados de los proyectos.

El Tallerine (Taller de Introducción a la Ingeniería Eléctrica) es una iniciativa de la Facultad de Ingeniería que apunta a introducir a los estudiantes a la Ingeniería Eléctrica de una manera más práctica, activa y creativa.

Este año, el curso contó con 35 equipos de estudiantes desarrollando proyectos de robótica, biónica, energías renovables, sintetizadores de música y sonido, comunicaciones inalámbricas y más.

En la muestra, los equipos de estudiantes estarán presentes para mostrar sus equipos, relatar sus experiencias y evacuar cualquier consulta que los asistentes quieran hacer libremente en diálogo con ellos.

Los egresados en Ingeniería Eléctrica trabajan operando, manteniendo y especificando sistemas en áreas muy diversas, tales como telecomunicaciones, electrónica industrial, biomedicina, instalaciones eléctricas, etc. Tallerine apunta a estimular el trabajo en equipo y la creación de nuevos proyectos por parte de los estudiantes.

El Taller de Introducción a la Ingeniería Eléctrica comenzó a dictarse en 2013. Uno de los objetivos fundamentales de esta asignatura consiste en la generación de un contacto temprano de los alumnos con componentes propias de la Ingeniería Eléctrica, propiciando su compromiso con la formación, apuntando a reducir la deserción temprana y la duración real de la carrera.

Se puede visitar el canal de YouTube donde se encuentran los videos elaborados por los estudiantes explicando sus proyectos.

A continuación estos son algunos de los proyectos que se van a mostrar :

Energía solar

  • Seguidor solar para optimizar el rendimiento de un panel solar con proteccion automática ante vientos fuertes
  • Generación de figuras en líquidos a través de un conversor DC/AC alimentado por un panel solar
  • Ropas inteligentes con energía solar.
  • Semáforo solar.

Audio

  • Loopera de cuatro canales que permite grabar y además incorporar efectos de sonido
  • Avatar. Sensores relacionados con los elementos de avatar (Aire – Fuego – Tierra – Agua) controlan los efectos de guitarra
  • Efectos de guitarra controlables desde una aplicación para celular
  • Identificador de sonidos (para beat box).

Biónico

  • Se centra en la fabricación de un robot cuadrúpedo, basado en servomotores y una placa Arduino, que imita el comportamiento de un ser vivo. El robot puede ser controlado a distancia a través de un dispositivo Bluetooth. También posee cierta autonomía de movimiento gracias a un sensor de proximidad que permite detectar y esquivar obstáculos. El taller busca incentivar la creatividad del estudiante, por lo que cada grupo aportó su toque característico al proyecto.

Comunicaciones inalámbricas

  • Sistema de recepción de posición y telemetría de aviones mediante el protocolo ADS-B y cómo se puede aplicar para la navegación de un robot.
  • Recepción y decodificación de imágenes satelitales, con una antena fabricada a medida, un equipo de radio de bajo costo y programación en Python.

Robótico

Automatización de una planta logistica bajo el paradigma de industria 4.0: maqueta en funcionamiento.

Datos de la muestra a tener en cuenta :

  • Jueves 1° de agosto de 10:00 a 12:00 horas

  • Tercer subsuelo del IMFIA (Piso Verde), Facultad de Ingeniería (Julio Herrera y Reissig 565)

  • La muestra es abierta a todo público

CERRADO Llamado Docente Grado 1 Dpto. de Electrónica

REPARTIDO N° 31/19

LLAMADO Nº 81/2019, Exp. 060180-001340-19

Se llama a aspirantes para la contratación de un cargo (Tipo II – Tecnológico) de AYUDANTE (Esc. G, Grado 1, 20 horas semanales) del Departamento de Electrónica del INSTITUTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA – IIE a fin de desempeñar tareas en el Proyecto Núcleo Electrofisiología aplicada al campo de los trastornos cráneo-mandibulares, el dolor orofacial y la medicina del sueño, para el desarrollo de un Polo de crecimiento institucional en Investigación traslacional. Desde la toma de posesión hasta el 31/12/19.

Plazo : Miércoles 17/07/2019 – Jueves 01/08/2019

Facultad de Ingeniería – Instituto de Ingeniería Eléctrica – Cursos de actualización y posgrado 2° semestre 2019

El Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería – UdelaR, anuncia el cronograma previsto de cursos de actualización y posgrado para el 2° semestre del año 2019 :

Facultad de Ingeniería – Instituto de Ingeniería Eléctrica – Cursos de actualización y posgrado 2° semestre 2019

Contacto : María Misa en mmisa@fing.edu.uy

Defensa Proyecto : “Plataforma para geolocalización e investigación en confinamiento virtual de bovinos”

Lunes 8 de julio 18:00hs, Salón 501 (piso 5) – Facultad de Ingeniería, J. Herrera y Reissig 565

Tenemos el agrado de invitarlos a la defensa del proyecto de fin de carrera : “Plataforma para geolocalización e investigación en confinamiento virtual de bovinos”

Estudiantes :  Néstor Acosta, Nicolás Barreto y Pablo Caitano

Tutores :  Julián Oreggioni

Tribunal :  German Capdehourat, Pablo Castro, Julián Oreggioni y Leonardo Steinfeld

Saludos,

Julian Oreggioni

Resumen :

Los sistemas de geolocalización y seguimiento de ganado bovino son útiles para prevenir el abigeato, la detección de enfermedades y el traspaso de animales hacia predios linderos, siendo éstos un primer paso hacia un sistema integral de gestión para establecimientos ganaderos. Un siguiente paso sería agregar el confinamiento virtual, lo que podría otorgar una significativa reducción de costos operativos y podría revolucionar la forma en qué se manejan los animales hoy en día.

Existen varios antecedentes de alambrados virtuales que utilizan diversas técnicas para mantener confinado al ganado dentro de un perímetro configurado de forma remota. Estas técnicas comparten un patrón común que consiste en colocar un dispositivo electrónico en el animal capaz de aplicar estímulos cuando éste se acerca a los límites preestablecidos. El uso de descargas eléctricas como método de estimulación es ampliamente utilizado.

Este proyecto propone una solución compatible con el bienestar animal, que evite las descargas eléctricas, basada solamente en estímulos sonoros y táctiles (mediante un motor vibrador). Para ello, se desarrolló un sistema compuesto por: un dispositivo electrónico que se coloca en el cuello del animal con capacidad de estimular y enviar información en forma inalámbrica; un sistema central que es capaz de recibir y procesar esa información; y una interfaz gráfica, a través de la cual se puede visualizar la posición de animal y sus movimientos de manera remota. También permite la configuración de distintos parámetros de interés del sistema, pudiendo evaluar así diversas metodologías de confinamiento.

El dispositivo electrónico está compuesto por un módulo Moteino (integrado por un microcontrolador ATmega y un módulo de comunicación LoRa), un módulo GPS, una batería de Li-Ion, paneles solares, un módulo de gestión de la carga de energía, un buzzer y un motor vibrador. El software embebido está escrito en el lenguaje de programación C++, potenciado con las funciones de la plataforma de Arduino, y la librería LMIC de IBM para la utilización de la tecnología LoRa.

Las pruebas realizadas determinaron que el sistema de comunicación ofrece un alcance de 9 km en línea vista y se reduce a 1.6 km en condiciones no tan favorables. La posición del animal se puede reportar hasta una vez por segundo con una precisión de aproximadamente 2 metros.  El collar contiene un módulo con la electrónica de 103 x 64 x 33 mm y un panel solar de 96 x 54 x 3 mm. El costo por collar es de menos de 7 dólares y su consumo es menor a 62 mA. Si bien esto representa que no se alcanza la autonomía requerida en escenarios donde no se pueda cosechar suficiente energía solar, se plantean varias soluciones para disminuir el consumo del dispositivo.

Se logró crear una plataforma de investigación para el confinamiento virtual de animales, con los estímulos antes mencionados y cuya funcionalidad fue verificada, cumpliendo así con la gran mayoría de los criterios de éxito definidos al inicio de este proyecto. Las pruebas realizadas en animales, sugieren que los estímulos utilizados no son inocuos, por lo que se estima, podrían lograr su cometido luego de un periodo de aprendizaje de los animales. La investigación sobre la eficacia de las metodologías de confinamiento de la plataforma desarrollada deberá ser realizada en una próxima etapa por un equipo interdisciplinario.

 

Defensa Proyecto : “ESpiDD”

Jueves 20 de junio 17:00hs, Salón Marrón (piso 7, salón 705) – Facultad de Ingeniería, J. Herrera y Reissig 565

Tenemos el agrado de invitarlos a la defensa del proyecto de fin de carrera : “ESpiDD”

Estudiantes :  Martin Beiro, Maximiliano Cardenas y Leo Reyes

Tutores :  Pedro Arzuaga y Leonardo Barboni

Colaboradores : J. Luis Arndanaz (EUTM), Angel Caputi (IIBCE) y  Myriam Rava (CHPR)

Tribunal : Pedro Arzuaga (IIE), Leonardo Barboni (IIE), Alvaro Gómez (IIE), Julio Pérez (IIE), Myriam Rava (CHPR) y Conrado Rossi (IIE)

Saludos,

Leonardo Barboni

Resumen :

El proyecto presentado consiste en el desarrollo de un sistema capaz de adquirir EEG, para la detección en tiempo real de la ocurrencia de fenómenos epilépticos. Se buscó crear una herramienta utilizable por médicos e investigadores de neurología para facilitar la realización de estudios clínicos en pacientes con epilepsia.

El sistema implementado es un electroencefalógrafo capaz de detectar espigas epilépticas en tiempo real y desencadenar un test cognitivo. Esta compuesto por un dispositivo de 8 canales en montaje referencial y una consola de test para interactuar con el paciente y medir su tiempo de reacción ante estímulos.

A su vez, cuenta con una interfaz gráfica (GUI) para que el operador controle el dispositivo mediante un PC con conexión USB. El sistema se alimenta mediante USB y 4 pilas AA y tiene una autonomía mayor a 170hs de estudio.

El sistema cumple con los máximos establecidos de patient auxiliary current y patient leakege current establecidos por la norma 60601 para dispositivos médicos.

La adquisición se realiza mediante un conversor analógico digital sigma-delta ADS1299 de Texas Instruments, incorporado a una placa de diseño propio. En valores nominales el diseño realizado tiene un ancho de banda de 131Hz, con una frecuencia de muestreo de 500Hz y una apreciación de 22,4nV .
En las pruebas efectuadas sobre las unidades fabricadas se obtiene un CMRR de 95dB a 50Hz y ruido equivalente a la entrada de 0.25 μV rms.
Se realiza el procesamiento mediante un microcontrolador MSP432P401R de Texas Instruments, donde se ejecuta un algoritmo propietario de detección de espigas epilépticas y la lógica de ejecución del test cognitivo.

Se desarrolló una interfaz gráfica multiplataforma que permite configurar los parámetros del estudio y test cognitivo, junto con la visualización en tiempo real de la adquisición, detección y resultados del test. Además, permite la revisión y exportación de datos en formatos CSV y EDF.

Se realizó la validación preliminar del sistema como adquisidor de señales de EEG realizando pruebas en pacientes con epilepsia. Fue posible realizar la adquisición de espigas y evaluar el rendimiento del algoritmo desarrollado, obteniendo resultados satisfactorios.

CERRADO Llamado Docente Grado 1 Dpto. de Electrónica

REPARTIDO N° 25/19

LLAMADO Nº 65/2019, Exp. 060180-001164-19

Se llama a aspirantes para la contratación de un cargo (Tipo II – Tecnológico) de AYUDANTE (Grado 1, 20 horas semanales) del Departamento de Electrónica del INSTITUTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA – IIE.

Plazo : Martes 04/06/2019Martes 18/06/2019

 

Defensa Proyecto : “ISEM : Contador de carga integrado para sistemas de ultra bajo consumo”

Miércoles 8 de mayo 17:30hs, Salón Beige (piso 7, salón 725) – Facultad de Ingeniería, J. Herrera y Reissig 565

Tenemos el agrado de invitarlos a la defensa del proyecto de fin de carrera : “ISEM : Contador de carga integrado para sistemas de ultra bajo consumo”

Estudiantes :  Sofía Bertinat, Carolina Cabrera y Andrea Delbuggio

Tutores :  Pablo Pérez, Fernando Silveira y Francisco Veirano

Tribunal : Juan Pablo Oliver (IIE) y Julián Oreggioni (IIE)

Saludos,

Fernando Silveira

Resumen :

El siguiente proyecto presenta el diseño de un contador de Coulombs integrado de bajo consumo. Éste tiene como función la medición de corrientes entre 1 μA y 100 μA, por medio de la medida de la frecuencia de su señal de salida, con un error menor al 15 %. Se alimenta con una tensión de 400 mV y tiene un consumo inferior a 1 μA. La resolución de carga que presenta es menor a 3.5 nC. El circuito integrado esta diseñado en una tecnología de silicio sobre aislante en deplexión total (FD-SOI) de 28 nm. Su arquitectura está compuesta por tres etapas. La primera consiste en un transconductor basado en un amplicador operacional de transconductancia (OTA) simétrico clásico, el cual fue adaptado para cumplir los requerimientos de rango lineal y rango de entrada en modo común (ICMR). La segunda etapa consiste en un integrador, y por último, la tercer etapa es un comparador con histérisis. Se implementa también, mediante una compuerta AND, un reseteo del sistema, permitiendo asegurar que el condensador del integrador empiece descargado. Se estableció un método de calibración en el cual parte del offset introducido por la transconductancia es compensado y se obtiene, mediante un ajuste lineal, una curva de calibración. El comportamiento del circuito diseñado es satisfactorio. Queda pendiente llegar a medir corrientes hasta 1mA como estaba establecido en las especificaciones iniciales, así como, lograr la bi-direccionalidad del sistema.