Proyectos

 

En esta página se presentan los principales proyectos de I+D que el Grupo de Microelectrónica ha llevado adelante a lo largo de su historia, tanto de investigación como proyectos para la industria.

Proyectos con interacción con la industria

 

Título: Diseño de una celda de circuito integrado.

Período: 2001-2001.

Resumen: Diseño de una celda de circuito integrado para el procesamiento de señales de un dispositivo implantable para la empresa NeuroStream Technologies de Canadá en convenio con la Universidad de la República.

 

Título: Diseño de circuito integrado para marcapasos.

Período: 1996-1999.

Resumen: En este convenio se ha diseñado, enviado a fabricar y probado con éxito el primer circuito integrado de aplicación específica (ASIC) que se desarrolla en Uruguay con fines industriales (no de investigación sino de producción). El circuito diseñado integra todas los módulos a excepción del microcontrolador, requeridos para implementar un marcapaso bicameral con adaptación del ritmo cardíaco en función de la actividad física del paciente. Actualmente este circuito está en plena utilización en marcapasos que CCC del Uruguay fabrica para el mercado nacional y la exportación. Los resultados obtenidos en esta línea de trabajo se han reportado en varias publicaciones, así cómo han servido de semilla para una tesis doctoral. Este proyecto fue uno de los 4 elegidos entre 104 ejecutados en el año 2001 para ser destacado en el reporte anual de Europractice, la organización europea que administró la fabricación y test del circuito, como figura en su reporte anual.

Proyectos de investigación

 

Título: GERVASIO: Generalización de las redes de sensores inalámbricos como herramienta de valorización en sistemas vegetales intensivos.

Período: 2014-2017.

Financiación: Fondo de Promoción de Tecnología Agropecuria (FPTA-INIA).

Resumen: Este proyecto generaliza la aplicación de la tecnología de redes de sensores inalámbricos en agricultura a través de su uso en dos aplicaciones productivas tomadas como ejemplos para demostrar la potencialidad de esta tecnología. En primer lugar, la adquisición y transmisión de las imágenes de trampas adhesivas de insectos usadas para el monitoreo del nivel de plagas que afectan a frutales. De esta manera se evitan errores humanos en la recolección de estos datos, se disponibilizan los mismos con mayor frecuencia y facilidad (en Internet), permitiendo su uso regional y una mejor generación de alertas tempranas. Asimismo esta solución propende a la utilización de la técnica de confusión sexual para el control de plagas, permitiendo un menor impacto ambiental del uso de insecticidas. En segundo lugar, el monitoreo de condiciones microclimáticas, humedad de suelos y diámetro de tronco, particularmente orientado a citrícos, pero aplicable a otros cultivos, para deteccción del impacto de heladas y optimización de riego, entre otros. La información se adquiere por una red de sensores inalámbricos de bajo consumo de energía y es transmitida a un servidor accesible via web a través de un concentrador alimentado por energía solar y conectado a la red celular. El proyecto genera productos tecnológicos, conocimiento y formación de recursos humanos en las áreas técnicas vinculadas a redes de sensores inalámbricos, en particular aplicadas al agro.

 

Nombre: Electroencefalógrafo inalambrico de bajo consumo de energía.

Período: 2015-2017.

Financiación: Programa Proyectos I+D (CSIC-UdelaR).

Observación: Desarrollado en conjunto con el Núcleo de Teoría de la Información de Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República.

Resumen: En este proyecto nos proponemos investigar el ahorro de energía que puede obtenerse en elec- troecefalógrafos inalámbricos a través del uso de esquemas de codificación eficientes (compresión). Mediremos el consumo de energía que se obtiene con diferentes alternativas de codificación, evaluan- do experimentalmente la relación de compromiso que existe entre complejidad algorítmica (que se traduce a un mayor consumo de energía para su ejecución) y eficiencia de compresión (que redunda en menor consumo de energía para la transmisión). Por otro lado, la mayor eficiencia de transmisión de información que se obtiene a través de la compresión abre la posibilidad de llegar a tasas de muestreo mayores que las que se podrían alcanzar sin comprimir las señales.

 

Nombre: Circuitos integrados de bajo ruido y ultra bajo consumo para adquisión de señales biopotenciales.

Período: 2014-2016.

Financiación: Fondo María Viñas (Modalidad II) (FMV-ANII).

 

Nombre: Plataforma para una interface Cerebro-Máquina.

Período: 2014-2015.

Financiación: Programa Iniciación a la investigación (CSIC-UdelaR).

 

Título: Diseño de Circuitos Integrados y Sistemas de Bajo Consumo.

Período: 2011-2015.

Financiación: Programa I+D para Grupos de Investigación (CSIC-UdelaR).

Resumen: El proyecto implica el apoyo a la actividad del Grupo de Microelectrónica en torno a su temática central de trabajo. En el marco del mismo se profundizan y desarrollan distintas líneas de investigación: diseño en tecnologías CMOS nanométricas, diseño de circuitos de radiofrecuencia de bajo consumo y diseño analógico, particularmente en las temáticas de diseño de amplificadores para interfaces neurales y sensores de temperatura, y diseño y aplicación de redes de sensores inalámbricos. También se están explorando nuevas áreas de importancia estratégica, como nuevos dispositivos nanoelectrónicos y retomando y tendiendo a formar especialistas en la temática de diseño digital de ultra bajo consumo. El apoyo de esta propuesta permite mantener y potenciar un grupo humano altamente calificado. A través del mismo, se mantiene y aumenta la capacidad de formación de recursos humanos (enseñanza de grado y posgrado) y de transferencia de tecnología en un área de punta.

 

Título: SIMPA: Sensores Inalámbricos para Manejo Informado de Producciones Agrarias.

Período: 2009-2011.

Financiación: Fondo de Promoción de Tecnología Agropecuria (FPTA-INIA).

Resumen: Este proyecto busca validar la implantación de redes de sensores inalámbricos como herramienta que permite un amplio aprovechamiento del avance de las tecnologías de la información y comunicaciones para el manejo informado de producciones agrícolas. Esta validación se ejecutará tomando como aplicación el monitoreo de condiciones climáticas y microclimáticas (temperatura, humedad relativa) y de humedad de suelos, con aplicación a detección de heladas y de condiciones que definen la necesidad de aplicación de agroquímicos para control de enfermedades agrícolas, particularmente en plantaciones citrícolas de Salto. Asimismo otro producto esperado del proyecto es un prototipo de sensor de humedad de suelo adaptable a estas redes, lo que permitirá incluir el monitoreo de riego entre las variables a controlar. Las variaciones climáticas bruscas, no previstas por las medias históricas, y las variaciones microclimáticas locales pueden dificultar la toma de decisiones para la aplicación de medidas técnicas adecuadas. En particular en lo referente a heladas, la red de sensores puede brindar información detallada y en tiempo real de la ocurrencia o no de heladas y de su intensidad a nivel de distintos puntos de un predio, permitiendo, en el caso de estudio de los cítricos, por una parte planificar mejor el uso del predio y por otra parte cuantificar el impacto de las heladas en los frutos producidos en cada zona del predio. En otro tipo de cultivos podría incluso utilizarse para el accionamiento de medidas activas de control de heladas. En el caso de estudio elegido para validar la tecnología propuesta en este proyecto, la producción de cítricos en Milagro S.A, en 2007 se calcula que las heladas fueron responsables de una pérdida de 5000 toneladas de las 35000 producidas por la empresa. Se busca un aumento del control a través de información cuantitativa, en los diferentes procesos de los sistemas productivos, evitando de esta forma actuar a posteriori con medidas técnicas, habitualmente desesperadas, costosas y muchas veces no apropiadas medio ambientalmente.

 

Título: Diseño y caracterización de circuitos de radio frecuencia para enlaces de corta distancia y ultra bajo consumo.

Período: 2009-2011.

Financiación: Fondo Clemente Estable (FCE-ANII).

Resumen: El Grupo de Microelectrónica del Instituto de Ingeniería Eléctrica ha venido trabajando en el desarrollo de metodologías de diseño de circuitos integrados de radio frecuencia de bajo consumo, a través de explotar el uso del transistor MOS en la región de inversión moderada, que es viable a más altas frecuencias a medida que se escala el largo de canal de los transistores. Este proyecto, mediante la disponibilidad de un analizador vectorial de redes, permitirá refinar y validar las técnicas en desarrollo al permitir, entre otros, cuantificar y separar los efectos de adaptación de impedancias debidos a componentes externos, circuito impreso, encapsulado y circuito integrado, así como caracterizar detalladamente los módulos en frecuencia. De esta manera, por una parte se mejorará la capacidad disponible en el país para realizar diseños y mediciones en radio frecuencia, a la vez que se completará la validación de la metodología propuesta.

 

Título: WiseMAN: Redes de sensores inalámbricos para aplicaciones agropecuarias y médicas.

Período: 2007-2009.

Resumen: El continuo escalado de las tecnologías de circuitos integrados CMOS está permitiendo implementar nodos inalámbricos que realicen sensado y procesamiento con: corto alcance (hasta 100ms), miniaturizados (algún cm3), gran autonomía (años) y de bajo costo (pocos dólares en breve). Estos nodos permitirán un salto cualitativo en la penetración de los sistemas de información en las aplicaciones por el fácil acceso a los puntos en que la información se genera. El objetivo general de este proyecto busca viabilizar el solvente manejo en el país de esta tecnología realizando actividades de investigación y uso en aplicaciones de interés económico y/o social nacional (en este caso agronómicas y médicas). Esto se espera lograrlo, creando la capacidad de incorporar la comunicación inalámbrica a sistemas integrados a medida (no compitiendo con fabricantes de componentes estándar), a la vez que el conocimiento que esto genera, se explote en impulsar la implantación de redes de sensores, basadas en componentes estándar, en aplicaciones reales de interés productivo nacional. De esta manera se busca consolidar las primeras experiencias llevadas adelante en el tema por el Grupo de Microelectrónica del IIE, particularmente con el apoyo del proyecto PDT 17/17. Este proyecto cuenta con la participación directa de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de la República y CCC S.A. y el apoyo para la realización de pruebas del INIA y la Facultad de Agronomía de la Universidad de la República.

 

Título: Sensores Inalámbricos Integrados de Bajo Consumo.

Período: 2004-2006.

Financiación: Programa de Desarrollo Tecnológico (PDT 17/17).

Resumen: Los sensores constituyen los sentidos de un sistema de información. La posibilidad de combinar la adquisición de la señal de un sensor con la comunicación inalámbrica a corta distancia (1 a 100 metros) viabiliza el acceso del sistema de información a todos los puntos sensibles. Para que esta inserción del sistema de información en el sistema objeto sea práctica, los dispositivos deben ser muy compactos, tener muy bajo consumo y de muy bajo costo. Estos dispositivos permitirán incorporar inteligencia a innumerables procesos y sistemas. A continuación se citan algunas áreas con ejemplos de aplicaciones: - agrarias: agricultura de precisión, sistemas de identificación y monitorización de animales con prestaciones avanzadas - salud (médicas) y biológicas: monitoreo continuo, no intrusivo, de pacientes o animales bajo estudio. - industriales: monitoreo de cadenas de producción, medición en partes de maquinarias en movimiento. - domésticas: sistemas de seguridad o control de simple instalación. La forma de lograr los objetivos antes señalados en cuanto a consumo, tamaño y costo, es la aplicación de circuitos integrados diseñados a medida para esta aplicación. Para ello existen varios desafíos: a) Integración de los sensores. b) Acondicionamiento y procesamiento de señal integrados de muy bajo consumo. c) Incorporación de memoria volátil y no volátil. d) Sistemas de comunicación por RF a corta distancia miniaturizados y de bajo consumo. Este proyecto plantea estudiar el diseño y aplicación de estos sistemas, particularmente operando en bandas ISM en las cercanías de los 400 o 900 MHz, de muy bajo consumo y bajo tamaño.

 

Título: MARIPOSA: Módulos Analógicos: Reutilización, IP, Optimización y Síntesis Automática.

Período: 2001-2003.

Financiación: FCE 6037.

Resumen: La evolución reciente del diseño de los sistemas electrónicos muestra una fuerte tendencia hacia la utilización de sistemas en un chip y microsistemas. Estos sistemas en un chip siguen además la tendencia general que impone los requisitos de reducir el consumo y la tensión de alimentación, a la vez que incorporan partes analógicas y digitales. Por otra parte, la aplicación de tecnologías de fabricación con tamaños mínimos muy por debajo de la micra a la vez que amplia las posibilidades de los diseños que es posible realizar y hace viable la alternativa de sistema en un chip, aumenta la brecha entre la complejidad de los diseños y la productividad de los diseñadores. Presiones en el sentido de reducir los tiempos para poner un producto en el mercado hacen que esta brecha sea más acuciante, y hacen fundamental el disponer de metodologías de diseño más eficientes. Esta investigación propone tratar estos temas desde dos aspectos, por una parte analizar y probar técnicas avanzadas para la implementación de circuitos analógicos de bajo consumo, en particular vinculadas a amplificadores clase AB y circuitos a capacitores conmutados. Por otra parte analizar estas técnicas y la experiencia previa del grupo investigador en esta área bajo la luz de los objetivos de diseñar módulos reutilizables y automatizar el diseño de los mismos.

 

Título: Polarímetro de precisión basado en efecto Faraday

Período: 1999-2001.

Resumen: Se plantea el estudio e implementación del prototipo de un dispositivo opto-electrónico para medir en forma automática pequeños cambios del plano de polarización de la luz, cuando ésta pasa a través de una sustancia transparente ópticamente activa. Este tipo de dispositivos (polarímetros) son utilizados como herramientas de medida en química cuantitativa para caracterizar sustancias activas, como por ejemplo la glucosa. El objetivo del proyecto es diseñar y construir un prototipo de características innovadoras basado en el efecto Faraday, por medio del cual se produce una modulación del plano de polarización de la luz mediante la aplicación un campo magnético. Esta modulación es controlada en frecuencia y fase, a través de lo cual se espera mejorar la técnica de detección y la precisión del dispositivo, por la aplicación de principios similares a los empleados en los amplificadores lock-in o los amplificadores "chopper" . El Proyecto incluye actividades teóricas y experimentales para el diseño y construcción del sistema óptico por parte del grupo de óptica Aplicada (Instituto de Física de la Facultad de Ingeniería), y diseño y construcción de la electrónica asociada a la adquisición y procesamiento de la señal y el panel del dispositivo a cargo del Grupo de Microelectrónica.

 

 

 

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